¿Qué es una resistencia push-up / pull-up? [duplicar]

"Pull-up" se usa más a menudo en el diseño de circuitos que "push-up". Pero me imagino que cualquiera te entendería de cualquier manera.

La resistencia de pull-up no está aumentando el voltaje. Simplemente está conectando el suministro de 5 V que ya existe al pin de entrada digital del Arduino. Los pines de entrada digital están diseñados para tener una resistencia interna muy alta, por lo que muy poca corriente fluirá hacia el pin. Si fluye muy poca corriente a través de una resistencia, el voltaje en ambos lados de la resistencia será aproximadamente el mismo. Así que R1 tendrá aproximadamente 5V en ambos lados. Eso significa, lo más importante, que el voltaje en el pin de entrada será de 5 V cuando no se presione el interruptor.

Nota: las flechas representan el flujo actual.

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

Cuando el Arduino mide el estado del pin de entrada digital, solo puede elegir una de las dos opciones: alta o baja. Algunos dispositivos externos deben estar conectados a ese pin (en su caso, un interruptor) para aplicar un alto voltaje o un bajo voltaje.

Pero, ¿y si no hay nada conectado al pin? Podría sentirse tentado a decir que debería leerse como un voltaje bajo. Desafortunadamente, eso no es correcto. Llamamos a esta condición "flotante". El pin no está siendo impulsado activamente alto o bajo por un dispositivo externo, por lo que simplemente está flotando en un estado desconocido. Esto es peligroso porque el Arduino aún debe elegir alto o bajo cuando mide el pin. No puede elegir "ninguno" como opción. ¿Cuál elegirá? Quién sabe. De hecho, el pasador de metal físico actuará como una pequeña antena y puede verse afectado por cualquier campo electrostático cercano. El simple hecho de mover la mano cerca del chip puede hacer que cambie de estado de forma esporádica. Moraleja de la historia: NUNCA deja una entrada digital flotante.

El único trabajo de la resistencia de pull-up es evitar que el pin flote cuando no se presiona el interruptor.

Una vez que se presiona realmente el interruptor, la fuente de alimentación de 5 V tiene un camino a tierra a través de la resistencia de pull-up y el interruptor cerrado. Pero la resistencia limitará la corriente a una cantidad razonable, lo que evita un cortocircuito a tierra. Usando la Ley de Ohm, el voltaje en la parte inferior de la resistencia ahora será muy cercano a 0V. Ya que ahí es donde se conecta el pin de entrada digital, el Arduino leerá un voltaje bajo. Ahora el firmware programado en el Arduino puede leer con seguridad el estado del pin de entrada digital y determinar cuándo se está presionando el botón.

^{simular este circuito}

Entonces, ¿por qué no simplemente conectamos el suministro de 5 V directamente al pin de entrada digital y renunciamos a la resistencia de pull-up? Como indicaste en tu pregunta, esto causará que la fuente de alimentación de 5 V se ponga en corto a tierra cuando se presiona el interruptor. Dependiendo de cuán grande sea la fuente de alimentación, podría causar un flujo masivo de corriente a través del interruptor. Podría dañar la fuente de alimentación y posiblemente derretir el botón. Como mínimo, la fuente de alimentación se apagará o se apagará y la salida de la fuente caerá a casi cero. Si la fuente de alimentación tiene inteligencia, simplemente se apagará. Entonces, sí, un corto a tierra es un problema grave a "solo 5V".

^{simular este circuito}

El término correcto es pull up. Nunca he oído hablar de push up, pero supongo que significa lo mismo.

1. Un pin flotante es uno que no tiene voltaje asociado. Un trozo de cable no conectado a nada está flotando.

2. Vea a continuación.

3. Este es complicado. Depende del contexto. Y por el aspecto de su pregunta, un cortocircuito puede significar que un voltaje está cortocircuitado a tierra. ESTO es malo. Muy mal. NO haga esto. Incluso 1V en corto al suelo es malo sin una resistencia.

Puede pensar en una fuente de voltaje como un voltaje fijo con corriente variable. Lo que significa que el suministro dará tanta corriente como sea necesario para mantener ese 5V.

El problema con el cortocircuito de los voltajes a tierra es que la fuente desea proporcionar algo de voltaje (con respecto a la tierra). Pero la salida de voltaje es 0V (debido a que está conectada a tierra). Entonces, ¿qué hace la fuente de alimentación para llegar a su nivel de voltaje? Aumenta la corriente. La corriente aumenta, pero la tensión sigue siendo 0, por lo que sigue aumentando y aumentando. Otros circuitos no podrán manejar esto, y se calientan y soplan. Los rastros de PCB o los cables que está utilizando no pueden manejar esto, por lo que se calientan, se incendian o simplemente se rompen.

¿Cómo solucionas este problema? Agregue algo intermedio para controlar el valor actual y seguro. Agregue una resistencia (que es la respuesta a # 2).

Al agregar una resistencia, la fuente no tiene que dar una corriente infinita (o prácticamente, cuál es su límite) porque la resistencia dice "¡Oye! ¡Reduce la velocidad!".

Dado que otros se han dirigido a la resistencia de pullup, solo resaltaré los peligros de un mero 5v.

Hace un tiempo, rasqué una vieja computadora solar y mantuve la fuente de alimentación por un tiempo. Tenía salida 5v. Accidentalmente lo corté. Los más de 100 amperios que fluyen a través del arco corto devoran el punto de contacto alrededor de 1/8 de pulgada antes de que los fusibles se derritan.

Entonces, ¿qué pasó? Fue una fuente de alimentación grande clasificada para más de 100 amperios a 5 voltios durante el funcionamiento normal. A medida que la resistencia disminuyó, la corriente aumentó hasta que comenzó la corrosión del arco del contacto de cobre y excedió la corriente nominal de la fuente de alimentación por un margen lo suficientemente grande como para fallar. Recuerde que si \ $ i = {v \ over r} \ $ y \ $ v = 5 \ $ entonces \ $ \ lim_ {r \ to0} {5 \ over r} = \ infty \ $ Afortunadamente, existen otros límites en la corriente.

La respuesta más simple a la pregunta anterior es "se agrega una resistencia de levantamiento solo para mantener el pin en un estado particular en lugar de estar en un estado flotante". Esto se debe a que cuando el pin está flotando, la deriva marginal en el voltaje de alta impedancia puede considerar que está en un estado particular (alto o bajo). Así que siempre prefiero tener una resistencia de pull-up para tales pines.