Bir çekme direnci için gereken değeri nasıl hesaplarım?


98

Yüzer bir toprağı önlemek için bir anahtarla birlikte bir yukarı çekme veya aşağı çekme direnci kullanan birçok ders vardır;

http://www.arduino.cc/en/Tutorial/button

Bu projelerin çoğu, sadece iyi bir değer olduğunu söyleyerek 10K'lık bir direnç kullanıyor.

Belirli bir devre verildiğinde, aşağı çekme direnci için uygun değeri nasıl belirlerim? Hesaplanabilir mi, yoksa en iyi deney yapılarak mı belirlenir?


Sparkfun'dan bu öğreticiyi pull-up ve pull-down dirençlerine iyi bir giriş olarak buldum .
Richard Chambers

Yanıtlar:


82

Hızlı Cevap: Tecrübe ve deneyler, uygun toplama / azaltma değerini nasıl belirlediğinizdir.

Uzun Cevap: Çekme / indirme direnci, bir RC zamanlama devresindeki R'dir. Sinyalinizin geçiş hızı R (direnciniz) ve C'ye (o sinyalin kapasitansına) bağlı olacaktır. Çoğu zaman C'nin tam olarak bilmesi zordur çünkü bu izlemenin PCB üzerinde nasıl yönlendirildiği de dahil olmak üzere birçok faktöre bağlıdır. C'yi tanımadığınız için, R'nin ne olması gerektiğini çözemezsiniz. Tecrübe ve deneylerin geldiği yer burasıdır.

İyi bir geri çekilme / azaltma direnci değerinde tahmin yaparken bazı temel kurallar şunlardır:

  • Çoğu şey için, 3.3k ila 10k ohm, sadece iyi çalışıyor.
  • Güce duyarlı devreler için daha yüksek bir değer kullanın. 50k ve hatta 100k ohm birçok uygulama için çalışabilir (hepsi değil).
  • Hıza duyarlı devreler için daha düşük bir değer kullanın. 1k ohm oldukça yaygındır, 200 ohm kadar düşük değerler ise duyulmamıştır.
  • Bazen, I2C'de olduğu gibi, "standart" kullanılacak belirli bir değeri belirtir. Diğer durumlarda cips uygulama notları bir değer önerebilir.

10
Bir toplama için 200 ohm? Vay canına, bu çok sakin bir akım.
0x6d64

4
@ 0x6d64 - Sakinleştirildiğinde otobüsün düşük olduğunu varsayıyorsunuz.
Connor Wolf,

3
Texas Instruments, yalnızca bir I2C çekme direncinin değerini nasıl hesaplayacağınızı değil aynı zamanda formülün nasıl elde edildiğini açıklayan çok iyi bir referansa sahiptir. Ti.com/lit/an/slva689/slva689.pdf adresindeki I2C Veriyolu Çekme Direnci Hesaplama Uygulama Raporuna bakın .
JamieSee,

77

10 kΩ kullanın, bu iyi bir değer.

Daha fazla ayrıntı için, bir paketlemenin ne yaptığına bakmalıyız. Diyelim ki bir mikrodenetleyici ile okumak istediğiniz bir butona sahipsiniz. Buton anlık bir SPST (Tek Kutuplu Tek Atma) anahtarıdır. Bağlı olan veya olmayan iki bağlantı noktasına sahiptir. Düğmeye basıldığında, iki nokta bağlanır (anahtar kapalıdır). Serbest bırakıldığında, bağlı değillerdir (anahtar açık). Mikrodenetleyiciler, doğası gereği bağlantı veya kopukluğu tespit etmez. Ne anlama geliyorsa bir voltajdır. Bu anahtarın yalnızca iki durumu olduğundan, sonuçta iki durumdan birinde olacak şekilde tasarlanan bir dijital giriş kullanmak mantıklıdır. Mikro, dijital girişin hangi durumda olduğunu doğrudan algılayabilir.

Bir çekme, anahtarın açık / kapalı bağlantısını mikrodenetleyicinin algılayabileceği düşük veya yüksek bir voltaja dönüştürmeye yardımcı olur. Anahtarın bir tarafı toprağa, diğeri dijital girişe bağlanır. Anahtarın üzerine basıldığında, hat zorlanır çünkü anahtar esas olarak toprağa kısa devre yapar. Bununla birlikte, anahtar serbest bırakıldığında, hiçbir şey hattı herhangi bir gerilime süremez. Sadece düşük kalabilir, kapasitif kuplaj ile yakındaki diğer sinyalleri alabilir ya da dijital girişin içindeki küçük kaçak akım bitiminden dolayı belirli bir voltajda yüzebilir. Çekme direncinin görevi, anahtar açıkken pozitif garantili bir yüksek seviye sağlamaktır, ancak anahtarın kapalıyken hattı güvenli bir şekilde kısa devre yapmasına izin vermektir.

Çekme direncinin boyutunda iki ana rekabet şartı vardır. Çizgiyi sağlam bir şekilde yukarı çekmek için yeterince düşük, ancak anahtar kapalıyken çok fazla akımın akmasına neden olmayacak kadar yüksek olmalıdır. Her ikisi de gizli olarak özneldir ve göreceli önemi duruma bağlıdır. Genel olarak, anahtarı açıkken hattın yüksek olduğundan emin olmak için çekişi yeterince alçaltın, aksi takdirde çizgiyi düşük yapabilecek her şey.

Çizgiyi yükseltmek için gerekenlere bir bakalım. Sadece DC gereksinimine bakmak, dijital giriş hattının kaçak akımını ortaya çıkarır. İdeal dijital giriş sonsuz empedansa sahiptir. Tabii ki gerçek olanları yoktur ve ideal olmadıkları ölçüde genellikle pimden çıkabilen veya girebilecek maksimum kaçak akım olarak ifade edilir. Diyelim ki mikro dijital giriş pinlerinde 1 µA maksimum kaçak için belirlenmiş. Çekiş hattı yüksek tutması gerektiğinden, en kötü durum, pimin toprağa 1 µA akım emici gibi görünmesidir. Örneğin 1 MΩ'lik bir çekme kullanacak olsaydınız, o zaman 1 1A, 1 MΩ dirençinde 1 Volt'a neden olur. Diyelim ki bu 5V'luk bir sistem, pimin sadece 4V'a kadar garanti edileceği anlamına geliyor. Şimdi dijital giriş spesifikasyonuna bakmak ve minimum voltaj gereksiniminin bir mantık yüksek seviyesi için ne olduğunu görmek zorundasınız. Bu, bu durumda 4V olan bazı mikroskoplar için% 80 Vdd olabilir. Bu nedenle 1 MΩ'lik bir artış tam sınırdadır. DC hususları nedeniyle garantili doğru davranış için en azından biraz daha azına ihtiyacınız var.

Bununla birlikte, başka düşünceler de var ve bunların ölçülmesi daha zordur. Her düğümün diğer tüm düğümlere bazı kapasitif kaplinleri vardır, ancak kaplinin büyüklüğü, sadece yakındaki düğümlerin ilgili olduğu mesafelerle düşmektedir. Bu diğer düğümlerin üzerinde sinyaller varsa, bu sinyaller dijital girişinize bağlanabilir. Daha düşük bir değer çekme işlemi çizgiyi daha düşük empedans yapar, bu da yakalayacağı başıboş sinyal miktarını azaltır. Ayrıca, kaçak akıma karşı size daha yüksek bir minimum garantili DC seviyesi sağlar, bu nedenle bu DC seviyesi ile dijital girişin sonucu istenen mantık yüksek yerine düşük bir mantık olarak yorumlayabileceği daha fazla alan vardır. Peki, bu ne kadar yeter? Açıkçası, bu örnekte 1 MΩ çekme yeterli değil (çok yüksek direnç). Yakındaki sinyallere bağlanmayı tahmin etmek neredeyse imkansız. ancak minimum DC davası için en azından bir büyüklük payı siparişi istiyorum. Bu, en az 100 kΩ'lik bir çekme veya düşürme istediğim anlamına gelir, ancak etrafta çok gürültü varsa, daha düşük olmasını isterdim.

Aşağı çekişi düşüren başka bir husus daha var ve bu yükselme zamanı. Hat, toprağa biraz karışmış kapasiteye sahip olacak, bu yüzden hemen oraya gitmek yerine arz değerine katlanarak azalacak. Diyelim ki tüm sokak kapasitansı 20 pF'ye kadar ekliyor. O zaman 100 k times toparlanma 2 µs olur. Yerleşim değerinin% 95'ine ulaşmak için 3 zaman sabiti veya bu durumda 6 µs gerekir. Bu, insan zamanında bir sonuç değildir, bu yüzden bu örnekte farketmez, ancak eğer bu bir dijital veriyolu hattı olsaydı, 200 kHz veri hızında çalışmak isterdiniz.

Şimdi, düğmeye basıldığında boşa harcanan akım olan diğer rakip düşünceye bakalım. Bu ünite şebeke gücüyle çalışıyorsa veya önemli miktarda güç kullanıyorsa, birkaç mA önemli olmaz. 5V'da 1 mA çekmek 5 kΩ alır. Bu aslında bazı durumlarda "çok fazla" ve diğer hususlar nedeniyle gereğinden fazla. Bu, pille çalışan bir cihazsa ve anahtar zamanın önemli bir bölümü için açıksa, her µA önemli olabilir ve bunu çok dikkatli bir şekilde düşünmeniz gerekebilir. Bazı durumlarda, düğmeyi periyodik olarak örnekleyebilir ve mevcut çekimi en aza indirmek için sadece örnekleme boyunca çekimi kısa bir süre için açabilirsiniz.

Batarya çalışması gibi özel hususlar dışında, 100 kΩ, beni ses konusunda endişeli kılacak kadar yüksek bir empedanstır. Anahtar açıkken boşa harcanan 1 mA akım gereksiz yere büyük görünür. 500 AA, yani 10 kΩ empedans yaklaşık olarak doğru demektir.

Dediğim gibi, 10 kΩ kullanın. Bu iyi bir değer.


1
Ek gereklilik, bazı anahtarların, örneğin ortak 'inceliğini' tipi anahtarların, örneğin 1 mA gibi yalnızca çok düşük bir akım için belirtilmiş olmasıdır. 10k'nin (5V veya altında) bu gereksinimi karşıladığını ancak düşük direnç değerleri göz önünde bulundurulduğunda akılda tutulması gerektiğini unutmayın.
Wouter van Ooijen,

1
@Wouter - Favori dokunma anahtarlarım sadece maksimum 50mA (1mA düşük görünüyor) değil, aynı zamanda minimum. Kontakları temiz tutmak için, şaltere paralel bir kapasitör yerleştiriyorum, anahtarlama sırasında kısa devre akımı zirvesinin kontakları temiz tutması gerektiği fikri. Testlerde sadece 100.000 devrenin kullanım ömrüne rağmen 200 200 devirde bunları kullanmakta hiçbir sorun yaşamadık.
stevenvh

@stevenvh Kondansatör hakkında anahtara paralel daha fazla bilgi verebilir misiniz? İlk kısa devre akımını yüksek yapmak, kontakları temiz tutmak için nasıl oluyor?
abdullah kahraman

Bir çekme direnci değerini etkileyen aşırı kapasitif kuplaj görebileceğiniz bu durum. Delice görünüyor, ama değil. ADC ile okuduğum, iğrenç bir üç durumlu çıktım var. Bir kart, bir 220k çekme yeterlidir, böylece üç durumun tamamı ADC tarafından okunabilir. Başka bir (daha sıkı yerleştirilmiş tahtada), 100k'lık bir çekme gibi ihtiyacım var. Bütün sabah bunu kovalayan çılgın haplar üzerinde olduğumu sanıyordum.
Leroy105

23

İlk olarak, bu tür öğreticiler işe yaramaz, size elektronik öğretmeyecekler. Nasıl şematik çizileceğini öğrenmek zorundasın , sonra kablolama geliyor.
Bu yüzden şematikten yoksun, kendimi kablo şemasından türetmek zorunda kaldım. Tamam, bu o kadar zor değildi, ama şemayı çizdiğinde bir şeyin eksik olduğunu görüyorsun: incik anahtarı neye bağlı? Soruna cevap vermek için bunu bilmek zorundasın. Sanırım mikrodenetleyicinin dijital bir girişi, ama bilmenin yolu yok.

İki durum vardır: inceliğini anahtarı açık ve anahtarı kapalı.

Ω5V10kΩμ

μμμ×Ω× VDD

Ya farklı bir direnç değeri seçseydik? Daha düşük bir değer daha az voltaj düşüşü anlamına gelir ve giriş voltajı 4,99V'den bile yüksek olur. Ancak, anahtar kapatıldığında direnç boyunca daha fazla akım olacaktır ve bu istemediğiniz bir şeydir.
Anahtar kapatıldığında daha az direnç olacağı için daha yüksek bir direnç değeri olacaktır, çünkü daha az akım olacaktır, ancak mikrodenetleyicideki giriş voltajı 4,99V'den düşük olacaktır. Burada bir miktar tavan boşluğu var, bu yüzden biraz daha yüksek bir değer tamam olabilir.

Sonuç

  1. Ω
  2. Şema çizmeyi ve veri sayfalarını okumayı öğrenin

7
Bunun faydasız olduğuna katılıyorum, aslında Fritzing ile yapılan bağlantı şemaları muhtemelen Arduino'ya gelince şemalardan daha yaygındır. Seyirci dikkate alınmalıdır.
Dave Newton
Sitemizi kullandığınızda şunları okuyup anladığınızı kabul etmiş olursunuz: Çerez Politikası ve Gizlilik Politikası.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.