Určite ste niekedy natrafili na projekty, v ktorých potrebujete tlačidlá alebo tlačidlá pre digitálny vstup, teda stlačenie, aby ste ho otvorili alebo zatvorili. Aby však tento typ obvodu správne fungoval, potrebujete odpory konfigurované ako pull-down alebo ako pull-up. Práve z tohto dôvodu vám ukážeme, čo presne tieto konfigurácie sú, ako fungujú a ako ich môžete použiť vo svojich projektoch s Arduino.
Všimnite si, že to umožňujú konfigurácie pull-up a pull-down rezistora nastaviť pohotovostné napätie keď tlačidlo nie je stlačené, a tým zabezpečiť dobré čítanie digitálneho systému, pretože inak by sa nemuselo čítať ako 0 alebo 1, ako by malo.
Čo robí rezistor?
Ako by si to mal vedieť odpor je základná elektronická súčiastka ktorá je vyrobená z materiálu, ktorý bráni prechodu elektrického prúdu, to znamená pohybu elektrónov cez ňu, čo sťažuje tento pohyb, sa elektrická energia premieňa na teplo, pretože trenie elektrónov bude generovať uvedené teplo.
Záležiac na druh materiálu a jeho sekcia, bude to vyžadovať viac či menej práce, kým sa elektróny budú môcť pohybovať cez tento komponent. To však neznamená, že ide o izolačný materiál, v ktorom by nebola možnosť pohybu elektrónov cez neho.
Táto snaha prekonať elektróny, pokiaľ ide o cirkuláciu, je presne tá elektrický odpor. Táto veľkosť sa meria v ohmoch (Ω) a je reprezentovaný písmenom R. Rovnakým spôsobom, podľa vzorca Ohmovho zákona, máme, že odpor sa rovná:
R = V/I
To znamená, že odpor je ekvivalentný deleniu napätia intenzitou, tj. voltov medzi ampérmi. Podľa toho, ak máme zdroj, ktorý poskytuje konštantné napätie, intenzita bude tým menšia, čím väčší bude odpor.
Pull Up Resistance
Ako ste videli, aby napätie v obvode s tlačidlom alebo tlačidlom nebolo neurčité, aby vždy pracovalo s presnými hodnotami vysokého alebo nízkeho napätia, ako potrebuje digitálny obvod, napr. vytiahnite odpor, ktorého funkciou je polarizovať napätie smerom k napätiu zdroja (Vdd), ktoré môže byť 5v, 3.3v atď. Týmto spôsobom, keď je tlačidlo otvorené alebo v pokoji, vstupné napätie bude vždy vysoké. To znamená, že ak máme napríklad digitálny obvod, ktorý pracuje pri 5V, vstupné napätie digitálneho obvodu by v tomto prípade bolo vždy 5V.
Keď je tlačidlo stlačené, prúd preteká cez odpor a potom cez tlačidlo, čím sa napätie odvádza zo vstupu do digitálneho obvodu na zem alebo GND, to znamená, že v tomto prípade by to bolo 0 V. Preto by sme s pull-up rezistorom urobili toto vstup bude na vysokej hodnote (1), pokiaľ sa tlačidla nedotknete, a že bude pri stlačení na nízkej úrovni (0)..
Odolnosť proti stiahnutiu
Podobne ako v predchádzajúcom máme stiahnuť odporTo znamená, že je to práve naopak. V tomto prípade máme, že keď je tlačidlo v pokoji, napätie, ktoré vstupuje na digitálny vstup, je nízke (0V). Keď je tlačidlo stlačené, prúdi vysokonapäťový prúd (1). Napríklad by sme mohli mať 5v pri stlačení a 0v, keď ho necháme v pokoji.
Ako vidíte, je opak vyťahovania, a môže byť veľmi praktické v niektorých prípadoch, keď nie je zamýšľané vysoké napätie. možno toto vám veľa pripomína relé, keď sú normálne otvorené alebo normálne zatvorené, ako sme videli predtým. No toto je niečo podobné…
Najčastejšie otázky
Nakoniec si niektoré pozrime časté pochybnosti O týchto nastaveniach pull-up a pull-down rezistorov:
Ktorý z nich mám použiť?
Použite a Konfigurácia vyťahovania alebo sťahovania bude závisieť od každého prípadu. Je pravda, že sťahovačka môže byť v niektorých prípadoch populárnejšia, no nemusí byť najlepšia, ani zďaleka nie. Aby som to zhrnul:
- Ak napríklad používate logické hradlo s dvomi tlačidlami pripojenými na jeho vstupy a chcete, aby boli vstupy nulové, kým ich nestláčate, použite rozbaľovaciu rolu.
- Ak napríklad používate logické hradlo s dvomi tlačidlami pripojenými k jeho vstupom a chcete, aby boli vstupy jedným, kým ich nestláčate, použite ťahák.
Ako vidíte, neexistuje nič lepšie alebo horšie, je to len otázka preferencií.
Povolenie funkcie Internal Pull-up na Arduine
Niektoré mikrokontroléry obsahujú interné pull-up odpory, aby sa dali aktivovať. To sa dosiahne určitými inštrukciami vloženými do kódu. V prípade, že chcete aktivovať vytiahnutie mikrokontrolér arduino, vyhlásenie, ktoré musíte vložiť do nastavenia vášho náčrtu, je nasledovné:
pinMode(pin, INPUT_PULLUP); //deklarujte pin ako vstup a aktivujte interný pullup rezistor pre tento pin
Táto technika je široko používaná ako na pripojenie tlačidiel, tak aj na I2C obvody.
Akú hodnotu odporu by som mal použiť?
Nakoniec treba povedať aj to, že sa dajú použiť rôzne hodnoty odporu vo vyťahovacích a sťahovacích konfiguráciách. Napríklad sa dá použiť od 1K do 10K v závislosti od niektorých faktorov, ako je frekvencia variácií, dĺžka použitého kábla atď.
Čím je starší odpor pre vytiahnutie, čím pomalšie kolík reaguje na zmeny napätia. Je to preto, že systém, ktorý napája vstupný kolík, je v podstate kondenzátor spolu s pull-up rezistorom, čím sa vytvára RC obvod alebo filter, ktorého nabíjanie a vybíjanie trvá, ako už viete. Preto, ak chcete rýchle signály, je najlepšie použiť odpory medzi 1KΩ a 4.7KΩ.
Spravidla mnohé pull-up a pull-down nastavenia používajú odpory s hodnoty 10KΩ. A to preto, že sa odporúča použiť odpor aspoň 10-krát menší ako je impedancia použitého digitálneho kolíka. Keď sa digitálne kolíky používajú ako vstup, majú premenlivú impedanciu v závislosti od technológie výroby čipu, ale najčastejšie je impedancia 1 MΩ.
Je tiež potrebné vziať do úvahy spotrebu a prúd, ktorý ide do digitálneho obvodu, čím nižší odpor, tým vyšší prúd a teda aj vyššia spotreba a prúd, ktorý vstúpi do čipu. Taktiež nemôžeme klásť prehnane vysoký odpor, aby sme mali nízku spotrebu, pretože ak je prúd veľmi malý, môže sa stať, že čip nie je taký citlivý na také malé zmeny a nevie, či je neustále na vysokom alebo nízkom napätí. . Napríklad v obvode s 5V napájaním môže byť odpor 10KΩ, pričom vieme, že prúd, ktorý vstúpi do obvodu, je 0.5 mA, čo je z hľadiska spotreby zanedbateľné, pretože predpokladá výkon 2.5 mW.