Penjelasan heuristik dari penggunaan resistor pull-up (atau pull-down) diperlukan

Pertama, saya mengakui bahwa ada beberapa pertanyaan mengenai topik ini di forum, namun, jawabannya mengasumsikan terlalu banyak latar belakang pengetahuan elektronik untuk digunakan oleh pemula sejati (seperti saya). Karena itu, jika Anda memilih untuk menjawab, silakan batasi tanggapan Anda pada penjelasan heuristik (non-teknis).

Pemahaman saya tentang resistor pull-up, adalah untuk memastikan muatan yang konsisten pada saluran, yang bertentangan dengan saluran terputus, yang berpotensi menjadi korban medan listrik dan kemudian menghasilkan kebisingan. Kebisingan kemudian dapat diartikan sebagai sinyal input dan menyebabkan hasil yang tidak terduga dari perangkat Anda.

Pertanyaan 1) Apakah saya benar dalam pemahaman saya tentang tujuan resistor pull-up dan pull-down?

Pertanyaan 2) Bagaimana cara kerjanya? Bisakah seseorang memberikan metafora atau analogi untuk menggambarkan apa yang sebenarnya terjadi dengan arus listrik?

Pertama: Ya, pemahaman Anda pada dasarnya benar, selain masalah tegangan dan tidak mengisi daya.

Inilah analogi saya:

Pertimbangkan pintu ke rumah, dengan engsel yang sangat halus, dan tidak ada baut atau kait. Pintu itu begitu ringan dan sangat berengsel sehingga angin sepoi-sepoi akan menyebabkannya membuka dan menutup.

Sekarang tambahkan pegas pintu ringan ke pintu. Pegas menutup pintu, tetapi tidak terlalu kuat: dorongan lembut akan membukanya, dan membiarkannya pergi akan menyebabkan pintu menutup kembali.

Yang disebut " input mengambang " adalah seperti pintu itu - gangguan sekecil apa pun di bidang elektromagnetik, seperti angin di atas, akan menyebabkan input beralih secara acak antara buka dan tutup (rendah dan tinggi).

Tambahkan resistor pull-up (jika Anda ingin default menjadi "tinggi") atau resistor pull-down (jika Anda ingin menjadi "rendah"), dan pegas Anda ada di tempatnya.

Sekarang, tegangan eksternal yang diterapkan, seperti dorongan lembut, dapat mengatasi kecenderungan "tutup pintu" dari pegas / tarikan-x resistor - dan begitu dorongan dilepas, input kembali ke standar yang diinginkan .

Sebuah resistor bernilai rendah dalam penggunaan seperti itu adalah pegas yang benar-benar kaku - perlu dorongan yang lebih kencang untuk membuka, tetapi membukanya akan. Itu juga akan membanting menutup lebih cepat ketika dorongan dilepaskan.

Tarik ke atas / ke bawah melakukan tiga hal.

1, itu menstabilkan garis, dengan referensi tetap (V + untuk menarik ke atas, atau Gnd untuk menarik ke bawah, dalam banyak kasus). Garis tidak akan mengambang. Ini juga bisa dilakukan tanpa pull-up, dengan langsung menghubungkannya ke V + atau Gnd. Ini adalah masalah, yang diperbaiki bagian 2.

2, melindungi sirkuit. Jika sebuah garis terhubung langsung ke V +, dan kemudian itu juga terhubung ke Ground, Anda baru saja membuat hubungan pendek . Ini terjadi misalnya, jika pin mikrokontroler terhubung langsung ke V +, ditetapkan sebagai output dengan level logika rendah. Dengan resistor pull-up, Anda tidak lagi memiliki arus pendek, hanya beban kecil. Ini adalah keamanan yang Anda inginkan.

3, ini memungkinkan Anda untuk mengganti referensi di telepon, tanpa hubung singkat. Selain hanya sebagai tindakan pencegahan keamanan, ini adalah efek yang diinginkan. Beginilah cara mikrokontroler dapat membaca sakelar yang berubah dari tinggi ke rendah, atau rendah ke tinggi, saat ditekan. Ketika tombol yang terhubung ke Ground tidak ditekan, dengan pull-up mikrokontroler membaca status TINGGI. Setelah Anda menekan tombol, koneksi langsung ke ground menyebabkan keadaan berubah menjadi RENDAH, karena koneksi langsung lebih kuat daripada pull-up yang lemah. Kemudian kembali ke status TINGGI setelah tombol dilepaskan.

Analogi @AnindoGhosh tentang pintu ayun baik untuk bagian 1 (Pegas) dan 3 (Push). Untuk menambah itu, bagian 2 adalah pegas mencegah angin kencang membanting pintu engsel dan mengacaukan segala sesuatu di rumah Anda. Tanpa pegas (Pull-up / down), dan angin kencang (korsleting) dapat menghancurkan mikrokontroler atau menyebabkan baterai menjadi terlalu panas, terbakar, meledak.