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一个简单的答案是,电压对于Arduino而言非常容易测量,而电阻却不容易测量,并且大多数传感器(例如光敏电阻(LDR),挠性传感器,热敏电阻等)实际上都是可变电阻器。
很难测量电阻变化的主要原因是Arduino(和大多数IC)包含一个名为“ 模数转换器(ADC)”的微型系统。该系统将模拟电压的变化转换为一系列的1和0,例如,这些电压又可以转换为整数。
ADC旨在读取电压变化,例如,如果我们要使用Arduino的AnalogRead(利用ADC)来获取光敏电阻读数,我们将需要一种将电阻变化转换为电压变化的方法-分压器是最简单的方法。
的确,传感器已经是电阻器,因此它应该改变其两端的电压。但是您将无法测量电压变化,因为除了Vcc(5V)和地以外没有参考点:
相反,在使用分压器时,您可以使用定义明确的参考点来测量电压变化:
严格来说,这不是一个Arduino问题,但是我很欣赏像光敏电阻这样的东西是Arduino用户的早期项目。
电阻(和其他组件)并没有真正限制电路中的电压。而是,串联电路中的每个组件都会获得总电压的一部分。该比例取决于其抵抗力。
如果只有一个组件,则无论其电阻如何,整个电压都会下降。在那种情况下改变电阻只会影响流过它的电流量。
您需要第二个电阻器作为固定参考点。您知道如果两个电阻相等,它将获得多少电压,并且电压和电阻之间的关系(假设)是线性的。因此,您可以使用它来确定其他组件(例如光电电阻)具有的电阻。
顺便提一句,第二电阻器在安全方面也起着重要作用。没有它,如果其他组件的电阻太低,则可能会导致短路。
准确的电阻测量需要精确的电流源(http://www.digikey.com/product-search/zh/integrated-circuits-ics/pmic-current-regulation-management/2556448?k=current%20source)。
根据欧姆定律,V = IR或R = V / I表示对于线性元件,电路中的电阻值可以通过施加的电压除以电流的比率来估算。使用简单的分压器,随着传感器电阻的变化,电路中的电流也会变化。因此,测量结点处的电压并不一定能准确指示电路中的电流。施加的电压和电流都应受到控制,以获得准确的测量结果。
与其他电子组件不同,光敏电阻(或光敏电阻,LDR或光电池)是可变电阻。这意味着其电阻可以取决于光强度。
我将首先阅读一半的电路图,以清楚地理解。
光敏电阻的电阻随着光强度的增加而降低。强光—> LDR电阻(减小到0ohms),因此10k(ohm)电阻器看到的电压接近5V。
光敏电阻的电阻随着光强度的降低而增加。昏暗的灯光-> LDR电阻(增加到无穷大)。
因此,10k(ohm)电阻器只获得一点电压。
这是您要询问为什么需要第二个电阻器的完整电路图。
关键是Arduino板也具有Vcc(5V)和接地。因此,如果电位差为零,则没有电流。因此,首先,Vcc(5V)将流经光敏电阻并到达10k(ohm)电阻器。
然后,由于存在并联电路,arduino将获得与10k(ohm)电阻相同的电压。因此,该LDR电阻具有上拉电阻的功能,该上拉电阻将电流汲取到VCC。