Resistores desplegables

Primero, olvida la resistencia de 100 Ω por ahora. No es necesario para el funcionamiento del botón, solo está ahí como protección en caso de que cometa un error de programación.

• Si se presiona el botón, P2 se conectará directamente a +5 V, por lo que se verá como un nivel alto, siendo "1".
• Si se suelta el botón, el +5 V ya no cuenta, solo hay 10 kΩ entre el puerto y la tierra.

El pin de E / S de un microcontrolador es de alta impedancia cuando se usa como entrada, lo que significa que solo fluye una pequeña corriente de fuga, generalmente mucho menor que 1 µA, que será el máximo de acuerdo con la hoja de datos. OK, digamos que es 1 µA. Luego, de acuerdo con la Ley de Ohm, esto causará una caída de voltaje de 1 µA \ $ \ veces \ $ 10 kΩ = 10 mV a través de la resistencia. Entonces, la entrada estará a 0.01 V. Eso es un nivel bajo, o un "0". Un típico microcontrolador de 5 V verá cualquier nivel inferior a 1,5 V como mínimo.

Ahora la resistencia de 100 Ω. Si accidentalmente creaba la salida del pin y la configuraba en un nivel bajo, al presionar el botón se producirá un cortocircuito: el microcontrolador fija 0 V en el pin y el interruptor +5 V en el mismo pin. Al microcontrolador no le gusta eso, y el IC puede estar dañado. En esos casos, la resistencia de 100 Ω debe limitar la corriente a 50 mA. (Lo que todavía es un poco demasiado, una resistencia de 1 kΩ sería mejor).

Dado que no fluirá la corriente en un pin de entrada (aparte de la baja fuga) casi no habrá una caída de voltaje a través de la resistencia.

El 10 kΩ es un valor típico para un pull-up o pull-down. Un valor más bajo le dará incluso una caída de voltaje más baja, pero 10 mV o 1 mV no hacen mucha diferencia. Pero hay algo más: si se presiona el botón, hay 5 V a través de la resistencia, por lo que fluirá una corriente de 5 V / 10 kΩ = 500 µA. Eso es lo suficientemente bajo como para no causar ningún problema, y de todos modos no mantendrá presionado el botón durante mucho tiempo. Pero puede reemplazar el botón con un interruptor, que puede estar cerrado durante mucho tiempo. Entonces, si hubiera elegido un menú desplegable de 1 kΩ, tendría 5 mA a través de la resistencia siempre que el interruptor esté cerrado, y eso es un desperdicio. 10 kΩ es un buen valor.

Tenga en cuenta que puede darle la vuelta para obtener una resistencia de levantamiento y cambiar a tierra cuando se presiona el botón.

Estoinvertirásulógica:presionarelbotónledaráun"0" en lugar de un "1", pero el trabajo es el mismo: al presionar el botón, la entrada será de 0 V, si suelta el botón, la resistencia conectará la entrada al nivel de +5 V (con una caída de voltaje despreciable).

Esta es la forma en que se hace normalmente, y los fabricantes de microcontroladores tienen esto en cuenta: la mayoría de los microcontroladores tienen resistencias de pull-up internas, que puede activar o desactivar en el software. Si utiliza el pull-up interno, solo necesita conectar el botón a tierra, eso es todo. (Algunos microcontroladores también tienen menús desplegables configurables, pero estos son mucho menos comunes).

Tenga en cuenta que el interruptor no es un dispositivo elegante que toma energía y crea una señal de salida; en lugar de ello, piense en él como un cable que solo está agregando o eliminando del circuito presionando el botón.

Si el interruptor está desconectado (no presionado), la única ruta posible para la corriente es desde P2 a través de ambas resistencias hasta tierra. Por lo tanto, el microcontrolador leerá un BAJO.

Si el interruptor está conectado (presionado):

• La corriente viaja desde la fuente de alimentación a través del interruptor

• Algunas corrientes viajan a través de la resistencia de 100 ohmios a P2 . El microcontrolador leerá ALTO.

• Una pequeña cantidad de corriente fluirá a través de la resistencia de 10 Kohm a tierra. Esto es básicamente un poder desperdiciado.

Tenga en cuenta que la resistencia de 100 ohmios está justo ahí para limitar la corriente máxima que va a P2 . Normalmente no se incluye en un circuito como este, porque la entrada P2 del microcontrolador ya es de alta impedancia y no consumirá mucha corriente. Sin embargo, incluir la resistencia de 100 ohmios es útil en caso de que su software tenga un error o un error lógico que haga que intente utilizar P2 como una salida. En ese caso, si el microcontrolador está tratando de conducir P2 low pero el interruptor está en corto y conectándolo a alto, posiblemente dañe el pin del microcontrolador. Para estar seguro, la resistencia de 100 ohmios limitaría la corriente máxima en ese caso.

Cuando presionas el botón, colocas un nivel lógico alto (+5 V) en la entrada. Pero si omite la resistencia y se suelta el botón, entonces el pin de entrada simplemente estará flotando, lo que en HCMOS significa que el nivel no está definido. Eso es algo que no quieres, por lo que debes bajar la entrada al suelo con la resistencia. Se requiere la resistencia porque de lo contrario, presionar el botón causaría un cortocircuito.

La entrada es de alta impedancia, lo que significa que casi no fluirá ninguna corriente a través de ella. La corriente cero a través de la resistencia significa voltaje cero a través de ella (Ley de Ohm), por lo que 0 V en un lado también será 0 V (o muy cerca) en el pin de entrada.

Esta es una forma de conectar un botón, pero también puede intercambiar la resistencia y el botón, de modo que la resistencia pase a +5 V y el botón a tierra. La lógica se invierte: al presionar el botón se obtendrá un nivel bajo en el pin de entrada. Sin embargo, esto se hace a menudo, ya que la mayoría de los microcontroladores tienen resistencias pull-up integradas, de modo que solo necesita el botón, la resistencia externa puede omitirse. Tenga en cuenta que es posible que tenga que habilitar el pull-up interno.

Consulte también esta respuesta .

La resistencia 10kohm se llama resistencia desplegable porque, cuando el nodo "verde" (al conectar las resistencias 100ohm y 10kohm) no está conectado a + 5V por el interruptor, ese nodo se pone a tierra (asumiendo una corriente baja a través de esa rama, obviamente). Cuando se cierra el interruptor, ese nodo gana un potencial de + 5V.

Esto se usa para controlar las entradas de los circuitos integrados lógicos (puertas AND, puertas OR, etc.), ya que estos circuitos se comportarán de manera errática si no hay un valor determinado en sus entradas (un valor de 0 o 1). Si deja la entrada de una puerta lógica flotante, la salida no se puede determinar de manera confiable, por lo que es recomendable aplicar siempre una entrada determinada (un 0 o un 1, de nuevo) a la entrada de la puerta. En este caso, P2 sería una entrada a una puerta lógica específica, y cuando el conmutador está abierto, tiene un valor de entrada de 0 (GND); cuando el interruptor está cerrado, tiene un valor de entrada de 1 (+ 5V).

La razón por la que se requiere la resistencia desplegable es que el microcontrolador es un dispositivo CMOS y, por lo tanto, el pin de entrada es, en última instancia, la puerta de un MOSFET.

Si su botón pulsador controlara una bombilla o un LED o un relé, no necesitaría una resistencia desplegable porque un circuito abierto estaría "apagado". Cuando se soltó el botón, la bombilla se apagaría porque no fluiría ninguna corriente.

Si su dispositivo fuera una verdadera pieza TTL como los chips lógicos originales de la serie 7400, no necesitaría la resistencia desplegable porque esas entradas serían transistores bipolares y cuando se soltara el botón, no fluiría corriente a través de la unión del emisor de base y el la entrada estaría "desactivada".

En contraste, la entrada de su microcontrolador es una compuerta MOSFET que actúa como un condensador. Cuando el voltaje de la compuerta es suficientemente alto, la entrada está "encendida". Eso sucede cuando se presiona el botón y la corriente fluye a través del resistor 100R hacia el microcontrolador. La compuerta se carga (muy rápidamente) como un condensador y la entrada se pone en "on". Ahora, ¿qué pasa cuando sueltas el botón? No más flujos de corriente. Pero, ¿qué significa eso para la entrada? Si no hay una resistencia desplegable, la carga en la puerta no tiene a dónde ir. El voltaje simplemente permanecerá allí cerca de 5 V y la entrada seguirá "encendida". La resistencia desplegable drena la carga de la compuerta, por lo que su voltaje cae por debajo del nivel de "encendido". Eso es lo que quiere asegurar que la entrada digital se considere "desactivada".

Puedes experimentar con esto conectando dos botones a tu pin de entrada. Amarre uno a 5V y uno a tierra. Cuando presione el botón 5V, la entrada se activará. Cuando lo sueltes, permanecerá encendido hasta que empujes el que está conectado a GND.

  

la corriente toma el camino de menor resistencia

No estoy seguro de dónde viene esta idea errónea común, pero de hecho está mal, ya que contradice directamente la ley de Ohm. La corriente toma todos los caminos posibles , inversamente proporcional a su resistencia. Si aplica 5V a una resistencia de 10k, 0.5mA fluirá a través de ella, independientemente de cuántas rutas alternativas (baja resistencia o de otro tipo) proporcione.

Por cierto, ese camino a través de la resistencia de 100 Ohm no es necesariamente la "resistencia mínima", ya que la resistencia no está conectada a tierra . Típicamente, conectaría esa resistencia a una entrada de MCU con una impedancia de > 10 MOhm, haciendo que la resistencia de 10k sea la ruta de menor resistencia.