ما هو سحب المقاومة وكيف تستخدمه؟

صورة تصنع دائرة رقمية حيث يلزم وجود زر ضغط لتشغيل مؤشر LED. تقوم بتوصيل الدائرة بشكل صحيح ، وتوصيل أحد طرفي زر الدفع بإدخال رقمي والأرضي بالطرف الآخر. عندما تقوم أخيرًا بتزويد الطاقة ، ستلاحظ أن مؤشر LED يضيء وينطفئ دون الضغط على المفتاح.

إذا سبق لك أن لاحظت مثل هذه المواقف ، فمن المحتمل أنك نسيت إضافة مقاوم سحب إلى دائرتك الرقمية. إذن ما هو بالضبط المقاوم الانسحاب؟ كيف يعمل وكيف تستخدمه؟

ما هو مقاوم الانسحاب؟

مقاوم السحب هو المقاوم الذي تضيفه إلى دائرة رقمية لتجنب الإشارات غير المرغوب فيها والتي قد تتداخل مع منطق الدائرة أو البرمجة. إنها طريقة لتحيز أو سحب خط الإدخال إلى الموجب أو VCC عندما لا يوجد جهاز نشط آخر يقود الخط. من خلال سحب الخط إلى VCC ، يمكنك تعيين الحالة الافتراضية للخط بشكل فعال على 1 أو true.

يعد تعيين حالة افتراضية لجميع دبابيس الإدخال أمرًا مهمًا لتجنب الإشارات العشوائية التي يتم إنشاؤها أثناء حالة الطفو. يكون دبوس الإدخال في حالة عائمة عند فصله عن مصدر نشط مثل الأرض أو VCC.

تُستخدم مقاومات السحب عادةً في الدوائر الرقمية باستخدام ميكروكنترولر وأجهزة كمبيوتر أحادية اللوحة.

كيف يعمل المقاوم الانسحاب في الدائرة

عند استخدام مفتاح مؤقت في دائرة رقمية ، سيؤدي الضغط على المفتاح إلى إغلاق الدائرة ونقلها بشكل صحيح أو مرتفع إلى وحدة التحكم الدقيقة. ومع ذلك ، لن يؤدي فك ارتباط المفتاح بالضرورة إلى إيقاف دبوس الإدخال عن إرسال مثل هذه الإشارات.

هذا لأن قطع الاتصال من خلال مفتاح يعني أنه لم يعد متصلاً بأي شيء سوى الهواء. يؤدي هذا إلى أن يكون الخط في حالة عائمة ، حيث يمكن للإشارات الواردة من البيئة أن تتسبب في رفع الدبوس عالياً في أي لحظة.

لإيقاف هذه الإشارات الضالة من التسجيل في دائرتك ، سيتعين عليك حقن خط الإدخال بجهد كافٍ حتى يستمر في التسجيل عالياً عندما لا يتم اكتشاف الأرض. ومع ذلك ، لا يمكنك توصيل VCC مباشرة بخط الإدخال لأن الدائرة ستقصر بمجرد أن يربط المفتاح / المستشعر الخط بالأرض.

لتجنب قصر جهد السحب ، ستحتاج إلى استخدام المقاوم. سيضمن الحصول على المقاوم القيمة الصحيحة أن الخط العائم سيحتوي على جهد كافي للارتفاع العالي بينما يكون منخفضًا بدرجة كافية حتى لا يقصر الدائرة قبل الأوان. يعتمد مقدار المقاومة على نوع المنطق الذي تستخدمه دائرتك.

شرح عائلات المنطق

لحساب قيمة المقاومة لمقاوم السحب بشكل صحيح ، ستحتاج إلى معرفة نوع المنطق الذي تستخدمه دائرتك للعمل. ستحدد عائلة المنطق التي تستخدمها دائرتك قيمة المقاومة التي يحتاجها مقاوم الانسحاب.

هناك عدة أنواع من المنطق. فيما يلي عدد قليل منهم:

إذا لم تكن متأكدًا من عائلة المنطق التي تستخدمها ، فمن المحتمل جدًا أن دائرتك تستخدم مجموعات منطق CMOS أو TTL ، لأن ECL و DTL قد عفا عليهما منذ فترة طويلة. عادةً ما تكون علامات الرقائق ذات البادئات باستخدام "74" أو "54" رقائق TLL ، بينما تشير علامات الرقائق باستخدام "CD" أو "MC" إلى شريحة CMOS. إذا كنت لا تزال غير متأكد ، فيمكنك بسهولة معرفة عائلة المنطق التي تستخدمها وحدة التحكم الخاصة بك عن طريق إجراء بحث سريع عن ورقة البيانات الخاصة بها عبر الإنترنت.

كيفية حساب قيمة المقاوم الانسحاب

الآن بعد أن فهمت الأنواع المختلفة للعائلات المنطقية والحد الأدنى من جهد التشغيل والحد الأقصى للجهد الكهربائي ، يمكننا الآن المضي قدمًا في حساب قيم المقاوم الخاص بنا.

لحساب قيمة المقاوم الصحيحة ، ستحتاج إلى ثلاث قيم. الحد الأدنى لجهد عائلة المنطق التي تستخدمها دائرتك ، وفولطية إمداد الدائرة ، وتيار تسرب الإدخال ، والذي يمكنك العثور عليه في ورقة البيانات أو بواسطة باستخدام مقياس متعدد.

بمجرد حصولك على جميع المتغيرات ، يمكنك ببساطة توصيلها بالصيغة التالية:

قيمة المقاومة = (جهد الإمداد - الجهد المنطقي العالي) / تيار تسرب الدخل

على سبيل المثال ، لنفترض أن دائرتك تستخدم TTL ، وأن خط الإدخال يستخدم 100uA عند 5 فولت. نحن نعلم أن TTL تحتاج إلى 2 فولت كحد أدنى للارتفاع و 0.8 فولت كحد أقصى للرفع إلى مستوى منخفض. هذا يعني أن الجهد المناسب الذي يخرج من المقاوم للسحب يجب أن يكون بين 3 فولت و 4 فولت لأن الجهد يجب أن يكون أعلى من 2 فولت ولكن ليس أعلى من جهد الإمداد لدينا وهو 5 فولت.

ستكون قيمنا المعطاة:

• مصدر التيار = 5 فولت
• منطق الجهد العالي = 4 فولت
• تيار تسرب الإدخال = 100μA أو 0.0001A

الآن بعد أن أصبح لدينا المتغيرات ، دعنا نعوض بها في الصيغة:

(5 فولت - 4 فولت) / 100 ميكرو أمبير = 10000 أوم

يجب أن يكون المقاوم للسحب 10000 أوم (10 كيلو أوم أو 10 كيلو أوم).

كيفية استخدام المقاوم للسحب في الدائرة

تُستخدم مقاومات السحب عادةً في الدوائر الرقمية لتجنب التداخل غير المرغوب فيه مع البرمجة الرقمية للدائرة. يمكنك استخدام مقاومات السحب إذا كانت الدائرة الرقمية تستخدم مفاتيح وأجهزة استشعار كأجهزة إدخال. أيضًا ، لن تكون مقاومات السحب فعالة إلا إذا كانت دبابيس الإدخال متصلة بالأرض. إذا كانت دبابيس الإدخال متصلة بـ VCC ، فقد ترغب في استخدام المقاومات المنسدلة بدلاً من ذلك.

لاستخدام مقاوم سحب ، ستحتاج إلى تحديد موقع خط الإدخال الذي يتصل بجهاز الإدخال. بمجرد تحديد الموقع ، سترغب في حساب كيفية قيمة المقاوم باستخدام الصيغة التي تمت مناقشتها سابقًا. إذا كانت دائرتك لا تتطلب الكثير من الدقة حقًا ، فيمكنك ببساطة استخدام قيم المقاوم التي تتراوح من 1kΩ إلى 10kΩ.

الآن بعد أن أصبح لديك المقاوم الخاص بك بالقيمة المناسبة ، يمكنك وضع أحد طرفي المقاوم القابل للسحب على VCC وطرف واحد بين جهاز الإدخال ووحدة MCU. تهانينا! أنت تعرف الآن ما هو مقاوم الانسحاب وكيفية استخدامه.

تحتوي بعض المتحكمات الدقيقة مثل لوحات Arduino و SBCs مثل Raspberry Pi على مقاومات سحب داخلية يمكنك تشغيلها في الكود بدلاً من مقاومات السحب الخارجية.

ترسيخ معرفتك من خلال الخبرة

باختصار ، يعد المقاوم للسحب مكونًا مهمًا للمساعدة في حماية دائرتك من التداخلات القريبة. من خلال ضبط الحالة الافتراضية لدبوس الإدخال على ارتفاع ، فإنه يمنع الإشارات العشوائية من التداخل مع منطق أو برمجة دائرتك. والآن بعد أن عرفت كيفية استخدام واحدة ، قد ترغب في ترسيخ معرفتك المكتشفة حديثًا من خلال تطبيقها على مشاريعك التالية.