Tõmbetakistid on paljudes digitaalsetes ahelates hädavajalikud. Räägime, kuidas tõmbetakistid töötavad ja kuidas neid kasutada.
Digitaalse vooluringi kujutise tegemine, kus LED-i sisselülitamiseks on vaja nuppu. Ühendate vooluringi korralikult, ühendades nupu ühe otsa digitaalsisendiga ja maanduse teisega. Kui toite lõpuks toide, märkate, et LED süttib ja kustub ilma lülitit vajutamata.
Kui olete kunagi selliseid olukordi täheldanud, on tõenäoline, et unustasite oma digitaalsele vooluringile tõmbetakisti lisada. Mis siis täpselt on tõmbetakisti? Kuidas see töötab ja kuidas seda kasutada?
Mis on tõmbetakisti?
Tõmbetakisti on takisti, mille lisate digitaalsesse vooluringi, et vältida soovimatuid signaale, mis võivad häirida teie vooluahela loogikat või programmeerimist. See on viis sisendliini kallutamiseks või positiivseks või VCC-ks tõmbamiseks, kui liini ei juhi ükski muu aktiivne seade. Tõmmates joone VCC-sse, määrate liini vaikeolekuks 1 või tõene.
Kõigi sisendviigude vaikeoleku määramine on oluline, et vältida selle ujuva oleku ajal genereeritud juhuslikke signaale. Sisendviik on ujuvas olekus, kui see lahutatakse aktiivsest allikast, näiteks maandusest või VCC-st.
Tõmbetakisteid kasutatakse tavaliselt digitaalsetes ahelates mikrokontrollerid ja ühe pardaarvutid.
Kuidas tõmbetakisti vooluringis töötab
Kui kasutate digitaalses vooluringis hetkelülitit, põhjustab lüliti vajutamine ahela sulgemise ja edastab mikrokontrollerile tõese või kõrge väärtuse. Lüliti väljalülitamine ei peata aga tingimata sisendviigu selliste signaalide saatmist.
Selle põhjuseks on asjaolu, et ühenduse katkestamine läbi lüliti tähendab, et see pole enam ühendatud millegi muuga kui õhuga. See põhjustab liini ujuva oleku, kus keskkonna signaalid võivad potentsiaalselt põhjustada kontakti igal hetkel kõrgele tõusu.
Et takistada nende hajuvate signaalide registreerimist teie vooluringi, peate sisestama sisendliini piisava pingega, et see püsiks kõrgel tasemel, kui maandust enam ei tuvastata. Siiski ei saa te VCC-d otse sisendliini ühendada, kuna ahel lühistub kohe, kui lüliti/andur ühendab liini maandusega.
Tõmbepinge lühistamise vältimiseks peate kasutama takistit. Õige väärtusega takisti olemasolu tagab, et ujuvliinil on piisavalt pinget, et tõsta kõrgele, kuid piisavalt madalale, et mitte vooluahelat enneaegselt lühistada. Takistuse suurus sõltub teie vooluringi kasutatavast loogikatüübist.
Loogikaperekondade selgitamine
Tõmbetakisti takistuse väärtuse õigeks arvutamiseks peate teadma, millist loogikat teie vooluahel kasutab. Loogikaperekond, mida teie vooluahel kasutab, määrab takistuse väärtuse, mida teie tõmbetakisti vajab.
Loogikat on mitut tüüpi. Siin on mõned neist:
Lühend |
Nimi |
Näidisahelad |
Min V sisse |
Max V väljas |
---|---|---|---|---|
CMOS |
Täiendav metalloksiidi pooljuht |
DSP, ADC, DAC, PPL |
3.5 |
1.5 |
TTL |
Transistor-Transistor Logic |
Digikellad, LED-draiverid, mälu |
2.0 |
0.8 |
ECL |
Emitter-coupled loogika |
Radar, laser, osakeste kiirendid |
-1.5 |
-1.8 |
DTL |
Diood-transistori loogika |
Flip-flops, registrid, ostsillaatorid |
0.7 |
0.2 |
Kui te pole kindel, millist loogikaperekonda te kasutate, on väga tõenäoline, et teie vooluahel kasutab CMOS- või TTL-loogikaperekondi, kuna ECL ja DTL on juba ammu aegunud. Kiibi märgistused eesliidetega "74" või "54" on tavaliselt TLL-kiibid, samas kui kiibi märgistused "CD" või "MC" tähistavad CMOS-kiipi. Kui te pole endiselt kindel, saate hõlpsalt teada saada, millist loogikaperekonda teie kontroller kasutab, tehes selle andmelehe veebist kiire otsingu.
Kuidas arvutada ülestõmbetakisti väärtust
Nüüd, kui saate aru erinevat tüüpi loogikaperekondadest ja nende minimaalsetest sisse- ja maksimaalsetest väljalülituspingetest, saame nüüd jätkata oma tõmbetakisti väärtuste arvutamist.
Takisti õige väärtuse arvutamiseks vajate kolme väärtust. Teie vooluringi kasutatava loogikaperekonna minimaalne pinge, ahela toitepinge ja sisendlekkevool, mille leiate andmelehelt või kasutades multimeetrit.
Kui teil on kõik muutujad, saate need lihtsalt ühendada järgmise valemiga:
Takistuse väärtus = (toitepinge – loogiline kõrgepinge) / sisendlekkevool
Oletame näiteks, et teie vooluahel kasutab TTL-i ja sisendliin kasutab 100 uA pingel 5 V. Teame, et TTL vajab kõrgeks tõstmiseks minimaalselt 2 V ja madalaks tõstmiseks maksimaalselt 0,8 volti. See tähendaks, et meie tõmbetakistist väljuv õige pinge peaks olema vahemikus 3 V kuni 4 V, kuna pinge peab olema suurem kui 2 V, kuid mitte kõrgem kui meie toitepinge, mis on 5 V.
Meie antud väärtused oleksid järgmised:
- Toitepinge = 5 V
- Loogiline kõrgepinge = 4 V
- Sisend lekkevool = 100μA või 0,0001A
Nüüd, kui meil on muutujad, ühendame need valemiga:
(5V - 4V) / 100μA = 10 000 oomi
Meie tõmbetakisti peab olema 10 000 oomi (10 kilohm või 10 kΩ).
Kuidas kasutada tõmbetakistit vooluringis
Tõmbetakisteid kasutatakse tavaliselt digitaalsetes ahelates, et vältida soovimatuid häireid ahela digitaalse programmeerimisega. Võite kasutada tõmbetakisteid, kui digitaalahel kasutab sisendseadmetena lüliteid ja andureid. Samuti on tõmbetakistid tõhusad ainult siis, kui sisenditihvtid on maandusega ühendatud. Kui sisendviigud on ühendatud VCC-ga, võiksite selle asemel kasutada ripptakisteid.
Tõmbetakisti kasutamiseks peate leidma sisendliini, mis ühendub sisendseadmega. Kui olete leidnud, soovite arvutada oma takisti väärtuse, kasutades eelnevalt kirjeldatud valemit. Kui teie vooluahel ei nõua palju täpsust, võite lihtsalt kasutada takisti väärtusi vahemikus 1 kΩ kuni 10 kΩ.
Nüüd, kui teil on õige väärtusega takisti, saate asetada tõmbetakisti ühe otsa VCC-le ja ühe otsa sisendseadme ja MCU vahele. Palju õnne! Nüüd teate, mis on tõmbetakisti ja kuidas seda kasutada.
Mõnel mikrokontrolleril, nagu Arduino plaadid, ja SBC-del, nagu Raspberry Pi, on sisemised tõmbetakistid, mida saate koodis väliste tõmbetakistite asemel käivitada.
Kinnitage oma teadmisi kogemuste kaudu
Kokkuvõtteks võib öelda, et tõmbetakisti on oluline komponent, mis aitab kaitsta teie vooluringi lähedalasuvate häirete eest. Seades sisendviigu vaikeoleku kõrgeks, hoiab see ära juhuslike signaalide häirimise teie ahela loogikas või programmeerimises. Ja nüüd, kui teate, kuidas seda kasutada, võite soovida oma uusi teadmisi tugevdada, rakendades neid järgmistes projektides.