Ce este un rezistor de tragere și cum îl folosiți?

Imagine care realizează un circuit digital în care este necesar un buton pentru a porni un LED. Conectați circuitul corect, conectând un capăt al butonului la o intrare digitală și împământare la celălalt. Când în sfârșit furnizați energie, observați că LED-ul se aprinde și se stinge fără să apăsați întrerupătorul.

Dacă ați observat vreodată situații ca aceasta, este posibil să fi uitat să adăugați un rezistor de tragere la circuitul digital. Deci, ce este exact un rezistor de tragere? Cum funcționează și cum folosești unul?

Ce este un rezistor de tragere?

Un rezistor pull-up este un rezistor pe care îl adăugați la un circuit digital pentru a evita semnalele nedorite care pot interfera cu logica sau programarea circuitului dumneavoastră. Este o modalitate de a polari sau de a trage o linie de intrare la pozitiv sau VCC atunci când niciun alt dispozitiv activ nu conduce linia. Tragând linia la VCC, setați efectiv starea implicită a liniei la 1 sau adevărat.

Setarea unei stări implicite pentru toți pinii de intrare este importantă pentru a evita semnalele aleatorii generate în timpul stării sale flotante. Un pin de intrare este în stare de plutire atunci când este deconectat de la o sursă activă, cum ar fi pământ sau VCC.

Rezistoarele de tragere sunt utilizate de obicei în circuitele digitale microcontrolere și calculatoare cu o singură placă.

Cum funcționează un rezistor de tragere într-un circuit

Când utilizați un comutator de moment pe un circuit digital, apăsarea comutatorului va determina închiderea circuitului și transmiterea adevărată sau ridicată către microcontroler. Cu toate acestea, decuplarea comutatorului nu va opri neapărat pinul de intrare să trimită astfel de semnale.

Acest lucru se datorează faptului că tăierea conexiunii printr-un comutator înseamnă că nu mai este conectat la nimic în afară de aer. Acest lucru face ca linia să fie într-o stare de plutire, unde semnalele din mediul înconjurător ar putea face ca pinul să se ridice sus în orice moment.

Pentru a opri înregistrarea acestor semnale rătăcite în circuitul dvs., va trebui să injectați linia de intrare cu suficientă tensiune pentru ca aceasta să se înregistreze în continuare la nivel ridicat atunci când pământul nu mai este detectat. Cu toate acestea, nu puteți conecta direct VCC la linia de intrare, deoarece circuitul se va scurtcircuita imediat ce comutatorul/senzorul conectează linia la masă.

Pentru a evita scurtcircuitarea tensiunii de tragere, va trebui să utilizați un rezistor. Având rezistorul de valoare corectă, linia plutitoare va avea suficientă tensiune pentru a crește în timp ce suficient de scăzută pentru a nu scurtcircuita prematur circuitul. Cantitatea de rezistență va depinde de tipul logic pe care îl folosește circuitul dvs.

Explicarea familiilor logice

Pentru a calcula corect valoarea rezistenței rezistenței dvs. de tragere, va trebui să știți ce tip de logică folosește circuitul pentru a funcționa. Familia logică pe care o folosește circuitul dvs. va dicta valoarea rezistenței de care va avea nevoie rezistorul dvs. de pull-up.

Există mai multe tipuri de logică. Iată câteva dintre ele:

Dacă nu sunteți sigur ce familie logică utilizați, este foarte probabil ca circuitul dvs. să folosească familii logice CMOS sau TTL, deoarece ECL și DTL au fost de mult învechite. Marcajele cipurilor cu prefixe folosind „74” sau „54” ​​sunt de obicei cipuri TLL, în timp ce marcajele cipurilor cu „CD” sau „MC” indică un cip CMOS. Dacă încă nu sunteți sigur, puteți afla cu ușurință ce familie logică folosește controlerul dvs. făcând o căutare rapidă a fișei sale de date online.

Cum se calculează valoarea rezistenței de tragere

Acum că înțelegeți diferitele tipuri de familii logice și tensiunile lor minime de pornire și maxime de oprire, putem continua acum să calculăm valorile pentru rezistența noastră de tragere.

Pentru a calcula valoarea corectă a rezistenței, veți avea nevoie de trei valori. Tensiunea minimă a familiei logice pe care o folosește circuitul dvs., tensiunea de alimentare a circuitului și curentul de scurgere de intrare, pe care le puteți găsi pe fișa tehnică sau prin folosind un multimetru.

După ce aveți toate variabilele, puteți pur și simplu să le conectați la următoarea formulă:

Valoarea rezistenței = (tensiune de alimentare - tensiune logică înaltă) / curent de scurgere de intrare

De exemplu, să presupunem că circuitul tău folosește TTL, iar linia de intrare folosește 100uA la 5V. Știm că TTL are nevoie de minim 2V pentru a crește maxim și de maxim 0,8 volți pentru a crește scăzut. Aceasta ar însemna că tensiunea adecvată care iese din rezistorul nostru de tragere ar trebui să fie între 3V și 4V, deoarece tensiunea trebuie să fie mai mare de 2V, dar nu mai mare decât tensiunea noastră de alimentare, care este de 5V.

Valorile noastre date ar fi:

• Tensiunea de alimentare = 5V
• Tensiune logică înaltă = 4V
• Curent de scurgere de intrare = 100μA sau 0,0001A

Acum că avem variabilele, să le conectăm în formula:

(5V - 4V) / 100μA = 10.000 ohmi

Rezistorul nostru de pull-up trebuie să fie de 10.000 ohmi (10 kilohmi sau 10kΩ).

Cum să utilizați un rezistor de tragere într-un circuit

Rezistoarele pull-up sunt utilizate de obicei în circuitele digitale pentru a evita interferența nedorită cu programarea digitală a unui circuit. Puteți utiliza rezistențe de tragere dacă circuitul digital folosește comutatoare și senzori ca dispozitive de intrare. De asemenea, rezistențele de tragere vor fi eficiente numai dacă pinii de intrare sunt conectați la masă. Dacă pinii de intrare sunt conectați la VCC, s-ar putea să doriți să utilizați în schimb rezistențe de tragere.

Pentru a utiliza un rezistor de tragere, va trebui să localizați linia de intrare care se conectează la un dispozitiv de intrare. Odată localizat, veți dori să calculați valoarea rezistenței dvs. folosind formula discutată mai devreme. Dacă circuitul dvs. nu necesită prea multă precizie, puteți utiliza pur și simplu valori ale rezistenței cuprinse între 1kΩ și 10kΩ.

Acum că aveți rezistența cu valoarea corectă, puteți plasa un capăt al rezistenței de tragere la VCC și un capăt între dispozitivul de intrare și MCU. Felicitări! Acum știi ce este un rezistor de tragere și cum să îl folosești.

Unele microcontrolere, cum ar fi plăcile Arduino și SBC, cum ar fi Raspberry Pi, au rezistențe interne de pull-up pe care le puteți declanșa în cod în locul rezistențelor externe de pull-up.

Consolidează-ți cunoștințele prin experiență

În rezumat, un rezistor de tragere este o componentă importantă pentru a vă proteja circuitul de interferențele din apropiere. Setând starea implicită a unui pin de intrare la mare, împiedică semnalele aleatorii să interfereze cu logica sau programarea circuitului dumneavoastră. Și acum că știți cum să folosiți unul, poate doriți să vă consolidați noile cunoștințe aplicându-le la următoarele proiecte.