Все о подтягивающих резисторах: подключение и расчет подтягивающего резистора Arduino

Что такое подтягивающий резистор, и зачем он нужен?

Резисторы — это токоограничивающие устройства, широко используемые в электронных схемах и изделиях. Резистор — это пассивный компонент, который обеспечивает сопротивление при протекании через него тока. На сегодняшний день существует множество различных типов резисторов.

Если мы рассмотрим цифровую схему, контакты всегда будут либо в состоянии логического 0, либо в состоянии логической 1. В некоторых случаях нам нужно изменить состояние с 0 на 1 или с 1 на 0. В любом случае , нам нужно держать цифровой контакт либо в 0, а затем изменить его состояние на 1, либо нам нужно сохранить его в 1, а затем изменить на 0. В обоих случаях нам нужно сделать цифровой контакт либо «высоким», либо « low», но его нельзя оставлять плавающим.

Таким образом, в каждом случае состояние изменяется, как показано ниже.

Если мы теперь заменим значение High и Low фактическим значением напряжения, High будет иметь логический уровень 1 (скажем, 5 В), а Low будет заземлением или 0 В.

Подтягивающий резистор используется для того, чтобы сделать состояние цифрового вывода по умолчанию высоким, т.е высоким (на изображении выше это 5 В), в то время как подтягивающий резистор делает прямо противоположное, он делает состояние цифрового вывода по умолчанию низким, т.е низкий (0 В).

Но зачем нам эти резисторы, вместо этого мы можем подключить выводы цифровой логики напрямую к напряжению логического уровня или к земле, как показано на рисунке ниже?

Вы не можете этого сделать. Поскольку цифровая схема работает при низком токе, подключение логических выводов напрямую к напряжению питания или земле не является хорошим вариантом. Поскольку прямое соединение в конечном итоге увеличивает ток, как и короткое замыкание, оно может повредить чувствительную логическую схему.

Для управления током нам нужны подтягивающие или подтягивающие резисторы. Подтягивающий резистор управляет потоком тока от источника питания к цифровым входным контактам, в то время как подтягивающие резисторы могут эффективно контролировать ток от цифровых контактов к земле. В то же время и подтягивающий, и подтягивающий резисторы поддерживают низкий цифровой или высокий логический уровень.

Веревочные

Принцип работы этого переключателя аналогичен нажимной кнопке: если потянуть за веревочку до щелчка, контакты замыкаются. Потяните еще раз и откройте. Этот тип выключателя в основном используется в настенных светильниках и иногда для включения вытяжных вентиляторов.

Тросовые выключатели используются не только в декоративных целях, они имеют ряд практических преимуществ. Например, подвесной шнур легко найти, потрогав его в темноте, а также такие выключатели подходят для семей с маленькими детьми, ребенок легко дотянется до них и сможет самостоятельно включать и выключать свет.

Подключение светодиода через резистор

Схема подключения светодиодов

На основании представленных данных можно сделать несколько важных промежуточных выводов:

• схемы резистивной защиты используются при малой мощности;
• они не выполняют стабилизирующих функций;
• пассивный элемент не способен гасить импульсные скачки напряжения.

Приемлемые показатели эффективности могут быть достигнуты за счет создания:

• датчики;
• индикаторы;
• сигнальное оборудование.

Для небольшого локального освещения аквариума подходит такое решение. Однако длительное потребление большого количества энергии вряд ли будет приемлемым. Отсутствие стабилизации проявляется заметным изменением яркости при повышении/понижении напряжения.

Где и как использовать подтягивающие резисторы

Ссылаясь на изображение микроконтроллера выше, где цифровые логические контакты замкнуты на землю и питание, мы можем изменить соединение, используя подтягивающие и подтягивающие резисторы. Допустим, нам нужно стандартное логическое состояние, и мы хотим изменить состояние с помощью некоторого взаимодействия или внешнего периферийного устройства, мы используем подтягивающие или подтягивающие резисторы

Использование pull-up резистора

Если нам нужно высокое логическое состояние по умолчанию и мы хотим изменить состояние на низкое с помощью внешнего взаимодействия, мы можем использовать подтягивающий резистор, как показано на рисунке ниже.

Цифровой логический вход P0.5 можно переключить с логической 1 или высокого уровня на логический 0 или низкий уровень с помощью переключателя SW1. Резистор R1 работает как подтягивающий резистор. Он подключен к логическому напряжению от источника питания 5В. Таким образом, когда переключатель не нажат, на контакт логического входа всегда подается напряжение по умолчанию 5 В, если контакт не замкнут на землю, логический уровень станет низким (низким).

Однако, как было сказано, вывод не может быть закорочен непосредственно на землю или питание, так как это в конечном итоге приведет к повреждению цепи из-за короткого замыкания, но в этом случае мы снова замкнем замыкание на землю с помощью замкнутого переключателя. Но смотрите внимательно, на самом деле это не короткое замыкание. Потому что, согласно закону Ома, из-за сопротивления подтягивающего резистора небольшое количество тока будет течь от источника к резистору и переключаться, а затем достигать земли.

Если мы не будем использовать этот подтягивающий резистор, выход будет закорочен непосредственно на землю при нажатии переключателя, с другой стороны, когда переключатель разомкнут, вывод логического уровня будет плавать, что может дать нежелательный результат.

Использование pull-down резистора

То же самое относится и к сопротивлению вытягиванию вниз. Рассмотрим следующее соединение, которое показывает подтягивающий резистор в цепи.

На изображении выше происходит прямо противоположное предыдущему сопротивлению подтягиванию. Здесь у нас есть подтягивающий резистор R1, который подключен к земле или 0 В. Таким образом, вывод цифрового логического уровня P0.3 по умолчанию равен 0, пока не будет нажат переключатель и вывод логического уровня не станет высоким. В этом случае небольшой ток от источника питания 5 В протекает через замкнутый переключатель и подтягивающий резистор, предотвращая короткое замыкание линии на источник питания 5 В.

Следовательно, для различных схем логического уровня мы можем использовать подтягивающие и подтягивающие резисторы. Это чаще всего встречается в различном встроенном оборудовании, системе однопроводных протоколов, периферийных соединениях, Raspberry Pi, Arduino и других микроконтроллерных и микропроцессорных устройствах.

Обозначение переменных резисторов на схемах.

На принципиальных схемах переменные резисторы обозначают так же, как и постоянные, только к основному символу добавляют стрелку, направленную в центр корпуса. Стрелка указывает на регулирование и в то же время указывает на то, что это средний эффект.

Иногда бывают ситуации, когда к переменному резистору предъявляются требования по надежности и долговечности. В этом случае плавное управление заменяется ступенчатым, а переменное сопротивление строится на базе многопозиционного переключателя. К контактам переключателя подключены резисторы постоянного сопротивления, которые будут включены в цепь при повороте ручки переключателя. А чтобы не путать схему с изображением выключателя с набором резисторов, указано только условное обозначение переменного резистора со знаком ступенчатого управления. А при необходимости дополнительно указать количество ступеней.

Двойные потенциометры используются для управления громкостью и тембром, уровнем записи в оборудовании для воспроизведения стереозвука, для управления частотой в генераторах сигналов и т д, сопротивление которого изменяется одновременно с вращением полного ось (двигатель). На схемах обозначения входящих в них резисторов располагают максимально близко друг к другу, а механическое соединение, обеспечивающее одновременное перемещение ползунков, изображают либо двумя сплошными линиями, либо штриховой линией.

Принадлежность резисторов к двойному блоку указывается по их позиционному обозначению в электрической схеме, где R1.1

— первый резистор в цепи двойного переменного резистора R1, а R1.2

— второй. Если обозначения резисторов находятся на большом расстоянии друг от друга, механическое соединение обозначают отрезками пунктирной линии.

Промышленность выпускает двойные переменные резисторы, где каждым резистором можно управлять отдельно, так как ось одного проходит внутри оси трубки другого. Такие резисторы не имеют механического соединения, обеспечивающего одновременное движение, поэтому на схемах его не изображают, а принадлежность к двойному резистору указывают по условному обозначению в электрической схеме.

В портативной бытовой аудиоаппаратуре, например, в приемниках, проигрывателях и т д., часто применяют переменные резисторы со встроенным переключателем, контакты которого служат для подачи питания на схему устройства. У таких резисторов механизм переключения совмещен с осью (ручкой) переменного резистора и при выходе ручки в крайнее положение воздействует на контакты.

Как правило, на схемах контакты выключателя располагают вблизи источника тока в разрыве питающей линии, а соединение выключателя и резистора обозначают штриховой линией и точкой, которая находится на одном сторон прямоугольника. Это означает, что контакты замыкаются при удалении от точки и размыкаются при приближении к ней.

Аналоговые клавиатуры

Аналоговые клавиатуры — достаточно глубокая тема, достойная отдельного урока (у меня его пока нет). Наиболее подробный учебный урок можно посмотреть на сайте Codius.

Отключение внутренних подтягивающих резисторов i2c

Как ты сделал это? Я копался и видел, что должен быть в состоянии сделать это и поставить свои собственные внешние резисторы, но я не совсем знаю, как их отключить. Сайты, которые я читал, никогда не объясняют, как это сделать.

Я пытаюсь включить I2C между leonardo и uno, но я думаю, что шина i2c значительно замедляется из-за внутренних подтягиваний. Я хочу переключиться на два резистора 4,7k, но не могу понять, как отключить внутренности. Я знаю, что библиотека Wire по умолчанию позволяет вам работать с внутренними элементами, но как мне отредактировать библиотеку или отключить фигурные скобки в моем эскизе?

Может быть, я просто не читал нужные форумы или статьи, но если кто-нибудь может указать мне правильное направление, я был бы очень признателен.

Ардуино для начинающих. Урок 5. Кнопки, ШИМ, функции

В этом уроке мы узнаем: как подключить кнопку к ардуино, как подавить дребезг контактов, как обработать нажатие кнопки в прошивке, как послать ШИМ-сигнал, как создать свою функцию и как управлять ВЕЛ.

В этом руководстве используются следующие части:

Большая макетная плата на 1600 точек с 4 шинами питания:	Покупка
Набор резисторов из 100 деталей на все случаи жизни:	Покупка
Набор из 100 светодиодов:	Покупка
5 штук пуговиц в практичной форме:	Покупка
Соединительные кабели 120 шт:	Покупка

Подключение кнопки к Arduino

Как видите, ничего сложного в том, чтобы подключить кнопку к ардуино, нет. Обратите внимание, что кнопка настроена так, что каждый из контактов подключен к отдельной линии на макетной плате. Вы также можете заметить резистор на 10 кОм, который притягивает контакт к земле. Это нужно для того, чтобы мы не ловили помехи на 8 контакте. Попробуйте удалить этот резистор из цепи. Светодиод загорается при перемещении проводов или кнопки. Теперь посмотрим на эскиз:

В этом уроке, как и в предыдущем, в самом начале мы объявляем переменные со значениями пинов, к которым у нас подключена кнопка и светодиод. Затем мы указываем в функции setup(), какой пин используется как вход, а какой как выход. В функции loop() мы используем условный оператор if с оператором сравнения и проверяем, поступает ли сигнал высокого уровня на контакт 8. Если да, то включаем светодиод, если нет, выключаем. Описание функций и операторов можно найти в справочнике по языку программирования Arduino

Теперь давайте немного усложним наш код. Сделаем так, чтобы при нажатии кнопки светодиод загорался и гас только при следующем нажатии кнопки. Для этого мы ничего не будем менять в схеме, и эскиз теперь будет выглядеть так:

В этом скетче мы добавили переменные для хранения состояния светодиода и кнопки. Мы также создали новую функцию для подавления дребезга контактов debounce(). Код в loop() также немного изменился. Теперь в условном операторе проверяем нажата ли кнопка и если нажата меняем состояние светодиода на противоположное. Затем меняем переменную с последним состоянием на текущее состояние кнопки и включаем или выключаем светодиод.

Понравилось? Давайте сделаем наш проект еще более сложным. Теперь проверим яркость светодиода. Для этого нам нужно немного изменить настройку нашего устройства. Мы будем использовать ШИМ для управления яркостью. Поэтому нам нужно подключить светодиод к выходу, который может выводить ШИМ. Теперь наша схема будет выглядеть так:

Подключает светодиод к Arduino

Теперь светодиод подключен к 11-му контакту Arduino, который может выполнять ШИМ. И нам пришлось добавить токоограничивающий резистор на 220 Ом перед светодиодом, чтобы он не сгорел. Это необходимо, потому что светодиоды работают при напряжении 3,3 В, а пин ардуино обеспечивает 5 В. Теперь посмотрим, что нужно изменить в скетче:

В этом примере мы изменили значение переменной ledPin на 11. Мы также добавили переменную для хранения уровня ШИМ ledLevel. Когда вы нажмете кнопку, мы увеличим эту переменную. Функция debounce() не изменилась. В цикле мы теперь используем функцию AnalogWrite().

Цифровые потенциометры полезны, когда вам нужно изменить сопротивление в цепи электронным способом, а не вручную. Примеры приложений включают затемнение светодиодов, обработку аудиосигнала и генерацию тона. В этом примере мы будем использовать шестиканальный цифровой потенциометр для управления яркостью шести светодиодов. Шаги, которые мы рассмотрим для реализации связи SPI, могут быть изменены для использования с большинством других устройств SPI.

AD5206 — это 6-канальный цифровой потенциометр. Это означает, что он имеет шесть встроенных переменных резисторов (потенциометров) для индивидуального электронного управления. На чипе есть три контакта для каждого из шести внутренних переменных резисторов, и их можно соединить вместе, как механический потенциометр. Отдельные контакты переменного сопротивления помечены Ax, Bx и Wx, то есть A1, B1 и W1.

Например, в этом уроке мы будем использовать каждый переменный резистор в качестве делителя напряжения, подтягивая один боковой контакт (контакт B) к высокому уровню, подтягивая другой боковой контакт (контакт A) к низкому уровню и выводя переменное выходное напряжение на центральный контакт (Wiper).

В этом случае AD5206 обеспечивает максимальное сопротивление 10 кОм, подаваемое с 255 шагами (255 — максимум, 0 — минимум).

Управление сервоприводом джойстиком Ардуино

Для управления серводвигателем с помощью джойстика необходимо предварительно подключить модуль ky-023 к аналоговым входам на плате Arduino. Это необходимо для того, чтобы АЦП микроконтроллера получал данные о положении джойстика по координатам X и Y в режиме реального времени. Затем с помощью строк кода мы преобразуем эти данные в соответствующую позицию микросервопривода.

Джойстик состоит из двух потенциометров, изменяющих сопротивление в электрической цепи при изменении положения рукоятки. Поэтому на аналоговых входах Arduino, куда мы подключаем джойстик, будут цифровые значения от 0 до 1023, т.е. АЦП микроконтроллера преобразует значения напряжения от 0 до 5 вольт в цифровые значения. Это значения, которые мы будем использовать для управления сервоприводами.

Подключение 5 контактной кнопки с подсветкой

Любая электронная схема начинается с обеспечения необходимой мощности. Чтобы обеспечить простоту использования и надежность, во многих устройствах используются кулисные переключатели с подсветкой. Задача кулисного переключателя проста — включить, выключить или включить что-то. В нашей статье описано, как подключить выключатель с подсветкой в ​​вашу схему в наиболее типичном случае.

Тумблер с подсветкой:

Кулисный переключатель — это, по сути, миниатюрный механический переключатель или переключатель. Применяется практически везде, где требуется электрическая коммутация (цепи управления в электронных и механических узлах и устройствах).

Очень практичным типом тумблера, который часто используется в электронике, является тумблер с подсветкой.

Такое устройство не только соединяет и размыкает цепь, но и имеет внутри себя лампочку, выступающую в роли индикатора подачи напряжения на схему.

Принцип работы подтягивающего резистора

Резисторы используются для подключения различных устройств к Arduino. Резисторы бывают внутренние и внешние, постоянные и переменные (внутренние переменные могут быть цифровыми).

Устройство

Резистор — от английского глагола «сопротивление» (сопротивление). Пассивный элемент, создающий препятствие движению электрического тока. Часть тока преобразуется из электрической энергии в тепловую.

Переменный резистор имеет еще один контакт, называемый бегунком. Он перемещается по резистивному слою и изменяет сопротивление между ползунком и контактами резистора.

Переменный резистор Arduino представляет собой стержень сопротивления с электронными переключателями на каждом шаге потенциометра. Одновременно может быть замкнут только один переключатель. От этого зависит сопротивление, создаваемое потенциометром.

Для чего используется

У них разные функции:

Работа токоограничительного резистора заключается в ограничении тока.

Пример: в Arduino необходимо ограничить ток с выходных контактов. По документации он не должен превышать 40 мА. Напряжение питания 5В. По закону Ома определяется значение сопротивления R = U/I = 5В/0,04А = 125 Ом (не менее).

Подтягивающие резисторы и подтягивающие резисторы используются в цепях вблизи входных контактов логических элементов. Сжатие — когда нужен четкий логический ноль ардуино подтягивающий резистор — когда нужна логическая единица.

Делитель напряжения используется для получения части напряжения от целого. Например: питание бортовой сети автомобиля 12,7В. Вам нужно зарядить аккумулятор смартфона, который использует напряжение 5В. Делитель напряжения состоит из двух резисторов, сопротивление которых относится к 5 к 7. Еще один резистор для ограничения тока.

Читайте также: Как определить точность прибора

Переключение режимов с помощью кнопки

Чтобы узнать, была ли кнопка нажата, нужно просто зарегистрировать, что она была нажата, и сохранить атрибут в специальной переменной.

Определяем факт печати с помощью функции digitalRead(). В результате мы получим ВЫСОКИЙ (1, ИСТИНА) или НИЗКИЙ (0, ЛОЖЬ), в зависимости от того, как подключена кнопка. Если мы подключим кнопку с внутренним подтягивающим резистором, нажатие кнопки приведет к тому, что вход появится на уровне 0 (ЛОЖЬ).

Вы можете использовать логическую переменную для хранения информации о нажатии кнопки:

логическое значение keyPressed = digitalRead(PIN_BUTTON)==LOW;

Почему мы используем такую ​​конструкцию, а не сделали этого:

логическое нажатие клавиши = цифровое чтение (PIN_BUTTON);

Дело в том, что digitalRead() может вернуть HIGH, но это не означает, что кнопка была нажата. При использовании схемы с подтягивающим резистором HIGH будет означать, что кнопка, наоборот, не нажата. В первом варианте (digitalRead(PIN_BUTTON)==LOW) мы сразу сравнили ввод с нужным нам значением и определили, что кнопка была нажата, хотя ввод сейчас низкий. И сохранил статус кнопки в переменную. Старайтесь явно указывать все логические операции, которые вы выполняете, чтобы сделать ваш код более прозрачным и избежать ненужных глупых ошибок.

Как переключать режимы работы после нажатия кнопки?

Часто возникает ситуация, когда при использовании кнопок приходится учитывать факт не только нажатия, но и отпускания кнопки. Например, нажав и отпустив кнопку, мы можем включить свет или переключить режим работы схемы. Другими словами, нам нужно как-то зафиксировать в коде факт нажатия кнопки и использовать информацию в дальнейшем, даже если кнопка уже не нажата. Давайте посмотрим, как это можно сделать.

Логика программы очень проста:

• Мы запоминаем факт ввода служебной переменной.
• Ждем, пока явления, связанные с шуршанием, пройдут.
• Ждем, когда кнопка будет отпущена.
• Запоминаем факт отпускания и выносим в отдельную переменную признак того, что кнопка была полностью нажата.
• Удаление служебной переменной.

Подключение модуля тактовых кнопок ROC к Ардуино

Специально для ваших проектов мы в RobotClass создали модуль с двумя кнопками ритма. В модуле уже есть необходимые резисторы и даже два светодиода для индикации нажатия кнопок.

Давайте узнаем, как подключить этот модуль к Arduino Uno.

Принципиальная электрическая схема

Внешний вид макета

Как видите, какие бы кнопки мы ни использовали, схема подключения особо не меняется. Программа для работы с ними тоже не изменится.

Принцип работы переменного резистора

Схема потенциометра
Поворот ручки изменяет длину резистора и, как следствие, ток. На рисунке изображен переменный резистор с тремя проводами — потенциометр. Сопротивление между концами 1 и 3 варьируется от 0 до максимума в зависимости от положения кнопки. Тот же узор между концами 2 и 3, но в обратном порядке. То есть если сопротивление 1 — 3 увеличивается, то уменьшается 2 — 3. Когда переменное сопротивление имеет два конца, мы имеем реостат.

На рисунке показан вращающийся переменный резистор. Также есть ползунки, где мотор движется по прямой. Поворотом ручки сопротивление изменяется от нуля до максимума. Потенциометры широко используются в аудиотехнике.

Потенциометр

Потенциометры встроены в цилиндрические и параллелепипедные корпуса. Внутри корпуса находится подковообразный резистивный элемент. По оси детали выходит металлическая ручка, поворачивающаяся по мере изменения положения токоприемника, расположенного на противоположном конце.

Пластина токоприемника надежно прижимается к резистивному элементу за счет силы упругости. Изготавливается из стали или бронзы. На крайние концы потенциометра подается напряжение. За счет вращения ручки токосъемник скользит по резистивному элементу, изменяя напряжение между внешним и средним концами.

На рисунке показан потенциометр с проволочной обмоткой, резистивный слой которого выполнен из проволоки. Высокоомная проволока намотана на каркас в форме подковы. Затем контактная поверхность кольца шлифуется и полируется. Это сделано для обеспечения надежности соединения ползунка с токопроводящим слоем.

Также производятся потенциометры без провода. В них резистивный слой наносится на кольцевую или прямоугольную основу из изоляционного материала.

Подключение кнопки в режиме INPUT_PULLUP

В приведенной выше схеме мы использовали резистор, называемый подтягивающим резистором, для создания определенного уровня сигнала на цифровом затворе. Но есть еще один способ подключить кнопку без сопротивления, используя внутреннее сопротивление платы ардуино. В блоке настройки нам просто нужно определить тип вывода, к которому мы будем подключать кнопку, например, INPUT_PULLUP.

pinMode (PIN_BUTTON, INPUT_PULLUP);

Альтернативным вариантом может быть выбор режима контакта OUTPUT и установка высокого уровня сигнала на этом порте. Встроенный подтягивающий резистор подключается автоматически.

pinMode (PIN_BUTTON, INPUT_PULLUP); цифровая запись (PIN_BUTTON, ВЫСОКАЯ);

И это все. Вы можете собрать такую ​​сложную схему и работать с кнопкой в ​​эскизе.

Типы подтягивающих резисторов

Вход затвора обычно находится в так называемом высокоимпедансном состоянии — точка имеет высокое сопротивление и не подключена ни к питанию, ни к земле. Проводник, подключенный к логическому входу, будет работать как антенна и будет срабатывать от паразитных помех. На выходе Ардуино то, что требуется, вообще не будет выдаваться. Чтобы ввод не оставался подвешенным, его подключают (подтягивают) к питающей сети через пассивный резистор. Следовательно, логический вход гарантированно является логической единицей. Такой резистор называется подтягивающим резистором.

Подтягивающие резисторы могут быть:

Сильный

Если резистор имеет малое сопротивление, через него протекает больший ток и разность потенциалов между линией питания и логическим входом будет небольшой. Он будет сильнее тянуть логику на вход Arduino.

Но с другой стороны, слишком большой ток, постоянно протекающий через вход устройства, — это больший нагрев и бесполезные потери энергии.

Слабый

Если сопротивление резистора велико, ток, протекающий через резистор, будет мал. Следовательно, разность потенциалов между входом и линией питания будет достаточно большой (выбранной так, чтобы напряжение между землей и входом не слишком сильно отличалось от 3,3В).

Основные характеристики подтягивающих резисторов Arduino

К основным характеристикам противников относятся:

• Сопротивление (единица — Ом, и несколько единиц — КилоОм, МегаОм);
• Ток (единица измерения — Вт);
• Точность или допуск (единица измерения – %).

Сопротивление – это величина сопротивления проводника, к которому приложено напряжение 1 вольт и протекает ток 1 ампер.

Допуск — отклонение сопротивления от номинального в результате технологической погрешности производства.

Ток — это способность преобразовывать определенное количество электрической энергии в тепловую при прохождении тока через сопротивление. Формула: P = I2 x R.

Расчет подтягивающего резистора

Расчет минимального сопротивления резистора достаточно прост и определяется по формуле:

Rp = (Vcc — 0,4) / 3 мА, где:

Следовательно, Rp=(5В-0,4В)/3мА=1,5кОм — это минимальное сопротивление.

Максимальное сопротивление определяется емкостью шины конкретного устройства по формуле:

1мкс – время нарастания стандартного сигнала;

Cb — емкость шины — 20 пФ.

Расчет показывает, что сопротивление будет 50 кОм.

Как правильно выбрать номинал

Величина сопротивления варьируется от 1,5 кОм до 50 кОм. Обычно избирается на выборах. Подходящий сигнал подается на рабочей частоте. Выводятся осциллограммы и путем изменения сопротивления выбирается наиболее подходящее.

Мигание светодиода после нажатия на кнопку

В предыдущем примере со светодиодами мы подключили кнопку к плате ардуино и поняли, как она работает. Светодиод включался и выключался, но делал это в совершенно пассивном режиме — сам контроллер здесь был полностью избыточен, его можно было заменить батарейками. Итак, давайте сделаем наш новый проект более «умным»: когда мы нажмем кнопку, мы заставим светодиод непрерывно мигать. Обычной схемой с лампочкой и выключателем этого не сделать — для решения этой пусть и простой, но не тривиальной задачи мы воспользуемся мощностью нашего микроконтроллера.

Полный план проекта показан на рисунке:

Фрагмент схемы со светодиодами нам уже хорошо известен. Мы собрали обычный маячок со светодиодом и ограничительным резистором. А вот во второй части мы видим знакомую кнопку и еще один резистор. Хотя мы не будем вдаваться в подробности, просто соберем схему и загрузим простой скетч в ардуино. Все элементы схемы есть в простейших стартовых наборах ардуино.

Нажать и удерживать — светодиод мигает. Отпустишь — погаснет. Именно то, что они хотели. Радостно хлопаем в ладоши и переходим к разбору проделанного.

Смотрим на эскиз. В нем мы видим достаточно простую логику.

1. Определите, была ли нажата кнопка.
2. Если кнопка не нажата, мы просто выходим из метода цикла, ничего не включая и не меняя.
3. Если кнопка нажата, моргаем, используя фрагмент стандартного скетча:

1. Включите светодиод, подав напряжение на нужный порт
2. Делаем необходимый перерыв, когда горит светодиод
3. Выключает светодиод
4. Делаем необходимый перерыв при выключенном светодиоде

Логика поведения кнопки в скетче может зависеть от способа подключения с подтягивающим резистором. Об этом мы поговорим в следующей статье.

Связанная информация

• Шина I2C. Простые концепции
• Шина I2C. Детали аппаратной реализации
• Шина I2C. Детали реализации

О шине I2C

I2C — это последовательный интерфейс, который позволяет нескольким ведущим устройствам (мастер) и нескольким ведомым устройствам (ведомым) подключаться к шине и позволяет микрочипам взаимодействовать друг с другом на стандартных скоростях 100 кГц (стандартный режим), 400 кГц (быстрый режим), 1 МГц (Fast Mode Plus) и 3,4 МГц (High Speed ​​Mode).

В одной из наших предыдущих статей «Шина I2C. Детали аппаратной реализации» подробно объясняется механизм шины I2C. Спецификацию шин можно найти на веб-сайте NXP.

Аппаратная конфигурация I2C и упрощенные формы сигналов (часы и данные)

Настоящие передачи I2C — это не прямоугольные волны, обычно изображаемые на картинках. Цепи имеют собственное сопротивление из-за наличия паразитной емкости и использования подтягивающих резисторов.

Переходы с высокого уровня на низкий связаны с разрядным током через низкоимпедансный канал NMOS-транзистора — эти переходы быстрые. Логические переходы с низкого уровня на высокий включают ток, который должен протекать через относительно большой подтягивающий резистор.

Более низкие подтягивающие резисторы приводят к более быстрым переходам, но также и к более высокому потреблению тока (когда сигнал находится в состоянии низкого логического уровня); более высокие подтягивающие резисторы приводят к более медленным переходам и меньшему потреблению тока. Выбор значения сопротивления становится более важным на более высоких частотах.

Положительные переходы кажутся закругленными из-за подтягивающих резисторов на пути тока при переходе от низкого логического уровня к высокому логическому уровню

Любое увеличение емкости или сопротивления шины увеличивает время перехода в высокий уровень. В какой-то момент разность потенциалов даже не достигнет порога высокого логического уровня или не будет оставаться на этом уровне достаточно долго, прежде чем начнется переход обратно к низкому логическому уровню.

На приведенном выше графике постоянная времени RC-цепи слишком высока, и напряжение не достигает порога высокого логического уровня

Различные устройства I2C могут иметь разные пороги логического уровня. Предыдущие графики предполагают пороговые значения (V_{log.low} = 0,3 cdot 3,3V = 1V) и (V_{log.high} = 0,7 cdot 3,3V = 2,3V ) , но это это не всегда так. Например, ADP5062 имеет пороги (V_{log.low} = 0,5 В) и (V_{log.high} = 1,2 В).

На одной шине можно использовать микросхемы с разными пороговыми напряжениями; когда это происходит, расчеты должны выполняться с использованием самого высокого порогового напряжения высокого уровня и самого низкого порогового напряжения низкого уровня.

На этом графике показано гипотетическое низкое пороговое напряжение 0,7 В и гипотетическое высокое пороговое напряжение 1,3 В. Эти низкие значения увеличивают время, проведенное в высоком состоянии, без существенного изменения времени, проведенного в низком состоянии. Эта конфигурация позволяет работать на более высокой частоте.

2 Дребезг контактов

Кнопка — очень простое и полезное изобретение, служащее для улучшения взаимодействия между людьми и технологиями. Но, как и все в природе, оно несовершенно. Это выражается в том, что при нажатии на кнопку и при ее отпускании происходит т.н. «sprette» («спретт» по-английски). Это многократное переключение состояния кнопки в течение короткого промежутка времени (порядка нескольких миллисекунд), прежде чем она примет устойчивое состояние. Это нежелательное явление возникает в момент смены кнопки из-за эластичности материалов кнопки или из-за микроискр, возникающих при электрическом контакте.

Отскакивают контакты в тот момент, когда вы нажимаете и отпускаете кнопку

Схема подключения переменных резисторов к Ардуино

Стандартные схемы предназначены для подключения элементов управления к входу Arduino.

Подключение кнопок

Подключение кнопок хорошо представлено схемами на рисунках.

Подключить кнопку с подтягивающим резистором.

Подтягивающий резистор подключается между землей и логическим входом устройства.

Подключите кнопку с подтягивающим резистором.

Подтягивающий резистор подключается между линией питания и входом устройства.

Подключение микроконтроллера

Arduino — это популярный микроконтроллер, в который уже загружен набор основных AT-команд (как BIOS в компьютере). Этот набор называется прошивкой. Пользователь может самостоятельно перепрошить микроконтроллер под свои задачи. Для выполнения конкретных задач пользователь может сам написать программу на специальном языке программирования, а может использовать уже написанные другими программы. Эти программы называются библиотеками и загружаются через стандартный порт в память микроконтроллера.