Kaj je Pull Up Resistor in kako ga uporabljate?

Slika, ki ustvarja digitalno vezje, kjer je za vklop LED-lučke potreben gumb. Vezje pravilno povežete tako, da en konec tipke povežete z digitalnim vhodom in ozemljite drugega. Ko končno napajate, opazite, da se lučka LED prižge in ugasne, ne da bi pritisnili stikalo.

Če ste kdaj opazili takšne situacije, je verjetno, da ste svojemu digitalnemu vezju pozabili dodati vlečni upor. Torej, kaj točno je pull-up upor? Kako deluje in kako ga uporabljate?

Kaj je vlečni upor?

Pull-up upor je upor, ki ga dodate v digitalno vezje, da se izognete neželenim signalom, ki lahko motijo ​​logiko ali programiranje vašega vezja. To je način za pristranskost ali vlečenje vhodne linije na pozitivno ali VCC, ko nobena druga aktivna naprava ne poganja linije. Če povlečete vrstico na VCC, dejansko nastavite privzeto stanje vrstice na 1 ali res.

Nastavitev privzetega stanja vseh vhodnih zatičev je pomembna, da se izognete naključnim signalom, ustvarjenim med plavajočim stanjem. Vhodni zatič je v plavajočem stanju, ko je odklopljen od aktivnega vira, kot je ozemljitev ali VCC.

Vlečni upori se običajno uporabljajo v digitalnih vezjih mikrokontrolerji in računalniki z eno ploščo.

Kako Pull-Up Resistor deluje v vezju

Pri uporabi trenutnega stikala na digitalnem vezju bo pritisk na stikalo povzročil, da se vezje zapre in mikrokrmilniku pošlje vrednost true ali high. Vendar pa izklop stikala ne bo nujno preprečil, da bi vhodni zatič pošiljal takšne signale.

To je zato, ker prekinitev povezave prek stikala pomeni, da ni več povezan z ničemer drugim kot z zrakom. To povzroči, da je črta v lebdečem stanju, kjer lahko signali iz okolja potencialno povzročijo, da se zatič v katerem koli trenutku visoko dvigne.

Če želite preprečiti, da bi se ti potepuški signali registrirali v vašem vezju, boste morali v vhodno linijo vnesti dovolj napetosti, da bo še naprej registrirala visoko, ko ozemljitev ni več zaznana. Vendar pa VCC ne morete neposredno priključiti na vhodno linijo, ker bo v tokokrogu prišlo do kratkega stika, takoj ko stikalo/senzor poveže linijo z maso.

Da bi se izognili kratkemu stiku vlečne napetosti, boste morali uporabiti upor. Če imate upor prave vrednosti, boste zagotovili, da bo imela plavajoča napeljava dovolj napetosti za dvig visoko, hkrati pa dovolj nizko, da ne pride do prezgodnjega kratkega stika. Količina upora bo odvisna od tipa logike, ki jo uporablja vaše vezje.

Razlaga logičnih družin

Če želite pravilno izračunati vrednost upora vašega vlečnega upora, boste morali vedeti, katero vrsto logike uporablja vaše vezje za delovanje. Logična družina, ki jo uporablja vaše vezje, bo narekovala vrednost upora, ki jo potrebuje vaš vlečni upor.

Obstaja več vrst logike. Tukaj je nekaj izmed njih:

Če niste prepričani, katero logično družino uporabljate, je zelo verjetno, da vaše vezje uporablja logične družine CMOS ali TTL, saj sta ECL in DTL že zdavnaj zastarela. Oznake čipov s predponami "74" ali "54" so običajno čipi TLL, medtem ko oznake čipov z "CD" ali "MC" označujejo čip CMOS. Če še vedno niste prepričani, lahko preprosto ugotovite, katero logično družino uporablja vaš krmilnik, tako da na spletu hitro poiščete njegov podatkovni list.

Kako izračunati vrednost vlečnega upora

Zdaj, ko razumete različne vrste logičnih družin in njihove najmanjše vklopne in največje izklopljene napetosti, lahko nadaljujemo z izračunom vrednosti za naš vlečni upor.

Za izračun pravilne vrednosti upora boste potrebovali tri vrednosti. Najmanjša vklopljena napetost logične družine, ki jo uporablja vaše vezje, napajalna napetost vezja in vhodni uhajajoči tok, ki ju najdete na podatkovnem listu ali z uporabo multimetra.

Ko imate vse spremenljivke, jih lahko preprosto vključite v naslednjo formulo:

Vrednost upora = (napajalna napetost - logična visoka napetost) / vhodni tok uhajanja

Na primer, recimo, da vaše vezje uporablja TTL, vhodna linija pa uporablja 100uA pri 5V. Vemo, da TTL potrebuje najmanj 2 V za dvig visoko in največ 0,8 volta za nizko. To bi pomenilo, da mora biti ustrezna napetost, ki izstopa iz našega vlečnega upora, med 3 V in 4 V, saj mora biti napetost višja od 2 V, vendar ne višja od naše napajalne napetosti, ki je 5 V.

Naše podane vrednosti bi bile:

• Napajalna napetost = 5V
• Logična visoka napetost = 4V
• Vhodni tok uhajanja = 100μA ali 0,0001A

Zdaj, ko imamo spremenljivke, jih vključimo v formulo:

(5V - 4V) / 100μA = 10.000 ohmov

Naš vlečni upor mora biti 10.000 ohmov (10 kilohmov ali 10 kΩ).

Kako uporabiti vlečni upor v vezju

Vlečni upori se običajno uporabljajo v digitalnih vezjih, da se izognejo neželenim motnjam pri digitalnem programiranju vezja. Vlečne upore lahko uporabite, če digitalno vezje uporablja stikala in senzorje kot vhodne naprave. Prav tako bodo vlečni upori učinkoviti le, če so vhodni zatiči priključeni na maso. Če so vhodni zatiči priključeni na VCC, boste morda želeli namesto tega uporabiti upore, ki se spuščajo navzdol.

Če želite uporabiti vlečni upor, boste morali poiskati vhodno linijo, ki se povezuje z vhodno napravo. Ko ga najdete, boste želeli izračunati vrednost vašega upora z uporabo prejšnje formule. Če vaše vezje res ne zahteva veliko natančnosti, lahko preprosto uporabite vrednosti upora v razponu od 1kΩ do 10kΩ.

Zdaj, ko imate upor z ustrezno vrednostjo, lahko en konec vlečnega upora postavite na VCC in en konec med vhodno napravo in MCU. čestitke! Zdaj veste, kaj je vlečni upor in kako ga uporabljati.

Nekateri mikrokrmilniki, kot so plošče Arduino, in SBC-ji, kot je Raspberry Pi, imajo notranje vlečne upore, ki jih lahko sprožite v kodi namesto zunanjih vlečnih uporov.

Utrdite svoje znanje z izkušnjami

Če povzamemo, je vlečni upor pomembna komponenta za zaščito vašega vezja pred bližnjimi motnjami. Z nastavitvijo privzetega stanja vhodnega pina na visoko prepreči, da bi naključni signali motili logiko ali programiranje vašega vezja. In zdaj, ko veste, kako ga uporabljati, boste morda želeli utrditi svoje novo pridobljeno znanje in ga uporabiti pri naslednjih projektih.