Sigurno ste ponekad naišli na projekte u kojima su vam potrebni gumbi ili gumbi za digitalni ulaz, pa ga pritiskom možete otvoriti ili zatvoriti. Međutim, da bi ova vrsta strujnog kruga radila ispravno, trebate otpornici konfigurirani kao pull-down ili kao pull-up. Upravo iz tog razloga ćemo vam pokazati koje su to točno konfiguracije, kako funkcioniraju i kako ih možete koristiti u svojim projektima s Arduino.
Imajte na umu da dopuštaju konfiguracije pull-up i pull-down otpornika postaviti napone pripravnosti kada tipka nije pritisnuta i tako osigurati dobro očitanje digitalnog sustava, jer se u suprotnom možda neće čitati kao 0 ili 1 kako bi trebalo.
Čemu služi otpornik?
Kako biste trebali znati otpor je osnovna elektronička komponenta koji je napravljen od materijala koji se suprotstavlja prolasku električne struje, odnosno kretanju elektrona kroz njega, što otežava to kretanje, električna energija se pretvara u toplinu, budući da će trenje elektrona generirati navedenu toplinu.
Ovisno o vrsta materijala i njegov dio, bit će potrebno više ili manje rada da bi se elektroni mogli kretati kroz ovu komponentu. No, to ne znači da se radi o izolacijskom materijalu, u kojem ne bi postojala mogućnost kretanja elektrona kroz njega.
Ovaj napor da se nadvladaju elektroni kada je riječ o cirkuliranju upravo je električni otpor. Ova veličina se mjeri u Ohmima (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 s intenzitetom, tj. volti između ampera. Prema tome, ako imamo izvor struje koji daje konstantan napon, intenzitet će biti manji što je otpor veći.
Otpor pri povlačenju
Kao što ste vidjeli, tako da napon nije neodređen u krugu s gumbom ili tipkom, tako da uvijek radi s preciznim visokim ili niskim vrijednostima napona, kao što je potrebno digitalnom krugu, podići otpornik, čija je funkcija polarizacija napona prema naponu izvora (Vdd), koji može biti 5v, 3.3v itd. Na taj način, kada je tipka otvorena ili u mirovanju, ulazni napon će uvijek biti visok. To jest, ako na primjer imamo digitalni sklop koji radi na 5v, ulazni napon digitalnog sklopa uvijek bi bio 5v u ovom slučaju.
Kada se tipka pritisne, struja teče kroz otpornik, a zatim kroz tipku, preusmjeravajući napon s ulaza u digitalni sklop na masu ili GND, odnosno u ovom slučaju to bi bilo 0v. Stoga bismo to učinili s otpornikom za privlačenje ulaz bi bio na visokoj vrijednosti (1) sve dok se gumb ne dodirne, a da je na niskoj razini (0) kada se pritisne.
Otpor povlačenja prema dolje
Slično prethodnom, imamo otpornik prema doljeOdnosno, upravo je suprotno. U ovom slučaju imamo da kada tipka miruje napon koji ulazi u digitalni ulaz je nizak (0V). Dok se tipka pritisne, teći će struja visokog napona (1). Na primjer, mogli bismo imati 5v kada pritisnemo i 0v kada ga ostavimo da miruje.
Kao što vidite, jest suprotno od povlačenja, i može biti vrlo praktičan u nekim slučajevima kada visoki napon nije predviđen za početak. možda ovo podsjeća vas puno na releje, kada su normalno otvoreni ili normalno zatvoreni, kao što smo vidjeli prije. Pa ovo je nešto slično…
Često postavljana pitanja
Konačno, da vidimo neke česte sumnje O ovim postavkama pull-up i pull-down otpornika:
Koji bih trebao koristiti?
Koristite jedan pull-up ili pull-down konfiguracija ovisit će o svakom slučaju. Istina je da je pull-down možda popularniji u nekim slučajevima, ali ne mora biti i najbolji, daleko od toga. Da sažmemo:
- Ako, na primjer, koristite logička vrata s dva gumba spojena na njegove ulaze i želite da ulazi budu nula dok ih ne pritišćete, tada upotrijebite padajući gumb.
- Ako, na primjer, koristite logička vrata s dva gumba spojena na njegove ulaze i želite da ulazi budu jedan dok ih ne pritišćete, tada upotrijebite pull-up.
Kao što vidite, nema boljeg ili lošijeg, samo je stvar želje.
Omogućavanje internog povlačenja na Arduinu
Neki mikrokontroleri uključuju unutarnje pull-up otpornike kako bi se mogli aktivirati. To se postiže određenim uputama ugrađenim u kod. U slučaju da želite aktivirati pull-up od arduino mikrokontroler, deklaracija koju morate staviti u postavku svoje skice je sljedeća:
pinMode(pin, INPUT_PULLUP); //deklarirajte pin kao ulaz i aktivirajte unutarnji otpornik za taj pin
Ova tehnika se naširoko koristi i za spajanje tipki i za I2C sklopove.
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 čimbenicima kao što su učestalost varijacije, duljina korištenog kabela itd.
Što je stariji otpor za povlačenje, to sporije pin reagira na promjene napona. To je zato što je sustav koji napaja ulazni pin u biti kondenzator zajedno s otpornikom za povlačenje, čime se formira RC krug ili filtar, kojem je potrebno vrijeme da se napuni i isprazni kao što već znate. Stoga, ako želite brze signale, najbolje je koristiti otpornike između 1KΩ i 4.7KΩ.
U pravilu, mnogi pull-up i pull-down postave koriste otpornike s 10KΩ vrijednosti. A to je zato što se preporučuje korištenje otpora najmanje 10 puta manjeg 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 impedancija 1MΩ.
Također je potrebno uzeti u obzir potrošnju i struju koja će ući u digitalni krug, što je manji otpor, veća je struja, a time i veća potrošnja i struja koja će ući u čip. Niti možemo staviti pretjerano visok otpor da bismo imali nisku potrošnju, jer ako je struja jako mala može se dogoditi da čip nije toliko osjetljiv na tako male promjene i ne zna da li je u svakom trenutku na visokom ili niskom naponu . Na primjer, u krugu s napajanjem od 5 V, otpor bi mogao biti 10 KΩ, znajući da je struja koja će ući u krug 0.5 mA, nešto što je u smislu potrošnje zanemarivo, jer pretpostavlja snagu od 2.5 mW.