この抵抗器が何をしているのですか？

5ボルトの電源で動作するフォトレジスタを使用する基本的な回路があります。私は息子にさまざまなセンサーについて見せるためにこのプロジェクトを作り、オンラインで見つけた回路を使用していました。次のようになります。

回路図

^{この回路のシミュレーション – CircuitLabを使用して作成された回路図}

これを説明できる唯一の方法は、抵抗がアースへの安全なパスを提供し、電流がアナログセンサーに流れてアナログセンサーを傷つけないようにすることです（フォトレジスタから読み取るために「電圧」だけを残します）。

そのポイントがそれを保護することであるかどうかはわかりません。プルアップ/プルダウン抵抗の例を見てきましたが、それはロジック入力が「フローティング」するのを防ぐためのようです。連続可変電圧供給であるため、この回路ではそうはならないようです。

目的に名前を付けるにはどうすればよいですか？

voltage resistors photoresistor

— 一時的
ソース

回答:

保護のためではなく、フォトセルと分圧器を形成するためです。

典型的なフォトセルの場合、抵抗は5kΩ（明るい）から50kΩ（暗い）の間で変化します。
実際の値はセンサーによって大きく異なる場合があります（それらについてはデータシートを確認する必要があります）

抵抗を外した場合、アナログ入力にはいずれの場合も5 Vが表示されます（物事に大きな影響を与えないほど十分に高いインピーダンスのアナログ入力を想定）
これは、電流をシンクして電圧を落とすものがないためです。

抵抗なし

センサーが1MΩの入力抵抗を持つオペアンプに接続されていると仮定しましょう（オペアンプが行くとかなり低く、100のMΩになる可能性があります）

フォトセルを照らす光がなく、抵抗が50kΩの場合、次のようになります。

5 V \times \frac{1 M Ω}{1 M Ω + 50 k Ω} = 4.76 V

$5~\mathrm{V} \times \frac{1~\mathrm{M}\Omega}{1~\mathrm{M}\Omega + 50~\mathrm{k}\Omega} = 4.76~\mathrm{V}$

フォトセルを照らす光があり、その抵抗が5kΩの場合、次のようになります。

5 V \times \frac{1 M Ω}{1 M Ω + 5 k Ω} = 4.98 V

$5~\mathrm{V} \times \frac{1~\mathrm{M}\Omega}{1~\mathrm{M}\Omega + 5~\mathrm{k}\Omega} = 4.98~\mathrm{V}$

したがって、このようにあまり使用されていないことがわかります-明暗の間で揺れるのは〜200 mVだけです。オペアンプの入力抵抗が通常よりも高い場合、数µVを話している可能性があります。

抵抗器付き

ここで、他の抵抗をグランドに追加すると、状況が変わります。たとえば、20kΩの抵抗を使用するとします。負荷抵抗は十分に大きく（ソース抵抗は十分に低く）、有意な差が生じないように想定しているため、計算に含めません（そうすると、ラッセルの答えの一番下の図のようになります）

フォトセルを照らす光がなく、抵抗が50kΩの場合、次のようになります。

5 V \times \frac{20 k Ω}{20 k Ω + 50 k Ω} = 1.429 V

$5~\mathrm{V} \times \frac{20~\mathrm{k}\Omega}{20~\mathrm{k}\Omega + 50~\mathrm{k}\Omega} = 1.429~\mathrm{V}$

フォトセルに光が当たっていると、抵抗は5kになります。

5 V \times \frac{20 k Ω}{20 k Ω + 5 k Ω} = 4.0 V

$5~\mathrm{V} \times \frac{20~\mathrm{k}\Omega}{20~\mathrm{k}\Omega + 5~\mathrm{k}\Omega} = 4.0~\mathrm{V}$

そのため、抵抗の変化を電圧に変換するために抵抗が必要な理由がわかります。

負荷抵抗を含む

念のため、最後の例の計算に1MΩの負荷抵抗を含めたいとします。

数式を見やすくするために、物事を単純化します。20kΩ抵抗は負荷抵抗と並列になるため、これらの両方を1つの実効抵抗に結合できます。

\frac{20 k Ω \times 1000 k Ω}{20 k Ω + 1000 k Ω} \approx 19.6 k Ω

$\frac{20~\mathrm{k}\Omega \times 1000~\mathrm{k}\Omega}{20~\mathrm{k}\Omega + 1000~\mathrm{k}\Omega} \approx 19.6~\mathrm{k}\Omega$

ここで、前の例の20kΩをこの値に置き換えます。

光なし：

5 V \times \frac{19.6 k Ω}{19.6 k Ω + 50 k Ω} = 1.408 V

$5~\mathrm{V} \times \frac{19.6~\mathrm{k}\Omega}{19.6~\mathrm{k}\Omega + 50~\mathrm{k}\Omega} = 1.408~\mathrm{V}$

ライト付き：

5 V \times \frac{19.6 k Ω}{19.6 k Ω + 5 k Ω} = 3.98 V

$5~\mathrm{V} \times \frac{19.6~\mathrm{k}\Omega}{19.6~\mathrm{k}\Omega + 5~\mathrm{k}\Omega} = 3.98~\mathrm{V}$

予想どおり、大きな違いはありませんが、特定の状況でこれらのことをどのように考慮する必要があるかを確認できます（たとえば、負荷抵抗が小さい場合-負荷を10kΩで計算して大きな違いを確認してください）

— オリ・グレイザー
ソース

これはまさに私が探していたものです。抵抗器は電圧ではなく主に電流用であるという点で混乱しました。これは非常にきれいです。

— トランジェント

最初の一連の計算では、200mVの差を言うつもりでした。

— マークC

@MarkC-はい、そうです、ありがとう。5時50分は午前中にここで、私の脳は、おそらくしばらく前にベッドに行ってきました。.. :-)

— オリグレイザー

一部のuCのADCピンなどの一部のアナログ入力には、10kΩの低い入力抵抗があります。

— tyblu

（1）これはオリが言うことを追加します。

これは、出力負荷がないか、抵抗がR1またはR2よりもはるかに高い場合に適用されるため、無視できます。

オームの法則によれば、抵抗器の電圧降下は電流Iと抵抗Rに比例するため、

V = I x R

電流IinはR1を流れ、次にR2を通ってグランドに流れます。
電流は両方に共通であり、Iinと同じであるため、I_in、I_R1、およびI_R2を参照する必要はありません。すべて同じ電流であるため、任意の電流を「I」として参照できます。

ここに画像の説明を入力してください

そう

R1両端の電圧、V_R1 = I x R1
R2両端の電圧、V_R2 = I x R2。

これらの方程式を並べ替えて、次のように書くことができます

I = V_R1 / R1および

I = V_R2 / R2

私は同じなので、2本の線は互いに等しいので

V_R1 / R1 = V_R2 / R2

または-V_R1 / V_r2 = R1 / R2

つまり、無負荷分圧器の抵抗器での電圧降下は、抵抗器の値に比例します。

つまり、たとえば、30k + 10kの分圧器の両端に12Vがある場合、抵抗値が3：1であるため、電圧も3：1になります。したがって、30kの両端の電圧は9ボルトになり、10kの両端の電圧は3ボルトになります。

これは、on = bviousになるほど十分に使用すれば明らかですが、それでも非常に強力で便利です。

Vinに内部抵抗があり、負荷抵抗がある場合、式はより複雑になります。複雑ではなく、特に難しいことはありません-より複雑です。学習中に役立つように、このオンライン計算機では、この回路の値を計算できます。

ここに画像の説明を入力してください

http://www.vk2zay.net/calculators/simpleDivider.php

— ラッセル・マクマホン
ソース

負荷抵抗がR2よりも大きいというコメントへの補足：負荷抵抗がR2に比べて大きい場合、負荷抵抗の比較的大きな変化でも測定に大きな影響を与えません。たとえば、R2が正確に10kであるが、負荷抵抗が1Mから1,000Mの範囲で変動する可能性がある場合、負荷抵抗は最終結果に約1％の不確実性しか与えません。2Mの負荷抵抗を想定して計算すると、1Mから無限大までの実際の値の結果は0.5％以内になります。

— supercat