Certamente você já se deparou com projetos nos quais precisa de botões ou botões para uma entrada digital, podendo assim pressionar para abri-la ou fechá-la. No entanto, para que este tipo de circuito funcione corretamente, você precisa resistores configurados como pull-down ou como pull-up. É justamente por isso que vamos mostrar exatamente o que são essas configurações, como funcionam e como você pode utilizá-las em seus projetos com Arduino.
Observe que as configurações do resistor pull-up e pull-down permitem definir tensões de espera para quando o botão não é pressionado e assim garantir uma boa leitura do sistema digital, caso contrário, ele pode não ser lido como 0 ou 1 como deveria.
O que um resistor faz?
Como você deve saber resistência é um componente eletrônico fundamental que é feito de um material que se opõe à passagem da corrente elétrica, ou seja, ao movimento dos elétrons através dele, dificultando esse movimento, a energia elétrica é convertida em calor, pois o atrito dos elétrons gerará o referido calor.
Dependendo de tipo de material e sua seção, será necessário mais ou menos trabalho para os elétrons conseguirem se mover por esse componente. Porém, isso não significa que seja um material isolante, no qual não haveria possibilidade de movimentação de elétrons através dele.
Esse esforço para vencer os elétrons na hora de circular é justamente o resistência elétrica. Esta magnitude é medida em Ohms (Ω) e é representado pela letra R. Da mesma forma, pela fórmula da Lei de Ohm, temos que a resistência é igual a:
R = V/I
Ou seja, a resistência equivale a dividir a tensão pela intensidade, ou seja, volts entre amperes. De acordo com isso, se tivermos uma fonte de energia que forneça uma tensão constante, a intensidade será menor quanto maior for a resistência.
Puxe a resistência
Como você viu, para que a tensão não seja indefinida em um circuito com botão ou botão, para que ele sempre funcione com valores precisos de alta ou baixa tensão, como um circuito digital precisa, um puxe o resistor, cuja função é polarizar a tensão em direção à tensão da fonte (Vdd), que pode ser 5v, 3.3v, etc. Desta forma, quando o botão estiver aberto ou em repouso, a tensão de entrada será sempre alta. Ou seja, se por exemplo tivermos um circuito digital que trabalha a 5v, a tensão de entrada do circuito digital seria sempre 5v neste caso.
Ao pressionar o botão, então a corrente flui pelo resistor e depois pelo botão, desviando a tensão da entrada para o circuito digital para o terra ou GND, ou seja, seria 0v neste caso. Portanto, com o resistor pull-up, o que faríamos é que a entrada estaria em um valor alto (1) enquanto o botão não fosse tocado e em um nível baixo (0) quando pressionado.
Puxe para baixo a resistência
Da mesma forma que o anterior, temos o pull down resistorOu seja, é exatamente o oposto. Neste caso temos que quando o botão está em repouso a tensão que entra na entrada digital é baixa (0V). Quando o botão for pressionado, uma corrente de alta tensão fluirá (1). Por exemplo, poderíamos ter 5v ao pressionar e 0v ao deixá-lo em repouso.
Como você vê, é o oposto do pull-up, e pode ser muito prático em alguns casos em que uma alta tensão não é pretendida para começar. Talvez isto lembra muito os relés, quando estão normalmente abertos ou normalmente fechados, como vimos anteriormente. Bem, isso é algo semelhante…
Perguntas frequentes
Finalmente, vamos ver alguns dúvidas frequentes Sobre essas configurações de resistor pull-up e pull-down:
Qual devo usar?
Use um configuração pull-up ou pull-down dependerá de cada caso. É verdade que o pull-down pode ser mais popular em alguns casos, mas não precisa ser o melhor, longe disso. Resumindo:
- Se, por exemplo, você estiver usando uma porta lógica com dois botões de pressão conectados às suas entradas e quiser que as entradas sejam zeradas enquanto você não as estiver pressionando, use o pull-down.
- Se, por exemplo, você estiver usando uma porta lógica com dois botões conectados às suas entradas e quiser que as entradas sejam uma enquanto você não as estiver pressionando, use um pull-up.
Como você pode ver, não existe melhor ou pior, é apenas uma questão de preferência.
Ativando pull-up interno no Arduino
Alguns microcontroladores incluem resistores pull-up internos para que possam ser ativados. Isso é obtido por certas instruções embutidas no código. Caso você queira ativar o pull-up do microcontrolador arduino, a declaração que você deve colocar no setup do seu sketch é a seguinte:
pinMode(pin, INPUT_PULLUP); //declara um pino como uma entrada e ativa o resistor de pullup interno para aquele pino
Esta técnica é amplamente utilizada tanto para conectar botões de pressão quanto para circuitos I2C.
Qual valor de resistor devo usar?
Finalmente, também deve ser dito que eles podem ser usados vários valores de resistor nas configurações pull-up e pull-down. Por exemplo, pode ser utilizado de 1K a 10K dependendo de alguns fatores como frequência de variação, comprimento do cabo utilizado, etc.
Quanto mais velho o resistência para o pull-up, mais lento o pino responderá às mudanças de tensão. Isso porque o sistema que alimenta o pino de entrada é essencialmente um capacitor junto com o resistor pull-up, formando assim um circuito ou filtro RC, que demora para carregar e descarregar como você já sabe. Portanto, se você deseja sinais rápidos, é melhor usar resistores entre 1KΩ e 4.7KΩ.
Como regra, muitas configurações pull-up e pull-down usam resistores com valores de 10KΩ. E isso porque é recomendado usar uma resistência no mínimo 10 vezes menor que a impedância do pino digital que está sendo usado. Quando os pinos digitais são usados como entrada, eles têm uma impedância variável, dependendo da tecnologia de fabricação do chip, mas mais comumente a impedância é de 1MΩ.
Também é necessário levar em consideração o consumo e a corrente que vai entrar no circuito digital, quanto menor a resistência, maior a corrente e, portanto, maior o consumo e a corrente que vai entrar no chip. Também não podemos colocar uma resistência excessivamente alta para ter um consumo baixo, pois se a corrente for muito pequena pode acontecer que o chip não seja tão suscetível a mudanças tão pequenas e não saiba se está em alta ou baixa tensão o tempo todo . Por exemplo, em um circuito com alimentação de 5V, a resistência poderia ser de 10KΩ, sabendo que a corrente que entrará no circuito é de 0.5mA, algo que em termos de consumo é desprezível, pois supõe uma potência de 2.5 mW.