Nogle gange er du helt sikkert stødt på projekter, hvor du har brug for trykknapper eller knapper til en digital indgang, og dermed kan du trykke for at åbne eller lukke den. Men for at denne type kredsløb skal fungere korrekt, har du brug for modstande konfigureret som pull-down eller som pull-up. Det er netop derfor, at vi skal vise dig, hvad præcis disse konfigurationer er, hvordan de fungerer, og hvordan du kan bruge dem i dine projekter med Arduino.
Bemærk, at pull-up- og pull-down-modstandskonfigurationerne tillader det indstille standby-spændinger til når knappen ikke er trykket ind og dermed sikre en god aflæsning af det digitale system, da det ellers ikke kan læses som 0 eller 1, som det skal.
Hvad gør en modstand?
Hvordan skal du vide det modstanden er en grundlæggende elektronisk komponent som er lavet af et materiale, der modarbejder passage af elektrisk strøm, det vil sige elektronernes bevægelse gennem det, hvilket gør denne bevægelse vanskelig, elektrisk energi omdannes til varme, da friktionen af elektroner vil generere nævnte varme.
Afhængigt af type materiale og dets sektion, vil det tage mere eller mindre arbejde for elektronerne at kunne bevæge sig gennem denne komponent. Dette betyder dog ikke, at det er et isolerende materiale, hvor der ikke ville være nogen mulighed for bevægelse af elektroner gennem det.
Denne indsats for at overvinde elektronerne, når det kommer til at cirkulere, er netop den elektrisk modstand. Denne størrelse måles i ohm (Ω) og er repræsenteret ved bogstavet R. På samme måde har vi ifølge Ohms lovformlen, at modstanden er lig med:
R = V/I
Det vil sige, at modstanden svarer til at dividere spændingen med intensiteten, dvs. volt mellem ampere. Hvis vi ifølge dette har en strømkilde, der giver en konstant spænding, vil intensiteten være mindre, jo større modstanden er.
Træk op modstand
Som du har set, så spændingen ikke er ubestemt i et kredsløb med en trykknap eller en knap, så det altid arbejder med præcise høje eller lave spændingsværdier, som et digitalt kredsløb har brug for, træk modstanden op, hvis funktion er at polarisere spændingen mod kildespændingen (Vdd), som kan være 5v, 3.3v osv. På denne måde, når knappen er åben eller i hvile, vil indgangsspændingen altid være høj. Det vil sige, at hvis vi for eksempel har et digitalt kredsløb, der fungerer ved 5v, vil indgangsspændingen på det digitale kredsløb altid være 5v i dette tilfælde.
Når knappen trykkes ned, strømmer strømmen gennem modstanden og derefter gennem knappen, og afleder spændingen fra indgangen til det digitale kredsløb til jord eller GND, det vil sige, det ville være 0v i dette tilfælde. Derfor, med pull-up modstanden, hvad vi ville gøre er det input vil være på en høj værdi (1), så længe knappen ikke berøres, og at den er på et lavt niveau (0), når der trykkes på den.
Træk ned modstand
På samme måde som den forrige har vi trække modstanden nedDet vil sige, det er lige modsat. I dette tilfælde har vi, at når knappen er i hvile, er spændingen, der kommer ind i den digitale indgang, lav (0V). Når der trykkes på knappen, vil der flyde en højspændingsstrøm (1). For eksempel kunne vi have 5v, når du trykker og 0v, når den lader den hvile.
Som du ser, er det det modsatte af pull-up, og kan være meget praktisk i nogle tilfælde, hvor en højspænding ikke er beregnet til at begynde med. måske dette minder dig meget om relæer, når de normalt er åbne eller normalt lukkede, som vi har set før. Nå, det er noget lignende...
Ofte stillede spørgsmål
Lad os endelig se nogle hyppige tvivl Om disse pull-up og pull-down modstandsopsætninger:
Hvilken en skal jeg bruge?
Brug a pull-up eller pull-down konfiguration vil afhænge af hvert enkelt tilfælde. Det er rigtigt, at pull-down kan være mere populær i nogle tilfælde, men det behøver ikke at være det bedste, langt fra. For at opsummere det:
- Hvis du for eksempel bruger en logisk gate med to trykknapper forbundet til dens indgange, og du ønsker, at indgangene skal være nul, mens du ikke trykker på dem, så brug rullemenuen.
- Hvis du for eksempel bruger en logisk gate med to trykknapper forbundet til dens indgange, og du ønsker, at indgangene skal være én, mens du ikke trykker på dem, så brug en pull-up.
Som du kan se, er der hverken bedre eller værre, det er bare et spørgsmål om præference.
Aktiverer intern Pull-up på Arduino
Nogle mikrocontrollere inkluderer interne pull-up modstande, så de kan aktiveres. Dette opnås ved hjælp af visse instruktioner, der er indlejret i koden. I tilfælde af at du ønsker at aktivere pull-up af arduino mikrocontroller, erklæringen, som du skal indsætte i opsætningen af din skitse, er følgende:
pinMode(pin, INPUT_PULLUP); //erklær en pin som input og aktivér den interne pullup-modstand for den pin
Denne teknik er meget udbredt både til tilslutning af trykknapper og til I2C-kredsløb.
Hvilken modstandsværdi skal jeg bruge?
Til sidst skal det også siges, at de kan bruges forskellige modstandsværdier i pull-up og pull-down konfigurationer. For eksempel kan det bruges fra 1K til 10K afhængigt af nogle faktorer såsom variationsfrekvensen, længden af det anvendte kabel osv.
Jo ældre modstand for pull-up, jo langsommere er stiften til at reagere på spændingsændringer. Dette skyldes, at systemet, der føder indgangsstiften, i det væsentlige er en kondensator sammen med pull-up-modstanden, og dermed danner et RC-kredsløb eller et filter, som det tager tid at oplade og aflade, som du allerede ved. Hvis du ønsker hurtige signaler, er det derfor bedst at bruge modstande mellem 1KΩ og 4.7KΩ.
Som regel bruger mange pull-up og pull-down opsætninger modstande med 10KΩ værdier. Og det er fordi det anbefales at bruge en modstand, der er mindst 10 gange mindre end impedansen af den digitale pin, der bruges. Når de digitale ben bruges som input, har de en variabel impedans, afhængigt af chipfremstillingsteknologien, men oftest er impedansen 1MΩ.
Det er også nødvendigt at tage højde for forbruget og strømmen, der kommer ind i det digitale kredsløb, jo lavere modstand, jo højere strømstyrke og derfor højere forbrug og strømmen, der kommer ind i chippen. Vi kan heller ikke sætte en for høj modstand for at have et lavt forbrug, da hvis strømmen er meget lille, kan det ske, at chippen ikke er så modtagelig for så små ændringer og ikke ved, om den hele tiden er på høj eller lav spænding . For eksempel, i et kredsløb med en 5V strømforsyning, kunne modstanden være 10KΩ, vel vidende at strømmen, der kommer ind i kredsløbet, er 0.5mA, noget der forbrugsmæssigt er ubetydeligt, da det forudsætter en effekt på 2.5 mW.