Na pewno nieraz spotkałeś się z projektami, w których potrzebujesz przycisków lub przycisków do wejścia cyfrowego, dzięki czemu możesz nacisnąć, aby je otworzyć lub zamknąć. Jednak, aby ten typ obwodu działał poprawnie, potrzebujesz rezystory skonfigurowane jako pull-down lub pull-up. Właśnie z tego powodu pokażemy Ci, czym dokładnie są te konfiguracje, jak działają i jak możesz je wykorzystać w swoich projektach z Arduino.
Należy zauważyć, że pozwalają na to konfiguracje rezystorów podciągających i obniżających ustawić napięcia czuwania gdy przycisk nie jest wciśnięty, a tym samym zapewnić dobry odczyt systemu cyfrowego, ponieważ w przeciwnym razie może nie zostać odczytany jako 0 lub 1, tak jak powinien.
Co robi rezystor?
Skąd powinieneś wiedzieć opór jest podstawowy element elektroniczny który jest wykonany z materiału, który przeciwdziała przepływowi prądu elektrycznego, to znaczy ruchowi elektronów przez niego, utrudniając ten ruch, energia elektryczna jest przekształcana w ciepło, ponieważ tarcie elektronów generuje to ciepło.
W zależności od rodzaj materiału i jego przekrój, przejście elektronów przez ten składnik będzie wymagało mniej lub więcej pracy. Nie oznacza to jednak, że jest to materiał izolacyjny, w którym nie byłoby możliwości przemieszczania się przez niego elektronów.
Ten wysiłek, aby pokonać elektrony, jeśli chodzi o krążenie, jest właśnie tym opór elektryczny. Ta wielkość jest mierzona w omach (Ω) i jest reprezentowany przez literę R. W ten sam sposób, zgodnie ze wzorem prawa Ohma, mamy, że opór jest równy:
R = V/I
Oznacza to, że rezystancja jest równoważna podzieleniu napięcia przez intensywność, to znaczy woltów między amperami. Zgodnie z tym, jeśli mamy źródło zasilania, które zapewnia stałe napięcie, intensywność będzie mniejsza, im większy opór.
Odporność na podciąganie
Jak widzieliście, aby napięcie nie było nieokreślone w obwodzie z przyciskiem lub przyciskiem, aby zawsze działał z precyzyjnymi wartościami wysokiego lub niskiego napięcia, tak jak potrzebuje obwód cyfrowy, rezystor podciągający, którego funkcją jest polaryzacja napięcia w kierunku napięcia źródła (Vdd), które może wynosić 5v, 3.3v itd. W ten sposób, gdy przycisk jest otwarty lub w spoczynku, napięcie wejściowe będzie zawsze wysokie. Oznacza to, że jeśli na przykład mamy obwód cyfrowy, który działa przy napięciu 5 V, napięcie wejściowe obwodu cyfrowego zawsze wynosiłoby w tym przypadku 5 V.
Po naciśnięciu przycisku prąd przepływa przez rezystor, a następnie przez przycisk, przekierowując napięcie z wejścia do obwodu cyfrowego na masę lub GND, czyli w tym przypadku byłoby to 0 V. Dlatego z rezystorem podciągającym zrobilibyśmy to wejście będzie miało wysoką wartość (1) tak długo, jak przycisk nie zostanie dotknięty, oraz że będzie miało niski poziom (0), gdy zostanie wciśnięty.
Odporność na ściąganie
Podobnie jak w poprzednim, mamy rezystor ściągającyOznacza to, że jest dokładnie odwrotnie. W tym przypadku mamy, że gdy przycisk jest w spoczynku, napięcie, które wchodzi do wejścia cyfrowego, jest niskie (0V). Podczas gdy przycisk jest wciśnięty, popłynie prąd o wysokim napięciu (1). Na przykład moglibyśmy mieć 5 V podczas naciskania i 0 V, gdy pozostawiamy go w spoczynku.
Jak widzisz, tak jest przeciwieństwo podciąganiai może być bardzo praktyczny w niektórych przypadkach, gdy wysokie napięcie nie jest przeznaczone na początek. może to przypomina wiele przekaźników, kiedy są normalnie otwarte lub normalnie zamknięte, jak widzieliśmy wcześniej. No to coś podobnego…
Najczęściej zadawane pytania
Na koniec zobaczmy trochę częste wątpliwości O tych konfiguracjach rezystorów podciągających i obniżających:
Którego powinienem użyć?
Użyj a konfiguracja pull-up lub pull-down będzie zależała od każdego przypadku. To prawda, że w niektórych przypadkach rozwijanie może być bardziej popularne, ale wcale nie musi być najlepsze. Podsumowując:
- Jeśli na przykład używasz bramki logicznej z dwoma przyciskami podłączonymi do jej wejść i chcesz, aby wejścia były zerowe, gdy ich nie naciskasz, użyj rozwijania.
- Jeśli na przykład używasz bramki logicznej z dwoma przyciskami podłączonymi do jej wejść i chcesz, aby wejścia były jednym, gdy ich nie naciskasz, użyj podciągania.
Jak widać nie ma lepszych ani gorszych, to tylko kwestia preferencji.
Włączanie wewnętrznego podciągania w Arduino
Niektóre mikrokontrolery zawierają wewnętrzne rezystory podciągające, dzięki czemu można je aktywować. Osiąga się to za pomocą pewnych instrukcji osadzonych w kodzie. Jeśli chcesz aktywować podciąganie mikrokontroler arduino, deklaracja, którą musisz umieścić w konfiguracji swojego szkicu, jest następująca:
pinMode(pin, INPUT_PULLUP); // zadeklaruj pin jako wejście i aktywuj wewnętrzny rezystor podciągający dla tego pinu
Ta technika jest szeroko stosowana zarówno do łączenia przycisków, jak i obwodów I2C.
Jakiej wartości rezystora powinienem użyć?
Na koniec należy również powiedzieć, że można z nich korzystać różne wartości rezystorów w konfiguracjach pull-up i pull-down. Na przykład może być używany od 1K do 10K w zależności od niektórych czynników, takich jak częstotliwość zmian, długość użytego kabla itp.
Im starszy opór przy podciąganiu, tym wolniej pin ma reagować na zmiany napięcia. Dzieje się tak dlatego, że system zasilający pin wejściowy jest zasadniczo kondensatorem wraz z rezystorem podciągającym, tworząc w ten sposób obwód RC lub filtr, którego naładowanie i rozładowanie wymaga czasu, jak już wiesz. Dlatego jeśli chcesz uzyskać szybkie sygnały, najlepiej jest użyć rezystorów o wartości od 1 kΩ do 4.7 kΩ.
Z reguły wiele konfiguracji typu pull-up i pull-down wykorzystuje rezystory wartości 10KΩ. A to dlatego, że zaleca się stosowanie rezystancji co najmniej 10 razy mniejszej niż impedancja używanego pinu cyfrowego. Kiedy piny cyfrowe są używane jako wejścia, mają zmienną impedancję, w zależności od technologii produkcji chipa, ale najczęściej impedancja wynosi 1MΩ.
Konieczne jest również uwzględnienie zużycia i prądu, który wejdzie do obwodu cyfrowego, im niższy opór, tym wyższy prąd, a tym samym większe zużycie i prąd, który wejdzie do chipa. Nie możemy też postawić zbyt dużej rezystancji, aby mieć niskie zużycie, ponieważ jeśli prąd jest bardzo mały, może się zdarzyć, że chip nie jest tak wrażliwy na tak małe zmiany i nie wie, czy przez cały czas jest pod wysokim, czy za niskim napięciem . Na przykład w obwodzie z zasilaczem 5 V rezystancja może wynosić 10 kΩ, wiedząc, że prąd, który wpłynie do obwodu, wynosi 0.5 mA, czyli coś, co pod względem zużycia jest pomijalne, ponieważ zakłada moc 2.5 mW.