Por que preciso usar um resistor adicional com um fotorresistor?

Sou totalmente novo em eletrônica e me pergunto por que precisamos colocar um resistor em série com um fotorresistor para medir a variação da luz? Quero dizer, o fotorresistor já é um resistor, por que temos que diminuir a tensão no circuito com um resistor adicional? Agradecemos antecipadamente por suas respostas.

EDIT: Exemplo adicionado para calcular tensões em um divisor de tensão

Porque se você deseja medir a resistência de algo, precisa aplicar tensão a ele.
E se você aplicar tensão, precisará de alguma forma medir essa tensão e simplesmente medindo entre o terminal do fotorresistor que está no e o terminal que está em G N D , você recebe exatamente + $+5\;V\;(V_{cc})$$GND$ , não há mudança de tensão, por menor ou maior que seja a resistência do fotorresistor. $+5\;V$

^{simular este circuito - esquemático criado usando o CircuitLab}

Você mede 5V no esquema acima.

^{simule este circuito}

Agora você pode medir a queda de tensão no resistor e, a partir desse valor, pode adivinhar a quantidade de luz que o fotorresistor recebe.

Exemplo:

No segundo diagrama, você pode ver que a tensão é aplicada através de um e$50\;\Omega$ resistência. Porque a lei de Ohm diz que U = R ⋅ I ea corrente deve ser igual em um circuito em série, a mesma quantidade de corrente flui através de R 1 e R 2 . Em um circuito em série, a corrente permanece a mesma, mas a tensão é compartilhada entre os circuitos. Podemos escrever a seguinte equação:$100\;\Omega$$U=R\cdot I$$R_1$$R_2$

= R 1 ⋅ $U_{R_1}$$R_1\cdot I$

Você pode perguntar como podemos calcular a tensão se não soubermos a corrente.
Bem, não sabemos a corrente, mas podemos calculá-la usando a lei de Ohm.
Escrevemos a equação da lei de Ohm original de maneira diferente:

$U=R\cdot I\;\Rightarrow\;I=\frac UR$

$R_1+R_2$$150\;\Omega$$I=\frac{U}{R_1+R_2}$

$I$

$U_{R_1}$$R_1\cdot\frac{U}{R_1+R_2}$

$U_{R_2}$$R_2\cdot\frac{U}{R_1+R_2}$

$50\;\Omega$$R_1$$100\;\Omega$$R_2$

$U_{R_1}$$R_1\cdot\frac{U}{R_1+R_2}=50\;\Omega\cdot\frac{5\;V}{50\;\Omega+100\;\Omega}=50\;\Omega\cdot\frac{5\;V}{150\;\Omega}=50\;\Omega\cdot0,0\dot3\;A=1,\dot6\;V$

$U_{R_2}$$R_2\cdot\frac{U}{R_1+R_2}=100\;\Omega\cdot\frac{5\;V}{50\;\Omega+100\;\Omega}=100\;\Omega\cdot\frac{5\;V}{150\;\Omega}=100\;\Omega\cdot0,0\dot3\;A=3,\dot3\;V$

$R_2$$150\;\Omega$

$U_{R_1}$$R_1\cdot\frac{U}{R_1+R_2}=50\;\Omega\cdot\frac{5\;V}{50\;\Omega+150\;\Omega}=50\;\Omega\cdot\frac{5\;V}{200\;\Omega}=50\;\Omega\cdot0,025\;A=1,25\;V$

$U_{R_2}$$R_2\cdot\frac{U}{R_1+R_2}=150\;\Omega\cdot\frac{5\;V}{50\;\Omega+150\;\Omega}=150\;\Omega\cdot\frac{5\;V}{200\;\Omega}=150\;\Omega\cdot0,025\;A=3,75\;V$

Quanto mais a resistência do fotorresistor aumentar, mais tensão cairá sobre ele.

$75\;\Omega$

$U_{R_1}$$R_1\cdot\frac{U}{R_1+R_2}=50\;\Omega\cdot\frac{5\;V}{50\;\Omega+75\;\Omega}=50\;\Omega\cdot\frac{5\;V}{125\;\Omega}=50\;\Omega\cdot0,04\;A=2\;V$

$U_{R_2}$$R_2\cdot\frac{U}{R_1+R_2}=75\;\Omega\cdot\frac{5\;V}{50\;\Omega+75\;\Omega}=75\;\Omega\cdot\frac{5\;V}{125\;\Omega}=75\;\Omega\cdot0,04\;A=3\;V$

Quanto menor a resistência do fotorresistor, menos tensão cairá sobre ele (e mais tensão cairá sobre o outro resistor).

$3,\dot3\;V$$3,75\;V$$3\;V$

Depende de como você está usando o fotorresistor.

Se você o estiver usando manualmente na bancada, para medir os níveis de luz, precisará conectá-lo apenas a um multímetro na faixa de Ohms e medir sua resistência.

Se você o estiver usando como parte de um circuito que responde automaticamente aos níveis de luz, o circuito deve medir sua resistência. Não há como fazer isso sem componentes adicionais. A maneira mais simples de fazer isso é colocar outro resistor em série e usar a tensão no ponto em que eles se unem.

Embora possa parecer que um multímetro de leitura de Ohms mede magicamente a resistência, internamente ele possui vários componentes extras. Na faixa de Ohms, o mais significativo é um resistor ou fonte de corrente em série com o que está sendo medido. Dê uma olhada na placa de circuito dentro de um multímetro na próxima vez que trocar a bateria.

Uma maneira popular de medir a resistência de um microcontrolador como o PIC ou o Arduino é colocar o fotorresistor entre um pino de saída e um pino de entrada, com um capacitor do pino de entrada ao terra. O pino de saída é alternado e o micro conta quantos ciclos de relógio passam antes que o pino de entrada o siga. Isso está efetivamente usando o balanço lógico no pino de saída para definir uma tensão e medindo a corrente no capacitor como um tempo para carregar. Aqui não há resistores, mas você ainda está usando componentes extras para medir pelo menos um de tensão e corrente.

Em um circuito em série resistiva normal, a tensão deixada pelo circuito será igual à tensão de entrada. Se apenas um resistor for usado, toda a tensão de entrada será reduzida por ele. Um único fotorresistor cairá 9V se 9V for colocado nele. Lei de Ohms simples. V = I * R.

Se mais de um resistor for usado, a queda de tensão será proporcional entre os resistores, com base em sua resistência. Resistores em série são uma resistência cumulativa, eles simplesmente se somam. Novamente, lei de ohms, V = I * (R1 + R2 + Rn)

Assim, um único fotorresistor, cuja resistência variável é baseada na luz solar, continuará a baixar a mesma voltagem, independentemente da resistência. O que muda é a corrente através dele. V permanece o mesmo, r muda, então eu mudo.

Ao adicionar um resistor fixo, em relação ao fotoresistor, você obtém uma tensão variável através do fotoresistor . As duas resistências variam em proporção à tensão de entrada, causando uma mudança na tensão diminuída contra cada uma. A queda total de tensão no resistor fixo e no fotorresistor será a mesma, mas a queda real em relação a cada um mudará.

Essa é a essência de um divisor de tensão.

^{simular este circuito - esquemático criado usando o CircuitLab}

Para expandir a grande resposta do domenix ...

"Por que medir a queda de tensão no resistor, não no fotorresistor?"

No circuito (o segundo diagrama da resposta da domenix) que possui um resistor fixo ( R1 ) em série com o fotorresistor ( R2 ), é possível medir no resistor fixo ou no fotoresistor uma mudança de tensão quando o nível de luz (intensidade) muda no fotorresistor.

A resistência de um fotorresistor diminui com o aumento da intensidade da luz.

Isso significa que, à medida que a intensidade da luz aumenta, a tensão que você mede através do fotorresistor diminui e a tensão que você mede através do resistor fixo aumenta.

Portanto, a tensão no fotorresistor muda na direção oposta à medida que a mudança na intensidade da luz está sendo detectada. Isso pode ou não ser o que você espera e pode ou não ser o comportamento que você deseja ver.

Se você medir a tensão no resistor fixo, verá que a tensão aumenta à medida que a intensidade da luz detectada aumenta.

Dependendo das suas necessidades e dos outros componentes do seu circuito final, você pode observar a tensão no fotorresistor ou no resistor fixo.

Além disso, lembre-se de que, se isso ajudar no seu circuito, você pode trocar a posição do fotorresistor e do resistor fixo. Então, a tensão na junção do fotorresistor e do resistor fixo aumentará em relação ao terra, à medida que a intensidade da luz detectada aumenta.