3.9. Strömställare och pull-motstånd

GPIO-utgång driver extern hårdvara. GPIO-ingång är motsatsen: kameran läser spänningen på ett stift och rapporterar den som 0 eller 1. Den enklaste ingångsenheten är en strömställare – och att göra en sådan tillförlitligt avläsbar kräver en elektronikkomponent utöver själva strömställaren.

3.9.1. Strömställare och flytande ingångar

En strömställare är en mekanisk kontakt: två metallbitar som rör vid varandra när strömställaren är sluten och separeras när den är öppen. Elektriskt är det hela enheten. Det finns ingen spänningskälla inuti; en strömställare ensam ger bara ”ansluten” eller ”frånkopplad”.

Att koppla en strömställare direkt mellan ett GPIO-stift och jord innebär att stiftet är:

  • Vid 0 V när strömställaren är sluten (nu kopplad till jord).

  • Flytande när strömställaren är öppen (kopplad till ingenting).

Ett flytande stift har ingen definierad spänning. Ingången läser vad som än råkar finnas i närheten – överhörning från närliggande signaler, brus från matningen, till och med statisk elektricitet på ett finger nära ledningen. value() returnerar oförutsägbara blandningar av 0 och 1 många gånger per sekund.

3.9.2. Pull-up- och pull-down-motstånd

Lösningen är ett pull-motstånd: ett högohmigt motstånd (10 kΩ till 100 kΩ är typiskt) som binder ingången till en känd skena när strömställaren är öppen.

Två kretsscheman sida vid sida. Vänster: en pull-up-krets med ett motstånd från ingångsstiftet upp till matningen och en strömställare från ingångsstiftet ned till GND. Höger: en pull-down-krets med ett motstånd från ingångsstiftet ned till GND och en strömställare från ingångsstiftet upp till matningen.

Pull-up- (vänster) och pull-down-konfigurationer (höger) för en strömställaringång.

  • Pull-up. Motståndet binder ingången till matningsskenan. När strömställaren är öppen rinner bara en liten ström genom motståndet och stiftet läses som högt. När strömställaren är sluten kortsluter den stiftet till jord; stiftet läses som lågt. Motståndet begränsar den ström som annars skulle flöda från matning till jord genom den slutna strömställaren.

  • Pull-down. Spegelbilden: motståndet binder ingången till jord, och strömställaren ansluter till matningen. Öppen läses som låg, sluten läses som hög.

Pull-up är den vanligare konventionen – ”aktiv låg”-knappar. Själva MCU:n tillhandahåller inbyggda pull-up- och pull-down-motstånd som kan aktiveras med Pin.PULL_UP eller Pin.PULL_DOWN, vilket helt eliminerar det externa motståndet.