נגדי משיכה חיוניים במעגלים דיגיטליים רבים. בואו נדבר על איך פועלים נגדי משיכה וכיצד להשתמש בהם.
יצירת תמונה מעגל דיגיטלי שבו נדרש לחצן לחיצה כדי להדליק נורית LED. אתה מחבר את המעגל כראוי, מחבר קצה אחד של כפתור הלחיצה לכניסה דיגיטלית ומארק לקצה השני. כאשר אתה סוף סוף מספק חשמל, אתה שם לב שה-LED נדלק ונכבה מבלי שתלחץ על המתג.
אם אי פעם צפית במצבים כאלה, סביר להניח ששכחת להוסיף נגד משיכה למעגל הדיגיטלי שלך. אז מה זה בעצם נגד משוך? איך זה עובד ואיך משתמשים באחד כזה?
מהו נגד משיכה?
נגד משוך הוא נגד שאתה מוסיף למעגל דיגיטלי כדי למנוע אותות לא רצויים שעלולים להפריע ללוגיקה או לתכנות של המעגל שלך. זוהי דרך להטות או למשוך קו קלט לחיוב או ל-VCC כאשר אף מכשיר פעיל אחר לא מניע את הקו. על ידי משיכת הקו ל-VCC, אתה למעשה מגדיר את מצב ברירת המחדל של הקו ל-1 או נכון.
הגדרת מצב ברירת המחדל של כל פיני הקלט חשובה כדי למנוע אותות אקראיים שנוצרים במהלך המצב הצף שלו. פין קלט נמצא במצב צף כאשר הוא מתנתק ממקור פעיל כגון הארקה או VCC.
נגדים למשוך למעלה משמשים בדרך כלל במעגלים דיגיטליים באמצעות מיקרו-בקרים ומחשבים עם לוח יחיד.
כיצד פועל נגד משוך במעגל
בעת שימוש במתג רגעי במעגל דיגיטלי, לחיצה על המתג תגרום למעגל להיסגר ולשדר נכון או גבוה אל המיקרו-בקר. עם זאת, ניתוק המתג לא בהכרח יעצור את פין הקלט מלשלוח אותות כאלה.
הסיבה לכך היא שחיתוך החיבור דרך מתג אומר שהוא כבר לא מחובר לשום דבר מלבד אוויר. זה גורם לקו להיות במצב צף, שבו אותות מהסביבה עלולים לגרום לסיכה להתרומם גבוה בכל רגע נתון.
כדי לעצור את רישום האותות התועים האלה למעגל שלך, תצטרך להזריק לקו הכניסה מספיק מתח כדי שהוא ימשיך להירשם גבוה כאשר הארקה לא מזוהה עוד. עם זאת, אינך יכול לחבר VCC ישירות לקו הקלט מכיוון שהמעגל יקצר ברגע שהמתג/חיישן מחבר את הקו לאדמה.
כדי להימנע מקצר במתח המשיכה, תצטרך להשתמש בנגד. קיום הנגד בעל הערך הנכון יבטיח שלקו הצף יהיה מספיק מתח כדי להעלות גבוה ואילו נמוך מספיק כדי לא לקצר את המעגל בטרם עת. כמות ההתנגדות תהיה תלויה בסוג ההיגיון שבו המעגל שלך משתמש.
הסבר על משפחות היגיון
כדי לחשב כראוי את ערך ההתנגדות של הנגד המשוך שלך, תצטרך לדעת באיזה סוג לוגי המעגל שלך משתמש כדי לפעול. משפחת הלוגיקה שבה משתמש המעגל שלך תכתיב את ערך ההתנגדות שנגד המשיכה שלך יזדקק לו.
יש כמה סוגים של היגיון. הנה כמה מהם:
נוֹטָרִיקוֹן |
שֵׁם |
מעגלים לדוגמה |
Min V פועל |
מקסימום V כבוי |
|---|---|---|---|---|
CMOS |
מוליך למחצה מתכת-אוקסיד משלים |
DSP, ADC, DAC, PPL |
3.5 |
1.5 |
TTL |
לוגיקה טרנזיסטור-טרנזיסטור |
שעונים דיגיטליים, דרייברים לד, זיכרון |
2.0 |
0.8 |
ECL |
לוגיקה משותפת של פולטים |
מכ"ם, לייזר, מאיצי חלקיקים |
-1.5 |
-1.8 |
DTL |
לוגיקה דיודה-טרנזיסטור |
כפכפים, רגיסטרים, מתנדים |
0.7 |
0.2 |
אם אינך בטוח באיזו משפחת לוגיקה אתה משתמש, סביר מאוד שהמעגל שלך משתמש במשפחות לוגיות CMOS או TTL, שכן ECL ו-DTL כבר מזמן מיושנים. סימון שבבים עם קידומות באמצעות "74" או "54" הם בדרך כלל שבבי TLL, בעוד שסימוני שבבים עם "CD" או "MC" מציינים שבב CMOS. אם אתה עדיין לא בטוח, תוכל לגלות בקלות באיזו משפחת לוגיקה הבקר שלך משתמש על ידי חיפוש מהיר של גיליון הנתונים שלו באינטרנט.
כיצד לחשב את ערך הנגד למשיכה
כעת, לאחר שאתה מבין את הסוגים השונים של משפחות לוגיקה ואת מתחי ההפעלה והכיבוי המינימליים שלהם, כעת נוכל להמשיך לחישוב ערכים עבור הנגד המשוך שלנו.
כדי לחשב את ערך הנגד הנכון, תזדקק לשלושה ערכים. המתח המינימלי של משפחת הלוגיקה שבה משתמש המעגל שלך, מתח האספקה של המעגל וזרם זליגת הכניסה, שתוכל למצוא בדף הנתונים או על ידי באמצעות מולטימטר.
ברגע שיש לך את כל המשתנים, תוכל פשוט לחבר אותם לנוסחה הבאה:
ערך התנגדות = (מתח אספקה - מתח לוגי גבוה) / זרם דליפת כניסה
לדוגמה, נניח שהמעגל שלך משתמש ב-TTL, וקו הקלט משתמש ב-100uA ב-5V. אנחנו יודעים ש-TTL צריך מינימום של 2V כדי להעלות גבוה ומקסימום של 0.8 וולט כדי להעלות נמוך. משמעות הדבר היא שהמתח המתאים היוצא מנגד המשיכה שלנו צריך להיות בין 3V ל-4V מכיוון שהמתח חייב להיות גבוה מ-2V אך לא גבוה ממתח האספקה שלנו שהוא 5V.
הערכים הנתונים שלנו יהיו:
- מתח אספקה = 5V
- מתח גבוה הגיוני = 4V
- זרם דליפת כניסה = 100μA או 0.0001A
עכשיו כשיש לנו את המשתנים, בואו נחבר אותם לנוסחה:
(5V - 4V) / 100μA = 10,000 אוהם
הנגד המשוך שלנו צריך להיות 10,000 אוהם (10 קילוהם או 10kΩ).
כיצד להשתמש בנגד משיכה במעגל
נגדי משיכה משמשים בדרך כלל במעגלים דיגיטליים כדי למנוע הפרעות לא רצויות בתכנות הדיגיטלי של המעגל. אתה יכול להשתמש נגדי משיכה אם המעגל הדיגיטלי משתמש במתגים וחיישנים כהתקני קלט. כמו כן, נגדי משיכה יהיו יעילים רק אם פיני הקלט מחוברים לאדמה. אם פיני הקלט מחוברים ל-VCC, ייתכן שתרצה להשתמש במנגדים נפתחים במקום זאת.
כדי להשתמש בנגד משיכה, תצטרך לאתר את קו הקלט שמתחבר להתקן קלט. לאחר איתור, תרצה לחשב כיצד הערך של הנגד שלך באמצעות הנוסחה שדנו קודם לכן. אם המעגל שלך לא באמת דורש דיוק רב, אתה יכול פשוט להשתמש בערכי נגד שנעים בין 1kΩ ל-10kΩ.
כעת, לאחר שיש לך את הנגד שלך עם הערך המתאים, אתה יכול למקם קצה אחד של הנגד המשוך ל-VCC וקצה אחד בין התקן הקלט ל-MCU. מזל טוב! עכשיו אתה יודע מה זה נגד משיכה וכיצד להשתמש באחד.
לחלק מהמיקרו-בקרים כגון לוחות Arduino, ו-SBCs כגון Raspberry Pi, יש נגדי משיכה פנימיים שתוכלו להפעיל בקוד במקום נגדי משיכה חיצוניים.
חיזוק הידע שלך באמצעות ניסיון
לסיכום, נגד משוך הוא מרכיב חשוב שיעזור להגן על המעגל שלך מהפרעות קרובות. על ידי הגדרת מצב ברירת המחדל של פין כניסה לגבוה, זה מונע מאותות אקראיים להפריע להיגיון או לתכנות של המעגל שלך. ועכשיו כשאתה יודע איך להשתמש באחד כזה, אולי תרצה לגבש את הידע החדש שלך על ידי יישומו לפרויקטים הבאים שלך.