Все о подтягивающих резисторах: подключение и расчет подтягивающего резистора arduino

Что такое подтягивающий резистор, и зачем он нужен?

Резисторы — это токоограничивающие устройства, которые широко используются 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 рассматривать цифровую схему, то ее контакты всегда будут либо в состоянии логического 0, либо в состоянии логической 1. В некоторых случаях нам необходимо изменить состояние с 0 на 1 или с 1 на 0. В любом случае, нам нужно держать цифровой контакт либо в 0 и потом менять состояние на 1, либо нам надо держать его в 1, а потом менять на 0. В обоих случаях нужно сделать цифровой выход либо «высоким «, или «низкий», но его нельзя оставлять плавающим.

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

Подтягивающий резистор используется, чтобы сделать состояние цифрового выхода по умолчанию высоким, то есть высоким (на изображении выше это 5 В), а подтягивающий резистор делает прямо противоположное, он делает состояние цифрового контакта по умолчанию low, то есть Low (0 В).

Но зачем нам эти резисторы, вместо этого мы могли бы подключить цифровые логические выходы напрямую к напряжению логического уровня или к земле, как показано на рисунке ниже?

Так делать нельза. Так как цифровая схема работает со слабым током, подключение логических контактов напрямую к напряжению питания или заземлению — не лучший вариант. Поскольку прямое подключение в конечном итоге увеличивает ток, а также короткое замыкание может повредить чувствительную логическую схему. Для управления током нужны резисторы с меньшим или большим напряжением. Подтягивающий резистор позволяет управлять током, протекающим от источника питания к контактам цифрового входа, а подтягивающие резисторы могут эффективно контролировать ток от цифровых контактов к земле. При этом оба резистора, повышающий и понижающий, поддерживают цифровое состояние низкого или высокого логического уровня.

Веревочные

Принцип работы этого выключателя аналогичен кнопке: потянув за веревочку до щелчка, вы замыкаете контакты. Потяните во второй раз и разблокируйте. Этот тип переключателя в основном используется в настенных бюстгальтерах и иногда для включения вытяжных вентиляторов.

Канатные выключатели используются не только в декоративных целях, они также имеют ряд практических преимуществ. Например, подвесной шнур легко нащупать в темноте на ощупь, и даже 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 светодиода

В отношении представленных данных можно сделать несколько важных промежуточных выводов:

• резистивные заксынные схемы примениять при низком качестве;
• они не пупания функции стабилизации;
• пассивный элемент не способен газифицировать импульсные всплески напряжения.

Приемлемые показатели эффективности можно получить при создании:

• датчики;
• индикаторы;
• сигнализаторы.

Для небольшого локального освещения аквариума подойдет такое решение. Однако длительное потребление большого количества энергии вряд ли будет приемлемым. Отсутствие стабилизации програзецая земетным памянием размещением при входиминии/меньшем внежний.

Где и как использовать подтягивающие резисторы

Ссылаясь на приведенное выше изображение микроконтроллера, где цифровые логические выходы замкнуты на землю и питание, мы могли бы изменить соединение, используя подтягивающие и подтягивающие резисторы. Предположим, нам нужно логическое состояние по умолчанию, и мы хотим изменить состояние с помощью какого-то взаимодействия или внешних периферийных устройств, 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.

Контакт цифрового логического входа P0.5 может быть переключен на логическую 1 или высокий уровень на логический 0 или низкий уровень с помощью переключателя SW1. Резистор R1 работает как подтягивающий резистор. Подключается 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, то логический уровень станет низким (Low).

Однако, как мы уже говорили, контакт нельзя замыкать напрямую на землю или запитывать, так как это в конечном итоге приведет к повреждению цепи из-за КЗ, но в данном случае мы снова замыкаем землю с помощью закрытый переключатель. Но, смотрите внимательно, на самом деле это не короткое замыкание. Потому что, согласно закону Ома, из-за сопротивления подтягивающего резистора небольшой ток будет течь от источника к резистору и переключателю и затем достигать земли.

Читайте также: При проведении внеочередных измерений сопротивления устройств молниезащиты

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

Использование pull-down резистора

То же самое верно для резистора с более низким напряжением. Рассмотрим нижеследующее сообщение, где заходный подтягивающий резистор в цепи.

На изображении выше прямая противоположность предыдущей версии с подтягивающим резистором. Здесь у нас есть понижающий резистор R1, который подключен к земле или 0В. Таким образом, выход цифрового логического уровня P0.3 по умолчанию равен 0 до тех пор, пока переключатель не будет нажат, и выход логического уровня не станет высоким. В этом случае небольшой ток протекает от источника 5 В через замкнутый переключатель и подтягивающий резистор, что предотвращает замыкание линии с источником 5 В.

Таким образом, мы можем использовать подтягивающие и подтягивающие резисторы для различных схем логического уровня. Чаще всего это встречается в различном встроенном оборудовании, системах с однопроводным протоколом, 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 резисторы, только к основному символу добавляется стрелка, указывающая на середину корпуса. Стрелка указывает на регулирование и одновременно указывает на то, что это средний выход.

Иногда возникают ситуации, когда к переменному резистору предъявляются требования надежности и долговечности эксплуатации. В этом случае плавное регулирование заменяется ступенчатым, а переменный резистор строится на основе переключателя с несколькими положениями. К контактам переключателя подключены резисторы постоянного сопротивления, которые будут включены в цепь при повороте ручки переключателя. А чтобы не загромождать схему изображением выключателя с набором резисторов, указано только условное обозначение переменного резистора со знаком ступенчатого регулирования

. А при необходимости дополнительно указывается количество ступеней.

Двойные потенциометры используются для регулирования громкости и тембра, уровня записи в звукоизвлекающих стереофонических аппаратах, для регулирования частоты в генераторах сигналов и т д

, сопротивление использованию именуется одновременно при поворотеотеощще

оси (движка). На схемах обозначения входящих в них резисторов располагают как можно ближе друг к другу, а механическую связь, обеспечивающую одновременное движение двигателей, изображают либо двумя сплошными, либо одной пунктирной линией.

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

— первый резистор по схеме двойного переменного резистора R1, аR1,2

— супруг. Если обозначения резисторов находятся на большом расстоянии друг от друга, то механическое соединение обозначают отрезками штриховой линии.

Промышленно выпускаются двойные переменные резисторы, в которых каждый резистор может управляться отдельно, так как ось одного проходит внутри трубчатой ​​оси другого. В таких резисторах механическая связь, обеспечивающая одновременное движение, отсутствует, поэтому на схемах ее не показывают, а принадлежность к двойному резистору указывается по обозначению позиции на 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 цепь устройства. В таких резисторах механизм переключения совмещен с осью (ручкой) переменного резистора и при достижении ручкой крайнего положения воздействует на контакты.

Как правило, на схемах контакты выключателя располагают вблизи источника питания в разрыве питающего провода, а соединение выключателя с резистором обозначают штриховой линией и точкой, которая находится на одна из сторон прямоугольника. Это означает, что контакты замыкаются при движении от точки, и размыкаются при движении к ней.

Аналоговые клавиатуры

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

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

В этом уроке мы узнаем: как подключить кнопку к Ардуино, как нажать контактную кнопку, как обработать нажатие кнопки в прошивке, как послать сигнал ШИМ, как создать свою функцию и как управлять светодиод.

В этом уроке используются следующие детали:

Большая макетная плата на 1600 точек с 4 шинами питания:	Купить
Набор из 100 резисторов на все случаи жизни:	Купить
Набор из 100 светодиодов:	Купить
5 кнопок в удобной форме:	Купить
Соединительные провода 120 шт:	Купить

Подключение кнопки к Arduino

Как видите, в подключении кнопок к Arduino нет ничего сложного. Обратите внимание, что кнопка установлена ​​так, что каждый ее контакт подключен к разным линиям макетной платы. Также можно заметить резистор на 10 кОм, который подтягивает контакт к земле. Это нужно для того, чтобы мы не зацепили наконечник на 8 контакте. Попробуйте убрать этот резистор из схемы. Светодиод загорается при перемещении проводов или кнопок. Теперь посмотрим на эскиз:

В этом уроке, как и в предыдущем, в самом начале мы объявляем переменные со значениями пинов, к которым мы подключили кнопку и светодиод. Затем в функции setup() мы указываем, какой вывод используется в качестве входа, а какой — в качестве выхода. В функции loop() мы используем условный оператор if с оператором сравнения и проверяем, приходит ли высокий сигнал на контакт 8. Если да то включаем светодиод, если нет то выключаем. Описание функций и операторов вы найдете в руководстве по программированию Arduino

Теперь немного усложним наш код. Сделаем так, чтобы при нажатии на кнопку загорался светодиод и газ только при нажатии на кнопку в следующий раз. 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 кнопок. Мы также создали новую функцию для подавления подтекания контактов debounce(). Код в цикле 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 усложним наш проект еще больше. Теперь будем управлять яркостью светодиода. Для этого нам нужно немного изменить схему нашего устройства. Для управления яркостью будем использовать ШИМ. Значит, нам надо включить ледио к выходу, может выдавать ШИМ. Теперь наша схема будет выглядеть так:

Подключение светодиода к ардуино

Теперь светодиод подключен к 11-му выводу Arduino, который умеет делать SIM. 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 вывод ардуино выдает 5 В. Теперь посмотрим, что нужно изменить в скетче:

В этом примере мы изменили значение переменной ledPin на 11. Также добавили переменную для хранения уровня ШИМ ledLevel. При нажатии на кнопку мы будем увеличивать эту переменную. Функция debounce() осталась неизменной. Теперь в цикле мы используем функцию AnalogWrite().

Controlling a Digital Potentiometer Using SPI

Цифровые потенциометры полезны, когда вам нужно изменить сопротивление в цепи электронным способом, а не вручную. Примеры приложений включают затемнение светодиодов, преобразование 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.

Introduction to the AD5206 Digital Potentiometer

AD5206 представляет собой 6-канальный цифровой потенциометр. Это означает, что он имеет шесть встроенных переменных резисторов (потенциометров) для индивидуального электронного управления. На микросхеме есть три контакта для каждого из шести внутренних переменных резисторов, и с ними можно взаимодействовать так же, как с механическим потенциометром. Отдельные выводы переменного резистора обозначены Ax, Bx и Wx, т.е. А1, В1 и В1.

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 получая переменное выходное напряжение от центрального контакта (Wiper).

В этом случае AD5206 обеспечивает максимальное сопротивление 10 кОм с 255 шагами (255 — максимальное значение, 0 — наименьшее).

Управление сервоприводом джойстиком Ардуино

Для управления серводвигателем с помощью джойстика необходимо предварительно подключить модуль Arduino ky-023 к аналоговым входам платы. Это недвижимость, что АЦП микроконтроллера получает данные о судебном разбирательстве по кородинам X и Y рейлем времени. Затем с помощью строк кода мы конвертируем эти данные в соответствующее положение микросервопривода.

Джойстик представляет собой два потенциометра, которые изменяют сопротивление в электрической цепи при изменении положения рукоятки. Поэтому на аналоговых входах Ардуино, куда мы подключаем джойстик, будут цифровые значения от 0 до 1023, т.е. АЦП микроконтроллера просматривает значение программы от 0 до 5 вольт в цифровом значении. Именно эти значения мы будем использовать для управления сервоприводом.

Подключение 5 контактной кнопки с подсветкой

Любая электронная схема начинается с подачи необходимого питания. Для печати онлайн и надежности во многих промышленных тумблера с большим. Задача тумблера проста – включить, выключить или включить что-то. В нашей статье описано, как в самом типичном случае правильно подключить тумблеры с подсветкой к вашей схеме.

Тумблер с подсветкой:

Тумблер в основном представляет собой миниатюрный механический переключатель или переключатель. Применяется практически везде, где не используется электрическая коммутация (цепи управления в электронных и механических устройствах и устройствах).

Очень компания версиятью блублеров, которые продают, что преступление в электронике, использует тумблер с большоткой.

Такое устройство не только замыкает и разрывает цепь, но и имеет внутри себя лампу, которая служит индикатором наличия напряжения в схеме рисунка №1.

Рискону №1 – Тумблер с подсветкой и его принципиальная схема.

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, который называется бегунком. Он перемещается по резистивному слою и изменяет сопротивление между ползунком и контактами резистора.

Переменный резистор Arduino представляет собой резистивную линейку с электронными переключателями на каждом шаге потенциометра. В один момент времени может быть замкнут только один переключатель. От этого зависит сопротивление, создаваемое потенциометром.

Для чего используется

У них разные функции:

Работа токоограничивающего резистора ограничена по току.

Пример: в Ардуино требуется оннистить ток с выходных конфликтов. По документации он не превышает 40 мА. Напряжение питания 5В. По закону Ом номинал резистора R= U/I = 5В/0,04А = 125 Ом (не менее).

Подтягивающие и подтягивающие резисторы применяют в цепях вблизи входных контактов логических элементов. Растяжки — когда нужен четкий логический ноль. Подтягивающий резистор ардуино — когда нужна логическая единица.

Делитель напряжения используется для получения части напряжения от целого. Например: питание автомобильной обортной сети 12.7В. Необходимо заряжать аккумулятор для смартфона, в котором используется напряжение 5В. Делитель напряжения сделан из двух резисторов, сопротивление которых относится к 5 к 7. Еще одно сопротивление для ограничения тока.

Переключение режимов с помощью кнопки

Чтобы определить, была ли кнопка нажата, просто зафиксируйте факт ее нажатия и сохраните знак в специальной переменной.

Факт близок к тому, чтобы мы печатали с частью функции digitalRead(). В результате мы получаем ВЫСОКИЙ (1, ИСТИНА) или НИЗКИЙ (0, ЛОЖЬ), в зависимости от того, как вы подключили кнопку. Если подключить кнопку с помощью внутреннего подтягивающего резистора, то нажатие на кнопку приведет к появлению на входе уровня 0 (ЛОЖЬ).

Для хранения информации о нажатии кнопки можно использовать переменную логического типа:

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

Почему мы используем такую ​​конструкцию, а мы так не делали:

логическое значение keyPressed = цифровое чтение (PIN_BUTTON);

Все дело в том, что digitalRead() может вернуть HIGH, но оно будет обечать приложение кнопки. В случае использования схемы с ВЫСОКИМ подтягивающим резистором это будет означать, что кнопка, с другой стороны, не нажата. В первом варианте (digitalRead(PIN_BUTTON)==LOW) мы сразу сравнили ввод с нужным нам значением и определили, что кнопка нажата, хотя на входе сейчас низкий уровень сигнала. И сохраняется в кнопках с переменным статусом. Постарайтесь четко отображать все выполняемые вами логические операции, чтобы сделать ваш код более прозрачным и избежать более глупых ошибок.

Как переключать режимы работы после нажатия кнопки?

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

Логика программы очень проста:

• Запомните факт нажатия в служебной переменной.
• Ожидаем, пока не пройдут вечения, вышивные с дребезгом.
• Дожидаемся факта отпускания кнопки.
• Запоминаем факт отпускания и задаем в отдельной переменной признак того, что кнопка была полностью нажата.
• Очищаем служебную переменную.

Подключение модуля тактовых кнопок ROC к Ардуино

Специально для ваших проектов мы в RobotClass сделали модуль из двух часовых кнопок. В модуле уже есть необходимые резисторы и даже два светодиода для индикации нажатия кнопок.

Разберемся, как подключить этот модуль к Arduino Uno.

Принципиальная схема

Внешний вид макет

Как можно заметить, независимо от того, какие кнопки мы все равно будем использовать — схема подключения существенно не изменится. Программа для работы с ними не изменится.

Принцип работы переменного резистора

Схема потенциометра
Поворотом ручки изменяется длина резистора, а как следствие и сила тока. На рисунке показан переменный резистор с тремя выводами — потенциометр. Сопротивление между концами 1 и 3 варьируется от 0 до максимума в зависимости от положения рукоятки. Это та же картина между концами 2 и 3, но наоборот. То есть если сопротивление 1 – 3 увеличивается, то 2 – 3 уменьшается. Когда у переменного резистора два вывода — имеем реостат.

На картинке показан поворотный переменный резистор. Также есть ползунки, где привод перемещается по вертикали. Поворотом ручки сопротивление меняется от нуля до максимума. Потенциометры широко используются в аудиотехнике.

Потенциометр

Потенциометры герметизированы в цилиндрическом и параллелепипедном корпусах. Внутри корпуса находится подковообразный резистивный элемент. По определению оси выходит металическая ручна, провотом количество меняется положения токосемника, корозий просто на оптопеним концентрат.

Пластина токоприемника надежно закреплена на резистивном элементе за счет силы упругости. Изготавливается из стали или бронзы. Напрежение подается на крайние концы потенциометра. За счет вращения ручки токосъемник скользит по резистивному элементу, изменяя напряжение между крайним и средним концами.

На рисунке показан проволочный потенциометр с резистивным слоем из проволоки. Провод высокого сопротивления намотан на подковообразный каркас. Затем контактная поверхность кольца шлифуется и полируется. Это сделано для обеспечения надежности соединения ползуна с токопроводящим слоем.

Они также производят беспроволочные потенциометры. В них резистивный слой наносится на кольцеобразное или прямоугольное основание из изоляционного материала.

Подключение кнопки в режиме INPUT_PULLUP

В схеме, показанной выше, мы использовали резистор, называемый подтягивающим, для создания определенного уровня сигнала на цифровом порту. Но есть и другой способ подключить кнопку без резистора, используя внутреннее сопротивление платы Ардуино. В блоке настройки мы должны только определить тип вывода, к которому мы будем подключать кнопку, как INPUT_PULLUP.

pinMode (PIN_BUTTON, INPUT_PULLUP);

Альтернативным вариантом будет выбор режима вывода как ВЫХОД и установка высокого уровня сигнала на этом порту. Встроенный подтягивающий резистор будет подключен автоматически.

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

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

Типы подтягивающих резисторов

Вход логических элементов 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 выступать в роли антенны и срабатывать от паразитных токов. На выходе Arduino выдаст совсем не то, что требуется. Чтобы ввод не остался в подвешенном состоянии, его подключают (притягивают) к линии питания через пассивный резистор. Соответственно на логическом входе логическая единица будет гарантирована. Такой резистор называется подтягивающим резистором.

Подтягивающие резисторы могут быть:

Еще одна характеристика:

Сильный

Если резистор имеет малое сопротивление, то через него протекает больший ток и разность потенциалов между линией питания и логическим входом будет небольшой. Он будет страницей привлекать участников униду к ходу Ардуйно.

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

Слабый

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

Основные характеристики подтягивающих резисторов Arduino

Основные характеристики резисторов:

• Сопротивление (единица изменица – Ом, и кратные последствия – КилоОм, МегаОм);
• Мощность (единица изменица – Вт);
• Тохность или допуск (единица изменица – %).

Сопротивление – это сопротивление продукционированному, к јъже проложению в 1 Вольт и течет ток в 1 Ампер.

Допуск – отклонение сопротивления от номинального значения в результате технологической погрешности изготовления.

Мощность выброса в тепловую часть через часть потребляемой энергии при пропадании тока через резистор. Формула имеет вид: P= I2 x R.

Расчет подтягивающего резистора

Расчет минимального сопротивления резистора достаточно прост и определяется по формуле:

Rp = (Vcc – 0,4)/3 мА, где:

Соответственно Rp = (5В- 0,4В)/3мА= 1,5 кОм – 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 равно 50 кОм.

Как правильно выбрать номинал

Номинальный резистор находится в диапазоне от 1,5 кОм до 50 кОм. Подбирается обычно подбором. Подается сигнал отвечений с программами частой. Просматриваются осциллограммы и выбирается наиболее подходящее сопротивление.

Мигание светодиода после нажатия на кнопку

В предыдущем примере со светодиодами мы подключили кнопку к плате Arduino и поняли, как она работает. Светодиод включался и выключался, но делал это в совершенно пассивном режиме — сам контроллер здесь был абсолютно бесполезен, его можно было заменить батарейками. Поэтому давайте сделаем наш новый проект более «интеллектуальным»: при нажатии на кнопку светодиод будет непрерывно мигать. Обыкновенной схемой с лампой и выключателем этого сделать не получится — воспользуемся мощностью нашего микроконтроллера для решения этой пусть и простой, но нетривиальной задачи.

Полная схема проекта представлена ​​на рисунке:

Фрагмент схемы со светодиодом 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. Пока не будем вдаваться в подробности, просто соберем схему и загрузим простой скетч в Arduino. Все элементы схемы входят в самые простые стартовые наборы Arduino.

Нажать и удерживать – светодиод мигает. Отпускаем – он гаснет. Именно то, что мы хотели. Хлопаем от радости в ладоши и проступаем к нализу того, что делайте.

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

1. Определяем, нажата ли кнопка.
2. Если кнопка не нажата, то просто выходим из метода цикла, ничего не включается и ничего не меняется.
3. Если кнопка нажата, то прошивка выполняется с помощью фрагмента стандартного скетча:

1. Включаем ледовой, подая печать на нужный порт
2. Делаем неужную паузу при включенном LED
3. Выключаем светодиод
4. Делаем неужную паузу при включенном 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. Основные понятия
• Шина I2C. Детали реализации устройства
• Шина I2C. Подробности реализации программы

О шине I2C

I2C — это последовательный интерфейс, допускающий наличие на шине нескольких ведущих устройств (ведущих) и нескольких ведомых устройств (ведомых) и позволяющий микросхемам взаимодействовать друг с другом на стандартных скоростях 100 кГц (стандартный режим), 400 кГц (быстрый режим), 1 МГц (быстрый режим плюс) и 3,4 МГц (высокоскоростной режим).

Одна из наших предыдущих статей «Шина I2C. Подробности апартаментной продукции», подробно описывающий механизм работы шины I2C. Спецификацию шин можно найти на сайте NXP.

Конфигурация устройства I2C и упрощенные формы сигналов (часы и данные)

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

Переходы с высокого логического уровня на низкий связаны с разрядным током через низкоимпедансный канал NМОП-транзистора — эти переходы быстрые. Переходы с низкого логического уровня на высокий включают ток, который должен протекать через относительно большой подтягивающий резистор. Более низкое сопротивление подтягивающих резисторов приводит к более быстрым переходам, но также и к более высокому потреблению тока (когда сигнал находится в низком логическом состоянии); Более высокое сопротивление подтягивающих резисторов приводит к более медленным переходам и меньшему потреблению тока. Выбор номинального резистора становится более важным на более высоких частотах.

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

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

На графике выше постоянное время RC-цепи слишком велико, и напряжение не достигает порога высокого логического уровня

Различные устройства I2C могут иметь разные пороги логических уровней. На предыдущих графиках пороги (V_{лог.низ.} = 0,3 cdot 3,3В = 1В) и (V_{лог.выс.} = 0,7 cdot 3,3В = 2,3В), но это не всегда так. Например, ADP5062 имеет пороговые значения (V_{лог.выс.} = 0,5В) и (V_{лог.выс.} = 1,2В).

На одной и той же шине могут использоваться микросхемы с разными пороговыми напряжениями; когда это происходит, расчеты должны выполняться с использованием самого высокого порогового напряжения высокого логического уровня и самого низкого порогового напряжения низкого логического уровня.

На этом графике показано гипотетическое пороговое напряжение низкого логического уровня 0,7 В и гипотетическое пороговое напряжение высокого логического уровня 1,3 В. Эти низкие значения увеличивают время нахождения в состоянии высокого логического уровня, существенно не изменяя время нахождения в состоянии низкого логического уровня. Эта конфигурация позволяет работать на более высокой частоте.

2 Дребезг контактов

Кнопка — очень простое и полезное изобретение, служащее для наилучшего взаимодействия человека и техники. Но, как и все в природе, он не идеален. Проявляется это в том, что прибывает на букспон и его при отпускании отвестать т.н. «дребезг» («отскок» по-английски). Это многократное переключение состояния кнопки на короткий промежуток времени (около нескольких миллисекунд), прежде чем она примет установленное состояние. Это нежелательное явление возникает в момент переключения кнопки из-за упругости материалов кнопки или микроискр, вызванных электрическим контактом.

Дребезг споров в момент приближения и опускания кнопки

В следующей статье подробно описаны основные методы борьбы с «дребезгом» при замыкании и размыкании контактов. А пока рассмотрим варианты подключения кнопок к Ардуино.

Схема подключения переменных резисторов к Ардуино

Разработаны типовые схемы подключения элементов управления к входу Arduino.

Подключение кнопок

Подключение кнопок хорошо представлено в схемах на рисунках.

Подключение кнопки с подтягивающим резистором.

Подтягивающий резистор подключается между землей и логическим входом устройства.

Подключение кнопки с помощью подтягивающего резистора.

Подтягивающий резистор включается между линией питания и входом устройства.

Подключение микроконтроллера

Arduino — это популярный микроконтроллер, в который уже загружен набор основных AT-команд (например, BIOS в компьютере). Этот набор называется прошивкой. Пользователь может самостоятельно прошить 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.

Как сделать осциллограф на Arduino для компьютера читайте здесь.