Kéo điện trở xuống

Trong hành trình tìm hiểu kỹ thuật điện, tôi đã tình cờ tìm thấy hướng dẫn này:

http://www.ladyada.net/learn/arduino/lesson5.html

Tôi đã hiểu sơ đồ cho đến khi tôi chuyển sang. Tôi không chắc chắn làm thế nào các công tắc làm việc trên bảng điều khiển hoặc sơ đồ. Đây là một cái cụ thể mà tôi đang nghĩ đến (đây là một điện trở kéo xuống):

Việc thực hiện là:

Dựa trên sơ đồ, điều tôi nghĩ đang xảy ra là: Nguồn điện chuyển sang công tắc, nếu nút bật lên thì mạch không được hoàn thành. Nếu nhấn nút này thì dòng điện sẽ đi theo đường sức cản tối thiểu đến pin2 vì nó có lực kéo nhiều hơn (100ohm <10kohm).

Cách nó được mô tả trong hướng dẫn nghe có vẻ như khi nút lên, mạch vẫn hoàn thành, nhưng điện trở 10k ohm kéo điện xuống đất. Tôi không tích cực làm thế nào hoặc tại sao nếu cả 10k ohm và 100ohm đều nhận được dòng điện bằng nhau, dòng điện sẽ được kéo xuống đất thông qua điện trở cao hơn so với mở cho chân 2.

Đầu tiên, hãy quên điện trở 100 for ngay bây giờ. Không cần thiết cho hoạt động của nút, nó chỉ ở đó như một sự bảo vệ trong trường hợp bạn sẽ gây ra lỗi lập trình.

• Nếu nhấn nút P2 sẽ được kết nối trực tiếp với +5 V, do đó sẽ được xem là mức cao, là "1".
• Nếu nút được giải phóng, +5 V không còn được tính nữa, chỉ có 10 kΩ giữa cổng và mặt đất.

$\times$

Bây giờ điện trở 100 .. Nếu bạn vô tình làm đầu ra pin và đặt ở mức thấp thì nhấn nút sẽ gây ra đoản mạch: vi điều khiển đặt 0 V trên chân và công tắc +5 V trên cùng một pin. Bộ vi điều khiển không thích điều đó và IC có thể bị hỏng. Trong những trường hợp đó, điện trở 100 nên giới hạn dòng điện tới 50 mA. (Vẫn còn quá nhiều, điện trở 1 kΩ sẽ tốt hơn.)

Vì sẽ không có dòng điện chạy vào chân đầu vào (ngoài rò rỉ thấp), sẽ khó có điện áp rơi trên điện trở.

10 kΩ là giá trị tiêu biểu cho việc kéo lên hoặc kéo xuống. Giá trị thấp hơn sẽ giúp bạn giảm điện áp thấp hơn, nhưng 10 mV hoặc 1 mV không tạo ra nhiều khác biệt. Nhưng có một điều khác: nếu nhấn nút có 5 V trên điện trở, do đó sẽ có dòng điện 5 V / 10 kΩ = 500 LờiA. Điều đó đủ thấp để không gây ra bất kỳ vấn đề nào và dù sao bạn cũng sẽ không nhấn nút trong một thời gian dài. Nhưng bạn có thể thay thế nút bằng một công tắc, có thể bị đóng trong một thời gian dài. Sau đó, nếu bạn đã chọn kéo xuống 1 kΩ, bạn sẽ có 5 mA thông qua điện trở miễn là công tắc được đóng lại, và đó là một sự lãng phí. 10 kΩ là một giá trị tốt.

Lưu ý rằng bạn có thể lật ngược này để có điện trở kéo lên và chuyển sang tiếp đất khi nhấn nút.

Điều này sẽ đảo ngược logic của bạn: nhấn nút sẽ cho bạn "0" thay vì "1", nhưng hoạt động là như nhau: nhấn nút sẽ tạo đầu vào 0 V, nếu bạn nhả nút, điện trở sẽ kết nối đầu vào mức +5 V (với sự sụt giảm điện áp không đáng kể).

Đây là cách nó thường được thực hiện và các nhà sản xuất vi điều khiển tính đến điều này: hầu hết các bộ vi điều khiển đều có điện trở kéo lên bên trong, bạn có thể kích hoạt hoặc hủy kích hoạt trong phần mềm. Nếu bạn sử dụng kéo lên bên trong, bạn chỉ cần kết nối nút với mặt đất, đó là tất cả. (Một số bộ vi điều khiển cũng có các nút kéo xuống có thể định cấu hình, nhưng những thứ này ít phổ biến hơn nhiều.)

Lưu ý rằng công tắc không phải là một thiết bị ưa thích lấy năng lượng và tạo ra một số tín hiệu đầu ra - thay vào đó, hãy nghĩ về nó như một dây mà bạn chỉ cần thêm hoặc loại bỏ khỏi mạch bằng cách nhấn nút.

Nếu công tắc bị ngắt kết nối (không được nhấn), đường dẫn duy nhất có thể cho dòng điện là từ P2cả hai điện trở xuống đất. Do đó, vi điều khiển sẽ đọc THẤP.

Nếu công tắc được kết nối (nhấn):

• Hành trình hiện tại từ nguồn cung cấp thông qua công tắc

• Một số hiện tại đi qua điện trở 100 ohm đến P2. Bộ vi điều khiển sẽ đọc CAO.

• Một lượng nhỏ dòng điện sẽ chạy qua điện trở 10 Kohm xuống đất. Điều này về cơ bản là lãng phí điện năng.

Lưu ý rằng điện trở 100 ohm chỉ ở đó để hạn chế dòng điện tối đa đi vào P2. Thông thường nó không được bao gồm trong một mạch như thế này, vì P2đầu vào của vi điều khiển đã có trở kháng cao và sẽ không chìm nhiều dòng điện. Tuy nhiên, bao gồm điện trở 100 ohm rất hữu ích trong trường hợp phần mềm của bạn có lỗi hoặc lỗi logic khiến phần mềm cố gắng sử dụng P2làm đầu ra thay thế. Trong trường hợp đó, nếu vi điều khiển đang cố lái P2thấp nhưng công tắc bị chập và kết nối với mức cao, bạn có thể làm hỏng chân vi điều khiển. Để an toàn, điện trở 100 ohm sẽ giới hạn dòng tối đa trong trường hợp đó.

Khi bạn nhấn nút, bạn đặt mức logic cao (+5 V) trên đầu vào. Nhưng nếu bạn bỏ qua điện trở và nút được nhả ra, thì chân đầu vào sẽ chỉ nổi, điều đó trong HCMOS có nghĩa là mức không xác định. Đó là điều bạn không muốn, vì vậy bạn kéo đầu vào xuống đất bằng điện trở. Điện trở là cần thiết bởi vì nếu không nhấn nút sẽ gây ra ngắn mạch.

Đầu vào là trở kháng cao, có nghĩa là sẽ khó có dòng điện nào chạy qua nó. Dòng không qua điện trở có nghĩa là điện áp bằng 0 trên nó (Định luật Ohm), do đó, 0 V ở một bên cũng sẽ là 0 V (hoặc rất gần) trên chân đầu vào.

Đây là một cách để kết nối một nút, nhưng bạn cũng có thể trao đổi điện trở và nút, để điện trở đi đến +5 V và nút tiếp đất. Logic sau đó được đảo ngược: nhấn nút sẽ cho mức thấp trên chân đầu vào. Tuy nhiên, điều này thường được thực hiện bởi vì hầu hết các bộ vi điều khiển đều có tích hợp điện trở kéo lên, do đó bạn chỉ cần nút, sau đó có thể bỏ qua điện trở bên ngoài. Lưu ý rằng bạn có thể phải kích hoạt tính năng kéo lên bên trong.

Xem thêm câu trả lời này .

Điện trở 10kohm được gọi là điện trở kéo xuống bởi vì, khi nút "xanh" (khi kết nối điện trở 100ohm và 10kohm) không được kết nối với + 5V bởi công tắc, nút đó được kéo xuống đất (giả sử dòng điện thấp đi qua nhánh đó , chắc chắn). Khi đóng công tắc, nút đó có tiềm năng + 5V.

Điều này được sử dụng để kiểm soát đầu vào của IC logic (cổng AND, cổng OR, v.v.), vì các mạch này sẽ hoạt động thất thường nếu không có giá trị xác định trên đầu vào của chúng (giá trị 0 hoặc 1). Nếu bạn để đầu vào của cổng logic trôi nổi, đầu ra không thể được xác định một cách đáng tin cậy, do đó, luôn luôn nên áp dụng đầu vào xác định (0 hoặc 1, một lần nữa) cho đầu vào của cổng. Trong trường hợp này, P2 sẽ là đầu vào cho một cổng logic cụ thể và khi công tắc mở, nó có giá trị đầu vào là 0 (GND); khi đóng công tắc, nó có giá trị đầu vào là 1 (+ 5V).

hiện tại đi theo con đường ít kháng cự nhất

Tôi không chắc quan niệm sai lầm phổ biến này đến từ đâu, nhưng thực sự sai lầm vì nó mâu thuẫn trực tiếp với luật Ohm. Hiện tại có tất cả các con đường có thể , tỷ lệ nghịch với sức đề kháng của họ. Nếu bạn áp dụng 5V cho điện trở 10k, 0,5mA sẽ chảy qua nó, bất kể có bao nhiêu đường dẫn thay thế (điện trở thấp hoặc mặt khác) mà bạn cung cấp.

Ngẫu nhiên, đường đi qua điện trở 100 Ohm không nhất thiết là "điện trở nhỏ nhất", vì điện trở không được nối với mặt đất . Với kiểu chữ, bạn sẽ kết nối điện trở đó với đầu vào MCU với trở kháng> 10 MOhm, làm cho điện trở 10k trở thành đường dẫn có điện trở nhỏ nhất.

Lý do điện trở kéo xuống được yêu cầu là vi điều khiển là một thiết bị CMOS và do đó chân đầu vào cuối cùng là cổng của MOSFET.

Nếu nút nhấn của bạn điều khiển bóng đèn hoặc đèn LED hoặc rơle, bạn sẽ không cần điện trở kéo xuống vì mạch hở sẽ bị "tắt". Khi nút được thả, bóng đèn sẽ tắt vì không có dòng điện nào chảy qua.

Nếu thiết bị của bạn là một bộ phận thực sự giống như các chip logic sê-ri 7400 ban đầu, bạn sẽ không cần điện trở kéo xuống vì các đầu vào đó sẽ là các bóng bán dẫn lưỡng cực và khi nút được giải phóng sẽ không có dòng điện chạy qua tiếp giáp bộ phát cơ sở và đầu vào sẽ là "tắt".

Ngược lại, đầu vào của vi điều khiển của bạn là một cổng MOSFET hoạt động như một tụ điện. Khi điện áp cổng đủ cao, đầu vào sẽ "bật". Điều đó xảy ra khi bạn nhấn nút và dòng điện chạy qua điện trở 100R vào vi điều khiển. Cổng sạc lên (rất nhanh) như một tụ điện và đầu vào trở thành "bật". Bây giờ điều gì xảy ra khi bạn phát hành nút? Không có dòng chảy nữa. Nhưng điều đó có nghĩa gì với đầu vào? Nếu không có điện trở kéo xuống, điện tích trên cổng sẽ không còn nữa. Điện áp sẽ chỉ ở đó gần 5V và đầu vào vẫn sẽ được "bật". Điện trở kéo xuống làm cạn kiệt điện tích cổng để điện áp của nó giảm xuống dưới mức "bật". Đó là những gì bạn muốn đảm bảo đầu vào kỹ thuật số được coi là "tắt".

Bạn có thể thử nghiệm điều này bằng cách nối hai nút vào pin đầu vào của bạn. Buộc một đến 5V và một xuống đất. Khi bạn nhấn nút 5V, đầu vào sẽ bật. Khi bạn phát hành, nó sẽ ở lại cho đến khi bạn đẩy cái được kết nối với GND.