Kas ir uzvilkšanas rezistors un kā to izmantot?

Attēla izveide digitālā ķēdē, kur ir nepieciešama spiedpoga, lai ieslēgtu LED. Jūs pareizi savienojat ķēdi, savienojot vienu spiedpogas galu ar digitālo ieeju un zemējumu ar otru. Kad beidzot piegādājat strāvu, pamanāt, ka gaismas diode iedegas un izslēdzas, nenospiežot slēdzi.

Ja kādreiz esat novērojis šādas situācijas, iespējams, ka esat aizmirsis savai digitālajai ķēdei pievienot pievilkšanas rezistoru. Tātad, kas īsti ir uzvilkšanas rezistors? Kā tas darbojas un kā jūs to izmantojat?

Kas ir uzvilkšanas rezistors?

Pievilkšanas rezistors ir rezistors, ko pievienojat digitālajai shēmai, lai izvairītos no nevēlamiem signāliem, kas var traucēt jūsu ķēdes loģiku vai programmēšanu. Tas ir veids, kā novirzīt vai novirzīt ievades līniju uz pozitīvo vai VCC, ja līniju nevada neviena cita aktīva ierīce. Pavelkot līniju uz VCC, jūs faktiski iestatāt līnijas noklusējuma stāvokli uz 1 vai patiesu.

Ir svarīgi iestatīt visu ievades tapu noklusējuma stāvokli, lai izvairītos no nejaušiem signāliem, kas tiek ģenerēti tā peldošā stāvokļa laikā. Ievades tapa ir peldošā stāvoklī, kad tā tiek atvienota no aktīva avota, piemēram, zemējuma vai VCC.

Uzvilkšanas rezistori parasti tiek izmantoti digitālajās shēmās, izmantojot mikrokontrolleri un viena borta datori.

Kā uzvilkšanas rezistors darbojas ķēdē

Izmantojot īslaicīgu slēdzi digitālajā shēmā, nospiežot slēdzi, ķēde tiks aizvērta un pārsūtīta uz mikrokontrolleru. Tomēr slēdža atslēgšana ne vienmēr apturēs ievades tapu no šādu signālu sūtīšanas.

Tas ir tāpēc, ka savienojuma pārtraukšana caur slēdzi nozīmē, ka tas vairs nav savienots ar neko citu kā tikai gaisu. Tādējādi līnija atrodas peldošā stāvoklī, kur signāli no apkārtējās vides potenciāli var izraisīt tapas paaugstināšanos jebkurā brīdī.

Lai novērstu šo izkliedēto signālu reģistrēšanos jūsu ķēdē, ievades līnijā ir jāievada pietiekams spriegums, lai tā turpinātu reģistrēties augstu, kad zemējums vairs netiek atklāts. Tomēr jūs nevarat tieši pieslēgt VCC ievades līnijai, jo ķēdē radīsies īssavienojums, tiklīdz slēdzis/sensors savieno līniju ar zemi.

Lai izvairītos no pievilkšanas sprieguma īssavienojuma, jums būs jāizmanto rezistors. Pareizas vērtības rezistors nodrošinās, ka peldošajai līnijai būs pietiekami daudz sprieguma, lai paaugstinātu augstu, bet pietiekami zemu, lai priekšlaicīgi neradītu ķēdes īssavienojumu. Pretestības lielums būs atkarīgs no jūsu ķēdes izmantotā loģikas veida.

Loģisko ģimeņu skaidrošana

Lai pareizi aprēķinātu pievilkšanas rezistora pretestības vērtību, jums jāzina, kādu loģikas veidu jūsu ķēde izmanto darbībai. Loģiskā saime, ko izmanto jūsu ķēde, noteiks pretestības vērtību, kas būs nepieciešama jūsu pievilkšanas rezistoram.

Ir vairāki loģikas veidi. Šeit ir daži no tiem:

Ja neesat pārliecināts, kuru loģikas saimi izmantojat, ļoti iespējams, ka jūsu ķēde izmanto CMOS vai TTL loģikas saimes, jo ECL un DTL jau sen ir novecojušas. Mikroshēmu marķējumi ar prefiksiem, kas izmanto "74" vai "54", parasti ir TLL mikroshēmas, savukārt mikroshēmu marķējumi ar "CD" vai "MC" norāda uz CMOS mikroshēmu. Ja joprojām neesat pārliecināts, varat viegli uzzināt, kādu loģikas saimi izmanto jūsu kontrolieris, ātri meklējot tā datu lapu tiešsaistē.

Kā aprēķināt uzvilkšanas rezistora vērtību

Tagad, kad jūs saprotat dažādus loģikas saišu veidus un to minimālos ieslēgšanas un maksimālos izslēgšanas spriegumus, mēs varam turpināt aprēķināt mūsu pievilkšanas rezistora vērtības.

Lai aprēķinātu pareizo rezistora vērtību, jums būs nepieciešamas trīs vērtības. Jūsu ķēdes izmantotās loģiskās saimes minimālais spriegums, ķēdes barošanas spriegums un ieejas noplūdes strāva, ko varat atrast datu lapā vai izmantojot multimetru.

Kad esat ieguvis visus mainīgos, varat tos vienkārši pievienot tālāk norādītajā formulā.

Pretestības vērtība = (barošanas spriegums - loģiskais augstspriegums) / ieejas noplūdes strāva

Piemēram, pieņemsim, ka jūsu ķēdē tiek izmantots TTL, un ievades līnija izmanto 100 uA pie 5 V. Mēs zinām, ka TTL ir nepieciešami vismaz 2 V, lai paaugstinātu augstumu, un ne vairāk kā 0,8 volti, lai paaugstinātu zemu. Tas nozīmētu, ka pareizajam spriegumam, kas iziet no mūsu pievilkšanas rezistora, jābūt no 3 V līdz 4 V, jo spriegumam ir jābūt augstākam par 2 V, bet ne augstākam par mūsu barošanas spriegumu, kas ir 5 V.

Mūsu dotās vērtības būtu:

• Barošanas spriegums = 5 V
• Loģiskais augstspriegums = 4 V
• Ievades noplūdes strāva = 100μA vai 0,0001A

Tagad, kad mums ir mainīgie, pievienosim tos formulā:

(5V - 4V) / 100μA = 10 000 omi

Mūsu pievilkšanas rezistoram jābūt 10 000 omi (10 kiloomi vai 10 kΩ).

Kā izmantot uzvilkšanas rezistoru ķēdē

Pievilkšanas rezistori parasti tiek izmantoti digitālajās shēmās, lai izvairītos no nevēlamiem traucējumiem ķēdes digitālajā programmēšanā. Varat izmantot uzvilkšanas rezistorus, ja digitālajā shēmā kā ievades ierīces tiek izmantoti slēdži un sensori. Arī uzvilkšanas rezistori būs efektīvi tikai tad, ja ievades tapas ir savienotas ar zemi. Ja ievades tapas ir savienotas ar VCC, iespējams, vēlēsities izmantot nolaižamos rezistorus.

Lai izmantotu pievilkšanas rezistoru, jums ir jāatrod ievades līnija, kas savieno ar ievades ierīci. Kad esat atradis, jūs vēlaties aprēķināt rezistora vērtību, izmantojot iepriekš apspriesto formulu. Ja jūsu ķēdei nav nepieciešama liela precizitāte, varat vienkārši izmantot rezistoru vērtības no 1kΩ līdz 10kΩ.

Tagad, kad jums ir jūsu rezistors ar pareizo vērtību, vienu uzvilkšanas rezistora galu varat novietot uz VCC un vienu galu starp ievades ierīci un MCU. Apsveicam! Tagad jūs zināt, kas ir vilkšanas rezistors un kā to izmantot.

Dažiem mikrokontrolleriem, piemēram, Arduino plates un SBC, piemēram, Raspberry Pi, ir iekšējie vilkšanas rezistori, kurus varat aktivizēt kodā ārējo vilkšanas rezistoru vietā.

Nostipriniet savas zināšanas, izmantojot pieredzi

Rezumējot, uzvilkšanas rezistors ir svarīga sastāvdaļa, kas palīdz aizsargāt ķēdi no tuvumā esošiem traucējumiem. Iestatot ievades tapas noklusējuma stāvokli uz augstu, tas novērš nejaušu signālu traucējumus jūsu ķēdes loģikas vai programmēšanas darbībā. Un tagad, kad zināt, kā to izmantot, iespējams, vēlēsities nostiprināt savas jauniegūtās zināšanas, pielietojot tās nākamajos projektos.