¿Por qué tengo que usar una resistencia adicional con un fotorresistor?

EDITAR: se agregó un ejemplo para calcular los voltajes en un divisor de voltaje

Porque si quieres medir la resistencia de algo, necesitas aplicarle voltaje.
Y si aplica voltaje, necesita medir ese voltaje de alguna manera, y simplemente midiendo entre el terminal del fotoresistor que está en \ $ + 5 \; V \; (V_ {cc}) \ $ y el terminal que está en \ $ GND \ $, obtiene exactamente \ $ + 5 \; V \ $, no hay cambio de voltaje, no importa cuán pequeña o grande sea la resistencia del fotorresistor.

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

Usted mide 5V en el esquema de arriba.

^{simular este circuito}

Ahora puede medir la caída de voltaje en la resistencia, y a partir de ese valor puede adivinar la cantidad de luz que recibe el fotorresistor.

Ejemplo :

En el segundo diagrama puede ver que el voltaje se aplica a través de una resistencia \ $ 50 \; \ Omega \ $ y \ $ 100 \; \ Omega \ $. Debido a que la ley de Ohm dice que \ $ U = R \ cdot I \ $ y que la corriente debe ser igual en un circuito en serie, la misma cantidad de corriente fluye a través de \ $ R_1 \ $ y \ $ R_2 \ $.
En un circuito en serie, la corriente permanece igual, pero el voltaje se comparte entre los circuitos.
Podemos escribir la siguiente ecuación:

\ $ U_ {R_1} \ $ = \ $ R_1 \ cdot I \ $

Puede preguntar cómo podemos calcular el voltaje si no conocemos la corriente.
Bueno, no sabemos la corriente, pero podemos calcularla utilizando la ley de Ohm.
Escribimos la ecuación original de la ley de Ohm de manera diferente:

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

Debido a que en este caso la resistencia total es \ $ R_1 + R_2 \ $ (o \ $ 150 \; \ Omega \ $ en nuestro ejemplo), la ecuación para la corriente será \ $ I = \ frac {U} { R_1 + R_2} \ $.

Podemos usar esta ecuación para sustituir la variable \ $ I \ $ en la ecuación mencionada anteriormente.
Así que la ecuación para cada una de las resistencias será:

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

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

Si tenemos \ $ 50 \; \ Omega \ $ on \ $ R_1 \ $ y \ $ 100 \; \ Omega \ $ on \ $ R_2 \ $, entonces los voltajes en ellos serán

\ $ 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 \ $.

Si \ $ R_2 \ $ cambiará (por ejemplo, menos iluminación) y su resistencia aumentará a \ $ 150 \; \ Omega \ $, los voltajes serán

\ $ 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 \ PS

Cuanto más aumenta la resistencia del fotoresistor, más voltaje caerá sobre él.

Si le damos más iluminación al fotorresistor y su resistencia cae a \ $ 75 \; \ Omega \ $, entonces los voltajes serán

\ $ 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 \ $.

Cuanto menor sea la resistencia del fotorresistor, menor será el voltaje que caiga sobre él (y más voltaje caerá sobre el otro resistor).

Como puede ver, pasamos de \ $ 3, \ dot3 \; V \ $ a \ $ 3,75 \; V \ $ cuando la resistencia del fotoresistor aumentó, luego el voltaje bajó a \ $ 3 \; V \ $ cuando la resistencia cayó.

Depende de cómo esté utilizando el fotorresistor.

Si lo está utilizando manualmente en el banco, para medir los niveles de luz, solo necesita conectarlo a un multímetro en un rango de ohmios y medir su resistencia.

Si lo está utilizando como parte de un circuito que responde automáticamente a los niveles de luz, entonces el circuito debe medir su resistencia. No hay manera de que pueda hacer eso sin componentes adicionales. La forma más sencilla de hacerlo es poner otra resistencia en serie y usar el voltaje en el punto donde se unen.

Si bien puede parecer que un multímetro de lectura de ohmios mide mágicamente la resistencia, internamente tiene un montón de componentes adicionales. En el rango de ohmios, el más significativo de los cuales es una resistencia o fuente de corriente en serie con lo que se está midiendo. Eche un vistazo a la placa de circuito dentro de un multímetro la próxima vez que cambie la batería.

Una forma popular de medir la resistencia con un microcontrolador como PIC o Arduino es colocar el fotoresistor entre un pin de salida y un pin de entrada, con un condensador desde el pin de entrada a tierra. El pin de salida se alterna, y el micro cuenta cuántos ciclos de reloj pasan antes que el pin de entrada. Esto está utilizando efectivamente el giro lógico en el pin de salida para definir un voltaje y medir la corriente en el condensador como un tiempo para cargar. No hay resistencias aquí, pero aún está utilizando componentes adicionales para medir al menos uno de voltaje y corriente.

En un circuito de serie resistivo normal, la tensión que cae por el circuito será igual a la tensión de entrada. Si solo se usa una resistencia, entonces la tensión de entrada total se reduce. Un solo fotoresistor caerá 9V si se coloca 9V sobre él. Ley de ohmios simple. V = I * R.

Si se usa más de una resistencia, entonces la caída de voltaje es proporcional a través de las resistencias, en función de su resistencia. Los resistores en serie son una resistencia acumulativa, simplemente se suman. Nuevamente, ley de ohms, V = I * (R1 + R2 + Rn)

Por lo tanto, un solo fotorresistor, cuya resistencia variable se basa en la luz solar, continuará disminuyendo el mismo voltaje independientemente de la resistencia. Lo que cambia es la corriente a través de él. V permanece igual, r cambia, así que yo cambio.

Al agregar una resistencia fija, en relación con el fotorresistor, obtienes un voltaje variable a través del fotorresistor . Las dos resistencias varían en proporción a la tensión de entrada, lo que provoca un cambio en la tensión disminuida en cada una. La caída de voltaje total a través de la resistencia fija y el fotoresistor será la misma, pero la caída real contra cada uno cambiará.

Esta es la esencia de un divisor de voltaje.

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

Para ampliar la gran respuesta de domenix ...

  

"¿Por qué medir la caída de voltaje en la resistencia, no en el fotoresistor?"

En el circuito (el segundo diagrama en la respuesta de Domenix) que tiene una resistencia fija ( R1 ) en serie con el fotorresistor ( R2 ), puede medir a través de la resistencia fija o el fotorresistor para un cambio de voltaje cuando el nivel de luz (intensidad) cambia en el fotorresistor.

La resistencia de un fotoresistor disminuye al aumentar la intensidad de la luz.

Esto significa que a medida que aumenta la intensidad de la luz, la tensión que mediría en el fotoresistor disminuye y la tensión que mediría en la resistencia fija aumentará.

Por lo tanto, el voltaje a través del fotoresistor cambia en la dirección opuesta a medida que se detecta el cambio en la intensidad de la luz. Esto puede o no ser lo que espera y puede o no ser el comportamiento que desea ver.

Si mide la tensión en la resistencia fija, verá que la tensión aumenta a medida que aumenta la intensidad de la luz que se está detectando.

Dependiendo de sus necesidades y de los otros componentes de su circuito final, puede observar el voltaje a través del fotoresistor o la resistencia fija.

Además, ten en cuenta que si te ayuda en tu circuito, puedes cambiar la posición del fotorresistor y la resistencia fija. Luego, la tensión en la unión del fotorresistor y la resistencia fija aumentará en relación con el suelo, a medida que aumenta la intensidad de la luz detectada.