Стягивающие резисторы
Стягивающие резисторы используются в схемах рядом со входными контактами логических компонентов, которым важен только факт: подаётся ноль вольт (логический ноль) или не ноль (логическая единица). Примером являются цифровые входы Ардуино. Резисторы нужны, чтобы не оставить вход в «подвешенном» состоянии. Возьмём схему, указанную на рисунке 2:
Рис. 2. неправильное подключение кнопки
Мы хотим, чтобы, когда кнопка не нажата (цепь разомкнута), вход фиксировал отсутствие напряжения. Но в данном случае (рис. 2) вход находится в «никаком» состоянии. Он может срабатывать и не срабатывать хаотично, непредсказуемым образом. Причина тому — шумы, образующиеся вокруг: провода, действуют как маленькие антенны и производят электричество из электромагнитных волн среды. Чтобы гарантировать отсутствие напряжения при разомкнутой цепи, рядом с входом ставится стягивающий резистор (рис.3):
Рис. 3. Подключение кнопки, используя стягивающий резистор
Теперь нежелательный ток будет уходить через резистор в землю. Для стягивания используются резисторы больших сопротивлений (10 кОм и более). В моменты, когда цепь замкнута, большое сопротивление резистора не даёт большей части тока идти в землю: сигнал пойдёт к входному контакту. Если бы сопротивление резистора было мало (единицы Ом), при замкнутой цепи произошло бы короткое замыкание.
Делитель напряжения
Для того, чтобы получить из исходного напряжения лишь его часть используется делитель напряжения. Это схема, строящаяся на основе пары резисторов.
Рис. 4. Подключение делителя напряжения
В примере, на вход подаются стандартные 9 В. Но какое напряжение получится на выходе Vout? Или эквивалентный вопрос: какое напряжение покажет вольтметр?
Ток, протекающий через R1 и R2 одинаков, пока к выходу Vout ничего не подключено. А суммарное сопротивление пары резисторов при последовательном соединении:
Таким образом, сила тока протекающая через резисторы:
Теперь, когда нам известен ток в R2, рассчитаем напряжение вокруг него:
Или если оставить формулу в общем виде:
Так с помощью пары резисторов мы изменили значение входного напряжения с 9 до 5 В. Это простой способ получить несколько различных напряжений в одной схеме, оставив при этом только один источник питания.
Другое применение делителя напряжения — это снятие показаний с датчиков. Существует множество компонентов, которые меняют своё сопротивление в зависимости от внешних условий. Так термисторы меняют сопротивление от нуля до определённого значения в зависимости от температуры, фоторезисторы меняют сопротивление в зависимости от интенсивности попадающего на них света и т.д.
Если в приведённой выше схеме заменить R1 или R2 на один из таких компонентов, Vout будет меняться в зависимости от внешних условий, влияющих на датчик. Подключив это выходное напряжение к аналоговому входу Ардуино, можно получать информацию о температуре, уровне освещённости и других параметрах среды.
Значение выходного напряжения при определённых параметрах среды можно рассчитать, сопоставив документацию на переменный компонент и общую формулу расчёта Vout.
После изучения снов схемотехники, были изучены основы С/С++, т.к. язык программирования контроллера Intel Edison основан на C/C++.
Так как пульсометр достаточно сложный прибор, для работы с ним использовалась заранее написанная библиотека.