Σίγουρα μερικές φορές έχετε συναντήσει έργα στα οποία χρειάζεστε κουμπιά ή κουμπιά για μια ψηφιακή είσοδο, ώστε να μπορείτε να πατήσετε για να ανοίξει ή να κλείσει. Ωστόσο, για να λειτουργήσει σωστά αυτό το είδος κυκλώματος, χρειάζεστε αντιστάσεις που έχουν διαμορφωθεί ως pull-down ή ως pull-up. Ακριβώς για αυτόν τον λόγο θα σας δείξουμε τι ακριβώς είναι αυτές οι διαμορφώσεις, πώς λειτουργούν και πώς μπορείτε να τις χρησιμοποιήσετε στα έργα σας με Arduino.
Σημειώστε ότι οι διαμορφώσεις της αντίστασης pull-up και pull-down επιτρέπουν ρυθμίστε τις τάσεις αναμονής για όταν το κουμπί δεν πατιέται και έτσι διασφαλίζεται η καλή ανάγνωση του ψηφιακού συστήματος, γιατί διαφορετικά, ενδέχεται να μην διαβάζεται ως 0 ή 1 όπως θα έπρεπε.
Τι κάνει μια αντίσταση;
Πώς πρέπει να ξέρετε η αντίσταση είναι ένα βασικό ηλεκτρονικό εξάρτημα το οποίο είναι κατασκευασμένο από ένα υλικό που αντιτίθεται στη διέλευση του ηλεκτρικού ρεύματος, δηλαδή στην κίνηση των ηλεκτρονίων μέσω αυτού, καθιστώντας δύσκολη αυτή την κίνηση, η ηλεκτρική ενέργεια μετατρέπεται σε θερμότητα, αφού η τριβή των ηλεκτρονίων θα δημιουργήσει την εν λόγω θερμότητα.
Εξαρτάται από το είδος του υλικού και το τμήμα του, θα χρειαστεί περισσότερη ή λιγότερη δουλειά για να μπορέσουν τα ηλεκτρόνια να κινηθούν μέσω αυτής της συνιστώσας. Αυτό όμως δεν σημαίνει ότι πρόκειται για μονωτικό υλικό, στο οποίο δεν θα υπήρχε δυνατότητα κίνησης ηλεκτρονίων μέσα από αυτό.
Αυτή η προσπάθεια να ξεπεραστούν τα ηλεκτρόνια όταν πρόκειται για την κυκλοφορία είναι ακριβώς η ηλεκτρική αντίσταση. Αυτό το μέγεθος μετριέται σε Ohms (Ω) και αντιπροσωπεύεται από το γράμμα R. Με τον ίδιο τρόπο, σύμφωνα με τον τύπο του νόμου του Ohm, έχουμε ότι η αντίσταση είναι ίση με:
R = V/I
Δηλαδή, η αντίσταση είναι ισοδύναμη με τη διαίρεση της τάσης με την ένταση, δηλαδή βολτ μεταξύ των ενισχυτών. Σύμφωνα με αυτό, εάν έχουμε μια πηγή ισχύος που παρέχει σταθερή τάση, η ένταση θα είναι μικρότερη όσο μεγαλύτερη είναι η αντίσταση.
Τραβήξτε την Αντίσταση
Όπως είδατε, για να μην είναι ακαθόριστη η τάση σε ένα κύκλωμα με ένα κουμπί ή ένα κουμπί, ώστε να λειτουργεί πάντα με ακριβείς τιμές υψηλής ή χαμηλής τάσης, όπως χρειάζεται ένα ψηφιακό κύκλωμα, τραβήξτε την αντίσταση, του οποίου η λειτουργία είναι να πολώνει την τάση προς την τάση της πηγής (Vdd), η οποία μπορεί να είναι 5v, 3.3v, κ.λπ. Με αυτόν τον τρόπο, όταν το κουμπί είναι ανοιχτό ή σε ηρεμία, η τάση εισόδου θα είναι πάντα υψηλή. Δηλαδή, αν για παράδειγμα έχουμε ένα ψηφιακό κύκλωμα που λειτουργεί στα 5v, η τάση εισόδου του ψηφιακού κυκλώματος θα ήταν πάντα 5v σε αυτή την περίπτωση.
Όταν πατηθεί το κουμπί, τότε το ρεύμα ρέει μέσω της αντίστασης και μετά μέσω του κουμπιού, εκτρέποντας την τάση από την είσοδο στο ψηφιακό κύκλωμα στη γείωση ή στο GND, δηλαδή θα ήταν 0v σε αυτή την περίπτωση. Επομένως, με την pull-up αντίσταση αυτό που θα κάναμε είναι αυτό η είσοδος θα είναι σε υψηλή τιμή (1) όσο δεν αγγίζεται το κουμπί και ότι είναι σε χαμηλό επίπεδο (0) όταν πατιέται.
Τραβήξτε προς τα κάτω αντίσταση
Ομοίως με το προηγούμενο, έχουμε το έλξη προς τα κάτω αντίστασηΔηλαδή, είναι ακριβώς το αντίθετο. Σε αυτή την περίπτωση έχουμε ότι όταν το κουμπί είναι σε ηρεμία η τάση που μπαίνει στην ψηφιακή είσοδο είναι χαμηλή (0V). Ενώ όταν πατηθεί το κουμπί θα ρέει ρεύμα υψηλής τάσης (1). Για παράδειγμα, θα μπορούσαμε να έχουμε 5v όταν πατάμε και 0v όταν το αφήνουμε σε ηρεμία.
Όπως βλέπετε, είναι το αντίθετο από το pull-up, και μπορεί να είναι πολύ πρακτικό σε ορισμένες περιπτώσεις όπου δεν προορίζεται να ξεκινήσει μια υψηλή τάση. ίσως αυτό σου θυμίζει πολλά ρελέ, όταν είναι κανονικά ανοιχτά ή κανονικά κλειστά, όπως έχουμε ξαναδεί. Λοιπόν, αυτό είναι κάτι παρόμοιο…
Συχνές ερωτήσεις
Τέλος, ας δούμε μερικά συχνές αμφιβολίες Σχετικά με αυτές τις ρυθμίσεις έλξης και έλξης αντίστασης:
Ποιο να χρησιμοποιήσω;
Χρησιμοποιήστε ένα Η διαμόρφωση pull-up ή pull-down θα εξαρτηθεί από κάθε περίπτωση. Είναι αλήθεια ότι το pull-down μπορεί να είναι πιο δημοφιλές σε ορισμένες περιπτώσεις, αλλά δεν χρειάζεται να είναι το καλύτερο, μακριά από αυτό. Για να συνοψίσω:
- Εάν, για παράδειγμα, χρησιμοποιείτε μια λογική πύλη με δύο κουμπιά συνδεδεμένα στις εισόδους της και θέλετε οι είσοδοι να είναι μηδενικές ενώ δεν τις πατάτε, χρησιμοποιήστε το pull-down.
- Εάν, για παράδειγμα, χρησιμοποιείτε μια λογική πύλη με δύο κουμπιά συνδεδεμένα στις εισόδους της και θέλετε οι είσοδοι να είναι μία ενώ δεν τις πατάτε, χρησιμοποιήστε ένα pull-up.
Όπως καταλαβαίνετε, δεν υπάρχει καλύτερο ή χειρότερο, είναι απλώς θέμα προτίμησης.
Ενεργοποίηση εσωτερικής έλξης στο Arduino
Ορισμένοι μικροελεγκτές περιλαμβάνουν εσωτερικές αντιστάσεις έλξης ώστε να μπορούν να ενεργοποιηθούν. Αυτό επιτυγχάνεται με ορισμένες οδηγίες που είναι ενσωματωμένες στον κώδικα. Σε περίπτωση που θέλετε να ενεργοποιήσετε το pull-up του μικροελεγκτής arduino, η δήλωση που πρέπει να βάλετε στη ρύθμιση του σκίτσου σας είναι η εξής:
pinMode(pin, INPUT_PULLUP); //δηλώστε μια ακίδα ως είσοδο και ενεργοποιήστε την εσωτερική αντίσταση έλξης για αυτήν την ακίδα
Αυτή η τεχνική χρησιμοποιείται ευρέως τόσο για τη σύνδεση κουμπιών όσο και για κυκλώματα I2C.
Τι τιμή αντίστασης πρέπει να χρησιμοποιήσω;
Τέλος, πρέπει επίσης να ειπωθεί ότι μπορούν να χρησιμοποιηθούν διάφορες τιμές αντίστασης σε διαμορφώσεις pull-up και pull-down. Για παράδειγμα, μπορεί να χρησιμοποιηθεί από 1K έως 10K ανάλογα με ορισμένους παράγοντες όπως η συχνότητα διακύμανσης, το μήκος του καλωδίου που χρησιμοποιείται κ.λπ.
Όσο πιο παλιά είναι αντίσταση για το τράβηγμα, τόσο πιο αργή είναι η ακίδα για να ανταποκριθεί στις αλλαγές τάσης. Αυτό συμβαίνει επειδή το σύστημα που τροφοδοτεί τον ακροδέκτη εισόδου είναι ουσιαστικά ένας πυκνωτής μαζί με την αντίσταση έλξης, σχηματίζοντας έτσι ένα κύκλωμα ή φίλτρο RC, το οποίο χρειάζεται χρόνο για να φορτιστεί και να εκφορτιστεί όπως ήδη γνωρίζετε. Επομένως, εάν θέλετε γρήγορα σήματα, είναι καλύτερο να χρησιμοποιείτε αντιστάσεις μεταξύ 1KΩ και 4.7KΩ.
Κατά κανόνα, πολλές ρυθμίσεις pull-up και pull-down χρησιμοποιούν αντιστάσεις με Τιμές 10KΩ. Και αυτό γιατί συνιστάται η χρήση αντίστασης τουλάχιστον 10 φορές μικρότερης από την αντίσταση του ψηφιακού ακροδέκτη που χρησιμοποιείται. Όταν οι ψηφιακές ακίδες χρησιμοποιούνται ως είσοδος, έχουν μεταβλητή σύνθετη αντίσταση, ανάλογα με την τεχνολογία κατασκευής του τσιπ, αλλά συνήθως η σύνθετη αντίσταση είναι 1MΩ.
Είναι επίσης απαραίτητο να ληφθεί υπόψη η κατανάλωση και το ρεύμα που πρόκειται να εισέλθει στο ψηφιακό κύκλωμα, όσο μικρότερη είναι η αντίσταση, τόσο μεγαλύτερο είναι το ρεύμα και επομένως τόσο μεγαλύτερη η κατανάλωση και το ρεύμα που θα μπει στο τσιπ. Ούτε μπορούμε να βάλουμε υπερβολικά υψηλή αντίσταση για να έχουμε χαμηλή κατανάλωση, αφού αν το ρεύμα είναι πολύ μικρό μπορεί να συμβεί το τσιπ να μην είναι τόσο ευαίσθητο σε τέτοιες μικρές αλλαγές και να μην ξέρει αν είναι σε υψηλή ή χαμηλή τάση ανά πάσα στιγμή . Για παράδειγμα, σε ένα κύκλωμα με τροφοδοτικό 5V, η αντίσταση θα μπορούσε να είναι 10KΩ, γνωρίζοντας ότι το ρεύμα που θα μπει στο κύκλωμα είναι 0.5mA, κάτι που από άποψη κατανάλωσης είναι αμελητέα, αφού προϋποθέτει ισχύ 2.5 mW.