Sicherlich sind Sie auch schon mal auf Projekte gestoßen, in denen Sie Taster oder Taster für einen digitalen Eingang benötigen, um ihn durch Drücken öffnen oder schließen zu können. Damit diese Art von Schaltung jedoch richtig funktioniert, benötigen Sie Widerstände, die als Pull-Down oder als Pull-Up konfiguriert sind. Genau aus diesem Grund zeigen wir Ihnen, was genau diese Konfigurationen sind, wie sie funktionieren und wie Sie sie in Ihren Projekten verwenden können Arduino.
Beachten Sie, dass die Pull-up- und Pull-down-Widerstandskonfigurationen dies zulassen Standby-Spannungen einstellen bei nicht gedrückter Taste und sorgen so für eine gute Lesbarkeit des Digitalsystems, da es sonst möglicherweise nicht wie vorgesehen als 0 oder 1 gelesen wird.
Was macht ein Widerstand?
Woher solltest du das wissen? der Widerstand ein grundlegendes elektronisches Bauteil das aus einem Material besteht, das dem Durchgang von elektrischem Strom entgegenwirkt, d. h. der Bewegung von Elektronen, wodurch diese Bewegung erschwert wird, wird elektrische Energie in Wärme umgewandelt, da die Reibung von Elektronen diese Wärme erzeugt.
Abhängig von der Art des Materials und dessen Abschnitt, wird es mehr oder weniger Arbeit erfordern, bis sich die Elektronen durch diese Komponente bewegen können. Dies bedeutet jedoch nicht, dass es sich um ein isolierendes Material handelt, durch das keine Möglichkeit der Bewegung von Elektronen besteht.
Diese Anstrengung, die Elektronen beim Umlaufen zu überwinden, ist genau das Richtige elektrischer Widerstand. Diese Größe wird in Ohm gemessen (Ω) und wird durch den Buchstaben R dargestellt. Auf die gleiche Weise haben wir gemäß der Formel des Ohmschen Gesetzes, dass der Widerstand gleich ist:
R = V / Ich
Das heißt, der Widerstand entspricht der Division der Spannung durch die Intensität, das heißt, Volt zwischen Ampere. Wenn wir also eine Stromquelle haben, die eine konstante Spannung liefert, ist die Intensität umso geringer, je größer der Widerstand ist.
Widerstand hochziehen
Wie Sie gesehen haben, damit die Spannung in einer Schaltung mit einem Taster oder einem Taster nicht unendlich ist, damit es immer mit genauen hohen oder niedrigen Spannungswerten arbeitet, wie es eine digitale Schaltung braucht, a Widerstand hochziehen, dessen Funktion darin besteht, die Spannung in Richtung der Quellenspannung (Vdd) zu polarisieren, die 5 V, 3.3 V usw. betragen kann. Auf diese Weise ist die Eingangsspannung immer hoch, wenn der Knopf geöffnet oder in Ruhe ist. Das heißt, wenn wir beispielsweise eine digitale Schaltung haben, die mit 5 V arbeitet, würde die Eingangsspannung der digitalen Schaltung in diesem Fall immer 5 V betragen.
Wenn die Taste gedrückt wird, fließt der Strom durch den Widerstand und dann durch die Taste, wodurch die Spannung vom Eingang zum digitalen Schaltkreis auf Masse oder GND umgeleitet wird, das heißt, sie wäre in diesem Fall 0 V. Daher würden wir das mit dem Pull-up-Widerstand tun der Eingang auf einem hohen Wert (1) wäre, solange die Schaltfläche nicht berührt wird, und dass er auf einem niedrigen Pegel (0) ist, wenn er gedrückt wird.
Pulldown-Widerstand
Ähnlich wie beim vorherigen haben wir die Widerstand runterziehenDas heißt, es ist genau das Gegenteil. In diesem Fall haben wir, dass die Spannung, die in den digitalen Eingang eintritt, niedrig ist (0 V), wenn die Taste in Ruhe ist. Wenn die Taste gedrückt wird, fließt ein Hochspannungsstrom (1). Zum Beispiel könnten wir 5 V haben, wenn wir drücken, und 0 V, wenn wir es in Ruhe lassen.
Wie Sie sehen, ist es das Gegenteil von Klimmzügen, und kann in einigen Fällen sehr praktisch sein, wenn eine hohe Spannung nicht von vornherein beabsichtigt ist. vielleicht das erinnert Sie an viele Relais, wenn sie normalerweise geöffnet oder normalerweise geschlossen sind, wie wir zuvor gesehen haben. Nun, das ist etwas Ähnliches …
Häufig gestellte Fragen
Lassen Sie uns endlich einige sehen häufige Zweifel Über diese Pull-up- und Pull-down-Widerstandseinstellungen:
Welche soll ich verwenden?
Verwende a Pull-up- oder Pull-down-Konfiguration hängt von jedem Fall ab. Es ist wahr, dass der Pulldown in einigen Fällen beliebter sein kann, aber es muss nicht der beste sein, weit davon entfernt. Etwas zusammenfassen:
- Wenn Sie beispielsweise ein Logikgatter mit zwei an seine Eingänge angeschlossenen Drucktasten verwenden und möchten, dass die Eingänge Null sind, während Sie sie nicht drücken, verwenden Sie das Pulldown-Menü.
- Wenn Sie beispielsweise ein Logikgatter mit zwei an seine Eingänge angeschlossenen Drucktasten verwenden und möchten, dass die Eingänge eins sind, während Sie sie nicht drücken, verwenden Sie einen Pull-up.
Wie Sie sehen, gibt es kein besser oder schlechter, es ist nur eine Frage der Präferenz.
Aktivieren des internen Pull-up auf Arduino
Einige Mikrocontroller enthalten interne Pull-up-Widerstände, damit sie aktiviert werden können. Dies wird durch bestimmte Anweisungen erreicht, die in den Code eingebettet sind. Falls Sie den Pull-up der aktivieren möchten Arduino-Mikrocontroller, die Deklaration, die Sie in das Setup Ihrer Skizze einfügen müssen, lautet wie folgt:
PinMode (Pin, INPUT_PULLUP); // einen Pin als Eingang deklarieren und den internen Pullup-Widerstand für diesen Pin aktivieren
Diese Technik wird häufig sowohl zum Anschließen von Drucktasten als auch für I2C-Schaltungen verwendet.
Welchen Widerstandswert sollte ich verwenden?
Abschließend muss auch gesagt werden, dass sie verwendet werden können verschiedene Widerstandswerte in Pull-up- und Pull-down-Konfigurationen. Zum Beispiel kann es von 1K bis 10K verwendet werden, abhängig von einigen Faktoren wie der Variationshäufigkeit, der Länge des verwendeten Kabels usw.
Je älter die Widerstand für den Klimmzug, desto langsamer reagiert der Pin auf Spannungsänderungen. Dies liegt daran, dass das System, das den Eingangspin speist, im Wesentlichen ein Kondensator zusammen mit dem Pull-up-Widerstand ist und somit eine RC-Schaltung oder einen Filter bildet, der, wie Sie bereits wissen, Zeit zum Laden und Entladen benötigt. Wenn Sie also schnelle Signale wünschen, verwenden Sie am besten Widerstände zwischen 1 kΩ und 4.7 kΩ.
In der Regel verwenden viele Pull-up- und Pull-down-Setups Widerstände mit 10KΩ-Werte. Und das liegt daran, dass empfohlen wird, einen Widerstand zu verwenden, der mindestens 10-mal kleiner ist als die Impedanz des verwendeten digitalen Pins. Wenn die digitalen Pins als Eingang verwendet werden, haben sie je nach Chipherstellungstechnologie eine variable Impedanz, aber am häufigsten beträgt die Impedanz 1 MΩ.
Es ist auch notwendig, den Verbrauch und den Strom zu berücksichtigen, der in die digitale Schaltung fließen wird, Je niedriger der Widerstand, desto höher der Strom und desto höher der Verbrauch und der Strom, der in den Chip eintritt. Wir können auch keinen übermäßig hohen Widerstand setzen, um einen geringen Verbrauch zu erzielen, da es bei einem sehr geringen Strom passieren kann, dass der Chip nicht so anfällig für so kleine Änderungen ist und nicht weiß, ob er jederzeit auf hoher oder niedriger Spannung liegt . Beispielsweise könnte in einem Stromkreis mit einer 5-V-Stromversorgung der Widerstand 10 kΩ betragen, da bekannt ist, dass der Strom, der in den Stromkreis einfließt, 0.5 mA beträgt, was in Bezug auf den Verbrauch vernachlässigbar ist, da er eine Leistung von 2.5 mW voraussetzt.