Sigurno ste ponekad naišli na projekte u kojima su vam potrebni tasteri ili dugmad za digitalni ulaz, tako da možete pritisnuti da ga otvorite ili zatvorite. Međutim, da bi ova vrsta strujnog kruga ispravno radila, trebate otpornici konfigurirani kao pull-down ili pull-up. Upravo iz tog razloga ćemo vam pokazati šta su tačno ove konfiguracije, kako rade i kako ih možete koristiti u svojim projektima sa Arduino.
Imajte na umu da konfiguracije pull-up i pull-down otpornika dozvoljavaju podesiti napone pripravnosti za kada dugme nije pritisnuto i na taj način obezbedite dobro očitavanje digitalnog sistema, jer u suprotnom, možda neće biti pročitano kao 0 ili 1 kako bi trebalo.
Šta radi otpornik?
Kako biste trebali znati otpor je osnovna elektronska komponenta koji je napravljen od materijala koji se suprotstavlja prolazu električne struje, odnosno kretanju elektrona kroz nju, što otežava ovo kretanje, električna energija se pretvara u toplotu, jer će trenje elektrona generisati pomenutu toplotu.
Ovisno o vrstu materijala i njegovu sekciju, biće potrebno više ili manje rada da bi elektroni mogli da se kreću kroz ovu komponentu. Međutim, to ne znači da je riječ o izolacijskom materijalu, u kojem ne bi bilo mogućnosti kretanja elektrona kroz njega.
Ovaj napor da se savladaju elektroni kada je u pitanju cirkulacija je upravo električni otpor. Ova veličina se mjeri u omima (Ω) i predstavljen je slovom R. Na isti način, prema formuli Ohmovog zakona, imamo da je otpor jednak:
R = V/I
To jest, otpor je ekvivalentan dijeljenju napona sa intenzitetom, tj. volti između ampera. Prema tome, ako imamo izvor napajanja koji daje konstantan napon, intenzitet će biti manji što je otpor veći.
Otpor na povlačenje
Kao što ste vidjeli, tako da napon ne bude neodređen u kolu sa tipkom ili tipkom, tako da uvijek radi sa preciznim vrijednostima visokog ili niskog napona, kao što je potrebno digitalnom kolu, povuci otpornik, čija je funkcija polarizacija napona prema naponu izvora (Vdd), koji može biti 5v, 3.3v, itd. Na ovaj način, kada je dugme otvoreno ili u mirovanju, ulazni napon će uvek biti visok. To jest, ako na primjer imamo digitalno kolo koje radi na 5v, ulazni napon digitalnog kola bi u ovom slučaju uvijek bio 5v.
Kada se pritisne tipka, struja teče kroz otpornik, a zatim kroz dugme, preusmjeravajući napon sa ulaza u digitalno kolo na masu ili GND, odnosno u ovom slučaju bi bio 0v. Dakle, sa pull-up otpornikom ono što bismo uradili je to ulaz bi bio na visokoj vrijednosti (1) sve dok se dugme ne dodiruje, a da je na niskom nivou (0) kada se pritisne.
Otpor prema dolje
Slično kao i prethodni, imamo spusti otpornikOdnosno, upravo je suprotno. U ovom slučaju imamo da je kada je dugme u mirovanju napon koji ulazi u digitalni ulaz nizak (0V). Dok kada se pritisne dugme struja visokog napona će teći (1). Na primjer, mogli bismo imati 5v kada pritisnemo i 0v kada ga ostavimo u mirovanju.
Kao što vidite, jeste suprotno od povlačenja, i može biti vrlo praktičan u nekim slučajevima kada za početak nije predviđen visoki napon. možda ovo podsjeća te mnogo na releje, kada su normalno otvoreni ili normalno zatvoreni, kao što smo ranije vidjeli. Pa ovo je nešto slično…
Često postavljana pitanja
Konačno, da vidimo neke česte sumnje O ovim postavkama pull-up i pull-down otpornika:
Koji da koristim?
Koristite a pull-up ili pull-down konfiguracija će zavisiti od svakog slučaja. Istina je da je pull-down možda popularniji u nekim slučajevima, ali ne mora biti najbolji, daleko od toga. Da sumiramo:
- Ako, na primjer, koristite logičku kapiju sa dva dugmeta spojena na njegove ulaze i želite da ulazi budu nula dok ih ne pritiskate, onda koristite padajući.
- Ako, na primjer, koristite logičku kapiju sa dva dugmeta spojena na njegove ulaze i želite da ulazi budu jedan dok ih ne pritiskate, onda koristite pull-up.
Kao što vidite, nema boljeg ili goreg, to je samo pitanje preferencija.
Omogućavanje internog povlačenja na Arduinu
Neki mikrokontroleri uključuju interne pull-up otpornike tako da se mogu aktivirati. To se postiže određenim uputstvima ugrađenim u kod. U slučaju da želite da aktivirate povlačenje arduino mikrokontroler, deklaracija koju morate staviti u podešavanje vaše skice je sljedeća:
pinMode(pin, INPUT_PULLUP); //proglasimo pin kao ulaz i aktiviramo interni pullup otpornik za taj pin
Ova tehnika se široko koristi i za povezivanje dugmadi i za I2C kola.
Koju vrijednost otpornika trebam koristiti?
Na kraju, mora se reći i da se mogu koristiti razne vrijednosti otpornika u pull-up i pull-down konfiguracijama. Na primjer, može se koristiti od 1K do 10K ovisno o nekim faktorima kao što su frekvencija varijacije, dužina korištenog kabela itd.
Što je stariji otpor za povlačenje, što je pin sporije da reaguje na promene napona. To je zato što je sistem koji napaja ulazni pin u suštini kondenzator zajedno sa pull-up otpornikom, formirajući tako RC kolo ili filter, kojem je potrebno vrijeme za punjenje i pražnjenje kao što već znate. Stoga, ako želite brze signale, najbolje je koristiti otpornike između 1KΩ i 4.7KΩ.
U pravilu, mnoge pull-up i pull-down postavke koriste otpornike sa 10KΩ vrijednosti. A to je zato što se preporučuje korištenje otpora najmanje 10 puta manji od impedancije digitalnog pina koji se koristi. Kada se digitalni pinovi koriste kao ulaz, oni imaju promjenjivu impedanciju, ovisno o tehnologiji proizvodnje čipa, ali najčešće je impedansa 1MΩ.
Također je potrebno uzeti u obzir potrošnju i struju koja će ući u digitalno kolo, što je otpor manji, to je struja veća i samim tim veća potrošnja i struja koja će ući u čip. Niti ne možemo staviti pretjerano visok otpor da bismo imali malu potrošnju, jer ako je struja jako mala može se dogoditi da čip nije toliko osjetljiv na tako male promjene i da ne zna da li je stalno na visokom ili niskom naponu . Na primjer, u kolu sa napajanjem od 5V, otpor bi mogao biti 10KΩ, znajući da je struja koja će ući u kolo 0.5mA, nešto što je u smislu potrošnje zanemarivo, jer pretpostavlja snagu od 2.5 mW.