Zagotovo ste včasih naleteli na projekte, v katerih potrebujete tipke ali gumbe za digitalni vhod, tako da ga lahko s pritiskom odprete ali zaprete. Vendar pa za pravilno delovanje te vrste vezja potrebujete upori, konfigurirani kot pull-down ali kot pull-up. Ravno zaradi tega razloga vam bomo pokazali, kaj točno so te konfiguracije, kako delujejo in kako jih lahko uporabite v svojih projektih z Arduino.
Upoštevajte, da konfiguracije uporov pull-up in pull-down omogočajo nastavite napetosti v stanju pripravljenosti ko tipka ni pritisnjena in tako zagotovite dobro branje digitalnega sistema, saj sicer morda ne bo prebrano kot 0 ali 1, kot bi moralo.
Kaj naredi upor?
Kako bi moral vedeti odpornost je osnovna elektronska komponenta ki je narejen iz materiala, ki nasprotuje prehodu električnega toka, to je gibanju elektronov skozi njega, kar otežuje to gibanje, se električna energija pretvori v toploto, saj bo trenje elektronov ustvarilo omenjeno toploto.
Odvisno od vrsto materiala in njegov del, bo potrebno več ali manj dela, da se bodo elektroni lahko premikali skozi to komponento. Vendar to ne pomeni, da gre za izolacijski material, v katerem ne bi bilo možnosti gibanja elektronov skozenj.
To prizadevanje za premagovanje elektronov, ko gre za kroženje, je ravno električni upor. Ta velikost se meri v Ohmih (Ω) in je predstavljen s črko R. Na enak način, po formuli Ohmovega zakona, imamo, da je upor enak:
R = V/I
To pomeni, da je upor enakovreden deljenju napetosti z intenzivnostjo, to je volti med amperi. Glede na to, če imamo vir energije, ki zagotavlja konstantno napetost, bo intenzivnost manjša, čim večji je upor.
Pull Up Resistance
Kot ste videli, da napetost ni neomejena v vezju s tipko ali gumbom, tako da vedno deluje z natančnimi vrednostmi visoke ali nizke napetosti, kot jih potrebuje digitalno vezje, dvigni upor, katerega funkcija je polarizacija napetosti proti izvorni napetosti (Vdd), ki je lahko 5v, 3.3v itd. Na ta način bo vhodna napetost vedno visoka, ko je gumb odprt ali v mirovanju. Če imamo na primer digitalno vezje, ki deluje pri 5 V, bi bila vhodna napetost digitalnega vezja v tem primeru vedno 5 V.
Ko je gumb pritisnjen, teče tok skozi upor in nato skozi gumb, preusmeri napetost iz vhoda v digitalno vezje na maso ali GND, to je v tem primeru bi bilo 0v. Zato bi z vlečnim uporom naredili to vnos bi bil na visoki vrednosti (1), dokler se gumba ne dotaknete, in da je na nizki ravni (0), ko ga pritisnete.
Pull Down Resistance
Podobno kot pri prejšnjem imamo upor navzdolSe pravi, ravno obratno je. V tem primeru imamo, ko je gumb v mirovanju, napetost, ki vstopi v digitalni vhod, nizka (0 V). Ko pritisnete gumb, bo stekel visokonapetostni tok (1). Na primer, lahko imamo 5v, ko pritisnemo, in 0v, ko pustimo pri miru.
Kot vidite, je nasprotno od vlečenjain je lahko zelo praktičen v nekaterih primerih, ko visoka napetost ni predvidena. mogoče to zelo spominja na releje, ko so normalno odprti ali normalno zaprti, kot smo videli prej. No, to je nekaj podobnega …
Pogosto zastavljena vprašanja
Končno, poglejmo nekaj pogosti dvomi O teh nastavitvah vlečnega in upornega upora:
Katerega naj uporabim?
Uporabite a Pull-up ali pull-down konfiguracija bo odvisna od vsakega primera. Res je, da je lahko pull-down v nekaterih primerih bolj priljubljen, vendar ni nujno, da je najboljši, daleč od tega. Če povzamem:
- Če na primer uporabljate logična vrata z dvema gumboma, povezanima na njegove vhode, in želite, da so vhodi enaki nič, medtem ko jih ne pritisnete, uporabite spustni gumb.
- Če na primer uporabljate logična vrata z dvema gumboma, povezanima na njegove vhode, in želite, da sta vhoda en sam, medtem ko jih ne pritiskate, potem uporabite poteg navzgor.
Kot lahko vidite, ni boljšega ali slabšega, gre le za preferenco.
Omogočanje notranjega vleka na Arduino
Nekateri mikrokrmilniki vključujejo notranje vlečne upore, tako da jih je mogoče aktivirati. To dosežemo z določenimi navodili, vdelanimi v kodo. V primeru, da želite aktivirati vlečenje navzgor mikrokrmilnik arduino, je izjava, ki jo morate vnesti v nastavitev vaše skice, naslednja:
pinMode(pin, INPUT_PULLUP); //deklarirajte pin kot vhod in aktivirajte notranji vlečni upor za ta pin
Ta tehnika se pogosto uporablja tako za povezovanje tipk kot za vezja I2C.
Kakšno vrednost upora naj uporabim?
Na koncu je treba povedati tudi, da jih je mogoče uporabiti različne vrednosti upora v pull-up in pull-down konfiguracijah. Na primer, lahko se uporablja od 1K do 10K, odvisno od nekaterih dejavnikov, kot so frekvenca variacije, dolžina uporabljenega kabla itd.
Starejši kot je upor za vlečenjepočasneje se zatič odziva na spremembe napetosti. To je zato, ker je sistem, ki napaja vhodni zatič, v bistvu kondenzator skupaj z vlečnim uporom, ki tvori RC vezje ali filter, ki potrebuje čas za polnjenje in praznjenje, kot že veste. Zato je, če želite hitre signale, najbolje uporabiti upore med 1KΩ in 4.7KΩ.
Praviloma veliko nastavitev pull-up in pull-down uporablja upore z 10KΩ vrednosti. In to zato, ker je priporočljivo uporabiti upor, ki je vsaj 10-krat manjši od impedance uporabljenega digitalnega zatiča. Ko se digitalni zatiči uporabljajo kot vhod, imajo spremenljivo impedanco, odvisno od tehnologije izdelave čipa, vendar je najpogosteje impedanca 1MΩ.
Upoštevati je treba tudi porabo in tok, ki bo vstopil v digitalno vezje, manjši kot je upor, večji je tok in s tem večja poraba in tok, ki bo vstopil v čip. Prav tako ne moremo dati pretirano visokega upora, da bi imeli nizko porabo, saj če je tok zelo majhen, se lahko zgodi, da čip ni tako dovzeten za tako majhne spremembe in ne ve, ali je ves čas na visoki ali nizki napetosti. . Na primer, v vezju z napajalnikom 5 V bi lahko bil upor 10 KΩ, če vemo, da je tok, ki bo vstopil v vezje, 0.5 mA, nekaj, kar je v smislu porabe zanemarljivo, saj predvideva moč 2.5 mW.