Konieczne jest heurystyczne wyjaśnienie zastosowania rezystora podwyższającego (lub obniżającego)

Po pierwsze, potwierdzam, że na forum jest kilka pytań dotyczących tego tematu, jednak odpowiedzi zakładają, że zbyt duża wiedza na temat elektroniki jest przydatna dla prawdziwego początkującego (takiego jak ja). Biorąc to pod uwagę, jeśli zdecydujesz się odpowiedzieć, ogranicz swoje odpowiedzi do heurystycznych (nietechnicznych) wyjaśnień.

Rozumiem, że rezystor podciągający ma na celu zapewnienie stałego ładunku na linii, w przeciwieństwie do linii odłączonej, która może potencjalnie paść ofiarą pól elektrycznych, a następnie wytwarzać hałas. Szum może być następnie interpretowany jako sygnał wejściowy i powodować nieoczekiwane wyniki z urządzenia.

Pytanie 1) Czy mam rację, rozumiejąc cel rezystorów podwyższających i obniżających?

Pytanie 2) Jak to działa? Czy ktoś może podać metaforę lub analogię, aby opisać, co dokładnie dzieje się z prądem elektrycznym?

Po pierwsze: tak, twoje zrozumienie jest zasadniczo poprawne, poza tym, że problemem jest napięcie i brak ładowania.

Oto moja analogia:

Zastanów się nad drzwiami do domu z naprawdę gładkimi zawiasami i bez rygla lub zatrzasku. Drzwi są tak lekkie i tak dobrze osadzone na zawiasach, że nawet najmniejszy wietrzyk spowodowałby, że otworzy się i zamknie.

Teraz dodaj do drzwi lekką sprężynę . Sprężyna utrzymuje drzwi zamknięte, ale niezbyt mocno: delikatne naciśnięcie je otworzy, a puszczenie go spowoduje ponowne zamknięcie drzwi.

Tak zwane „ wejście pływające ” przypomina te drzwi - najmniejsze zaburzenia w polu elektromagnetycznym, takie jak bryza powyżej, powodują losowe przełączanie sygnału wejściowego między otwarciem a zamknięciem (niski i wysoki).

Dodaj rezystor podciągający (jeśli chcesz, aby domyślny był „wysoki”) lub rezystor podciągający (jeśli chcesz, aby był „niski”), a sprężyna będzie na swoim miejscu.

Teraz przyłożone napięcie zewnętrzne , takie jak delikatne pchanie, może przezwyciężyć tendencję do „zamykania drzwi” rezystora sprężynowego / pull-x - a po usunięciu pchnięcia wejście powraca do pożądanej wartości domyślnej .

Rezystor o niskiej wartości w takim zastosowaniu jest jak naprawdę sztywna sprężyna - wymaga znacznie mocniejszego naciśnięcia, aby otworzyć, ale otworzy się. Szybko zatrzaskuje się również po usunięciu wypychania.

Pull up / down robi trzy rzeczy.

1, stabilizuje linię za pomocą stałego odniesienia (w większości przypadków V + dla podciągania lub Gnd dla podciągania). Linia nie będzie się unosić. Można to również zrobić bez podciągania, bezpośrednio podłączając go do V + lub Gnd. Jest to problem, który naprawia część 2.

2, chroni obwód. Jeśli linia jest podłączona bezpośrednio do V +, a następnie jest również podłączona do uziemienia, właśnie stworzyłeś zwarcie . Dzieje się tak na przykład, jeśli pin mikrokontrolera podłączony bezpośrednio do V + jest ustawiony jako wyjście z niskim poziomem logicznym. Dzięki rezystorowi podciągającemu nie ma już zwarcia, a jedynie niewielkie obciążenie. To bezpieczeństwo, które chcesz mieć na swoim miejscu.

3, pozwala na przesłonięcie odniesienia na linii, bez zwarcia. Oprócz tego, że jest środkiem ostrożności, jest to pożądany efekt. W ten sposób mikrokontroler może odczytać przełącznik zmieniający się z wysokiego na niski lub z niskiego na wysoki po naciśnięciu. Gdy przycisk podłączony do uziemienia nie zostanie naciśnięty, po podciągnięciu mikrokontroler odczytuje stan WYSOKI. Po naciśnięciu przycisku bezpośrednie połączenie z masą powoduje zmianę stanu na NISKI, ponieważ bezpośrednie połączenie jest silniejsze niż słabe podciąganie. Po zwolnieniu przycisku wraca do stanu WYSOKA.

@AnindoGhosh analogia do drzwi wahadłowych jest dobra dla części 1 (sprężyna) i 3 (pchnięcie). Co więcej, część 2 to sprężyna zapobiegająca trzaskaniu drzwi zawiasami przez silny wiatr i niszczeniu wszystkiego w twoim domu. Brak sprężyny (podnoszenie / opuszczanie), a silny wiatr (zwarcie) może zniszczyć mikrokontroler lub spowodować przegrzanie akumulatora, zapalenie się i wybuch.