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零電完全理解(10) タクトスイッチ
2012年09月09日 (日) | 編集 |
(※ニコニコ動画「零からの電子工作」シリーズは私の作ではなく、剣菱P氏という別の方です。私は動画を見て学ぶ側です。)



単なるスイッチの説明かと思ったら「プルアップ抵抗」「プルダウン抵抗」の解説がある大事な回でした。

零からの電子工作 第10回:タクトスイッチ
http://www.nicovideo.jp/watch/sm12894313



1)タクトスイッチとは。

10_1.jpg
押しボタン式のスイッチのこと。

10_2.jpg
スイッチの中身の構造。
ボタンを押すと、接点がつながる仕組み。



2)実験

10_3.jpg
実験回路。

10_4.jpg
押すと点く。



3)実験その2(プルダウン抵抗)


10_5.jpg
74HC04を、タクトスイッチを使って動かす。

スイッチを入れれば5Vで、1.
スイッチを離せば0Vで、0・・・となりそうだが、
このままではスイッチを0にしても0Vにならない。

スイッチがつながっていない状態の時に、
確実に0Vになるよう工夫する必要がある。

10_6.jpg
抵抗をつける。

スイッチを押していない状態では、グランドにつながって0V。
抵抗に電流を流すものがないので、電圧降下もない。入力も0V。


10_7.jpg
スイッチを入れると、5Vが流れる。
回路の手前の電源〜GND間にも電流が流れるが、わずかにしか流れないので問題ない。(分流の法則
この時の抵抗を「プルダウン抵抗」という。



4)プルアップ抵抗

10_8.jpg
抵抗とスイッチを逆につけると、プルアップ抵抗。
スイッチを押していない時、抵抗を通って電流が流れる。
スイッチを押すと、スイッチに無抵抗の電流が流れ、0V。



5)入力インピーダンス

一見、5Vの電源が、抵抗によって5V以下になるように思える。
しかし、入力もほぼ5Vになる。なぜか。

10_9.jpg
ICの内部に、抵抗の成分がはいっている。(入力インピーダンス
74HC04では、このインピーダンスが高い。


10_10.jpg
抵抗を二つ直列した場合で考えると、間の電圧は4.95Vでほとんど下がらない。



6)プルアップ抵抗の抵抗値を決める

10_11.jpg
電流が小さいと、ノイズの影響を受けやすくなり、問題。
また、IC内部に、コンデンサの成分も入っており、
スイッチの切り替え時に、コンデンサの充電時間分タイムラグが出る。
電流が大きすぎると、スイッチを入れた時に無駄な電流が流れてしまいもったいない。

10_12.jpg
目安としては1k~100kぐらいが良い。



7)実験

10_13.jpg
プルアップ抵抗がないと、入力電圧がわからなくなり、誤動作する。

10_14.jpg
20kのプルアップ抵抗を、10Mの抵抗に置き換えてみる。
プルアップ抵抗を大きくすると、分圧の効果がなくなり、誤動作する。
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