В этой статье мы поговорим о резисторах. Подтягивающем (стягивающем) резисторе и о токоограничивающем резисторе.

Зачем они нужны, для чего используются, почему нам все это надо и что со всем этим делать.

Статья как всегда для "чайников", для тех кто хочет разобраться со всем этим и понять зачем, почему именно так и вообще как это работает

Написано простыми славами для непрофессионалов.

Подтягивающий (стягивающий) резистор — резистор, включённый между проводником, по которому распространяется электрический сигнал, и питанием или землей.

Обычно говорят подтягивающий резистор для всех случаев, стягивающий резистор употребляется мало.

Бывают

• подтягивающий (подтягивающий вверх, подтягивающий к питанию, pull-up resistor)

• стягивающий (подтягивающий вниз, подтягивающий к земле, pull-down resistor)

Сейчас, да и раньше то же, активно используется цифровая техника, а техника на то и цифровая, что бы любить цифру. А их у техники всего две 0 и 1, ноль и один, высокий и низкий уровни, HIGH или LOW, есть сигнал, нет сигнала, белое и черное, холодное и горячее, доброе и злое, тьфу не туда понесло. Так в мире цифры принято, там все просто и дискретно, но вмешивается во все это подлый, реальный мир. И появляется не то и не другое, состояние неопределенности, третье состояние, состояние Z. Провод свободно висящий в воздухе ловит электромагнитные помехи, в него попадают лучи из глубин космоса и так далее и тому подобное и на нем хаотически то появляются, то пропадают различные потенциалы. Формируется неопределённое состояние - состояние Z, не то и не другое, третье состояние, но у нас тут не квантовая физика, мы любим определенность. Так вот, такого состояния не должно быть!

Рассмотрим простейшие примеры как убрать это плохое, неопределенное соcтояния Z.

Подсоединим кнопку к одному из пинов, неважно к какому.

И вот тогда на пине при замыкании кнопки появится +5 вольт, все хорошо.

Или так, тогда на пине при замыкании кнопки будет земля, отлично.

Но! Провода помеченные стрелочками довольно длинные и выступаю в роли антенн ловя на себя электромагнитные помехи и на них формируется потенциал, но вот какой сказать никто не может, он не определен и постоянно меняется, ни то ни се - состояние Z

Для того что бы было определенное состояние присоединим провода к плюсу или к минусу и на проводах будет постоянство положительный или отрицательный заряд.

Вот так (внимание эти схемы не правильные не повторяйте их!)

Или так

Все хорошо на проводах сформировалось постоянный потенциал плюс или минус. В одном случае минимальные токи которые формируются из за наводок в проводе стекают в землю, на проводе, а значит и на пине появляется однозначно минус и это хорошо. В другом случае при подключении к плюсу полностью заглушаются, нивелируются большим потенциалом положительного напряжение и на проводе, а значит и на пине однозначно появляется напряжение, плюс, что есть хорошо.

Но посмотрим, что произойдет при замыкании кнопки - а произойдет короткое замыкание между минусом (землей ) и плюсом.

Не делайте так! Короткое замыкание хоть оно и короткое, но это плохо!

Что же сделать что бы его, этого короткого замыкания не было? Правильно, подключить сопротивление, что бы оно - сопротивлялось. Сопротивление подключим между землей и 5 вольтами. Тогда при замыкании кнопки сопротивление начнет, правильно, сопротивляется протеканию тока и ток пойдет по пути наименьшего сопротивления т. е. на пин.

Выглядеть это будет так

Или так

В первом случае мы подтянули к земле.

Во втором подтянули к питанию или стянули к питанию.

Какое же резистор выбрать, как рассчитать?

А расчёт ведется исходя из максимально протекающего тока через пин.

Например, для:

• ESP это 12 мА (0,012А) по закону великого и ужасного Ома R=U/I; R=3.3/0.012=275 Om

• Arduino Uno это 50 мА (0,05А)R=5/0.05=100 Om

В то же время, чтобы стягивающий или подтягивающий резистор, не оказывал влияния на остальные участки цепи при замыкании (эффект делителя напряжения), рекомендуется выбирать намного больший номинал 1 кОм-10 кОм.

Итак подтягивающий резистор должен быть в районе 1кОм-10 кОм.

Токоограничивающий резистор

Служит для защиты входа/выхода микроконтроллера по току

Сопротивление этого резистора таково, что падение напряжения на нем не влияет на напряжение на входе контроллера. Этот резистор и входной резистор микроконтроллера образуют делитель напряжения, следовательно, его значение может быть довольно большим. Для большинства входов можно использовать значения от 100 Ом и до 10 кОм.

Я использовал резистор от 200 Oм до 2 кОм

Подключаем этот резистор вот так

Общая схема будет такая

Или такая

Встроенные резисторы

Подтягивающие резисторы могут быть встроены в микроконтроллеры и называются они внутрисхемные подтягивающие резисторы

Программирование осуществляется следующим образом.

//двумя командами

pinMode(pin, INPUT); // настроить пин на ввод

digitalWrite(pin, HIGH); // включить подтягивающий резистор

// или одной командой

pinMode(pin,INPUT_PULLUP); // назначаем режим работы пина- вход с подтяжкой

Ардуино

Микроконтроллер Atmega имеет программируемые встроенные подтягивающие к питанию резисторы 20 кОм.

ESP8266

На самом (в самом) чипе подтягивающих резисторов нет

Они есть на отдельных модулях, например:

• WeMos D1 Mini Pro

D3 и D4 подтянуты к плюсу, D8 стянут на минус

• NODEMCU (на основе 12E)

• Adafruit Feather Huzzah ESP8266

Подтягивающие резисторы GPIO: 0, 2, 4, 5, 12, 13, 14, 15