ماهي مقاومات الرفع وفائدتها

2 إجابتان

مقاومات الرفع

تعتبر بوابات المنطق الرقمي من الأجهزة الرئيسيّة في تكوين معالجات الأجهزة الإلكترونيّة المختلفة وأجهزة الحاسوب، وهي عبارة عن دارات إلكترونيّة تؤمن صلة وصل لنقل الطاقة في هذه الأجهزة، تحتوي البوابات المنطقية الحديثة وأجهزة التحكم المتكاملة وأجهزة التحكم الدقيقة على العديد من المدخلات تُسمى بالدبابيس، بالإضافة إلى مخرج واحد أو أكثر، ويمكن أن توجد في ثلاث حالات منطقية هي عالية الطاقة، ومنخفضة الطاقة، وعائمة (وجود مقاومة عالية)، وبالتالي يعتبر الضبط الصحيح لهذه المدخلات والمخرجات على مستوى طاقة معيّن (عالية الطاقة أو منخفضة الطاقة) شرط أساسي لعمل الدارات الرقمية، يتم تحقيق هذا الشرط باستخدام مقاومات الرفع.

يمكن تعريف مقاومات الرفع (Pull-up resistor) بأنها مقاومات تُستخدم بكثرة في الدوائر المنطقيّة لضمان مستوى طاقي محدد في دبوس ما تحت جميع الظروف، وتجنّب الوضع العائم العديم الفائدة في الدارة، حيث تحدث حالة المقاومة العالية عندما يترك الدبوس عائماً، ولا يتم سحبه إلى مستوى منطقي مرتفع أو منخفض، ولا يمكن اعتبار مقاومات الرفع نوع خاص من المقاومات، فهي مقاومات بسيطة ذات قيمة معيّنة متصلة بين مصدر الجهد (5 فولط عادةً) والدبوس المناسب، مما يؤدي إلى تحديد جهد الدخل أو الخرج في حالة عدم وجود إشارة، وتبلغ القيمة النموذجيّة لهذه المقاومة حوالي4,7 كيلو أوم ، إلا أنها يمكن أن تختلف من تطبيق لآخر، وذلك بالاعتماد على عاملين:

  • تبديد الطاقة: تلاحظ هذه النقطة في الدارات التي تطلّب استهلاك مستوى منخفض من الطاقة، وبالتالي فإن استخدام مقاومة الرفع سيؤدي إلى خفض مقاومة الدارة بشكل كبير، وتدفّق تيار عالي الطاقة وتسخين الجهار عند إغلاق المفتاح، يطلق على هذه الحالة بالرفع القوي ويتم تجنبها عندما يكون استهلاك الطاقة المنخفض من شروط عمل الجهاز.
  • جهد الدبوس: ترتبط هذه النقطة بشكل كبير مع التيار المتسرّب من الدبوس عندما يكون المفتاح غير مغلق، ونقول أن جهد الخل غير كافياً عندما تترافق القيمة المرتفعة لمقاومة الرفع مع تيار تسرّب كبير لدبوس الإدخال وتُسمى هذه الحالة بالرفع الضعيف، وبالتالي تعتمد القيمة الفعليّة لمقاومة الرفع على مقاومة دبوس الإدخال والتيار المتسرّب.

تطبيقات نموذجيّة لمقاومات الرفع:

  • تُستخدم مقاومات الرفع في الدارات الرقميّة والمتحكّمات الدقيقة، وفي توصيل العديد من المدخلات مع بعضها البعض وبالتالي تقليل عدد المكونات الخارجيّة اللازمة لهذه العمليّة.
  • يمكن استخدامها في الدارات المنطقية ثنائية القطب التي تعمل بتيار مستمر ثابت، وبالتالي تم ضبطها للحصول على ظروف مناسبة لاستمرار هذا التيار.
  • تُستخدم في تحويل الدارات التناظريّة إلى رقميّة، وبالتالي تؤمن إمكانيّة التحكم بالتيار المتدفّق، واستشعار مقاومته.
  • تُستخدم في أجهزة الحواسيب والأجهزة الإلكترونيّة الأخرى لتأمين تيار مناسب (وسط بين العالي والمنخفض) لعمل هذه الأجهزة دون إلحاق أي ضرر بمعالجاتها.
  • تُستخدم في تطبيق ناقل بروتوكول  12C، حيث يتم استخدام مقاومات الرفع للحصول على إمكانية استخدام الطرف الواحد كمدخل ومخرج في نفس الوقت.

أكمل القراءة

مقاومات الرفع Pull-up Resistor هي أحد أنواع المقاومات المستخدمة بكثرة في المتحكّمات الدقيقة المعروفة باسم Microcontrollers أو اختصارًا MCUs، بالإضافة إلى استخدامها على نطاقٍ واسع في المتحكّمات المنطقيّة ومختلف الأجهزة الرقميّة، ويكمن الهدف الرئيسيّ وراء استخدام المقاومات هو تصحيح التعويم Floating الناتج عن حالات عدم وجود دخل كهربائيّ في الدارة.

حيث أنّ البوابات المنطقيّة الرقميّة تُستخدم لتأمين الاتصال بين الدارات الإلكترونيّة والدارات المنطقيّة، وتحتوي هذه البوابات على دارات تكامليّة IC بالإضافة إلى وحدات تحكّم دقيقة والعديد من الأرجل Pins لتأمين الاتصال بالمآخذ، كما تحتوي البوابات أيضًا على مداخل ومخارج، وتُعتبر عمليّة تعيين هذه المدخلات والمخرجات بشكل صحيح عمليّة هامّة جدًا لضمان عمل الدارات الرقميّة بشكل سليم، وكما نعلم جميعًا فإنّ البوابات المنطقيّة تشكّل لبنة البناء الأساسيّة لأي دارة منطقيّة رقميّة، ويمكننا باستخدام البوابات الأساسيّة التي تشمل:

  • And.
  • Or.
  • Not.

البدء في تشكيل وتركيب دارات منطقيّة معقّدة تلبي أغراض كثيرة، وبما أنّ هذه البوابات تُعبّر عن حالة منطقيّة فكل من هذه البوابات تُعطي إحدى الحالتين المنطقيتين: الحالة 0 والحالة 1.

كل حالة منطقيّة تُمثّل مستوى مختلف من الجهد، فمثلًا الحالة 0 تُعبّر عن أي جهد كهربائيّ أقل من مقدار معيّن، بينما الحالة المنطقيّة 1 تُعبّر عن قيم أخرى للجهد الكهربائيّ، فعلى سبيل المثال: لنفرض لدينا مستويان من الجهد الكهربائيّ وهما 0 فولت و5 فولت، بالتالي الحالة المنطقيّة 0 تُعبّر عن قيمة الجهد 0 فولت، بينما الحالة المنطقيّة 1 تُعبّر عن قيمة الجهد 5 فولت، ولكن في حال كانت المدخلات للبوابة المنطقيّة أو الدارة المنطقيّة لا تقع ضمن نطاق المستشعرات (مثل قيمة جهد 12 فولت في مثالنا السابق) سيؤدّي ذلك إلى خطأ وخلل في عمل الدارة المنطقيّة.

مقاومات الرفع وفائدتها

ولكن الأمر ليس بهذه البساطة بسبب ما يُعرف بالتعويم Floating وهو ما يدفعنا لاستخدام مقاومات الرفع، ولشرح مصطلح التعويم بشكل أفضل لنأخذ مثالًا بسيطًا، لكن يجب عليك أن تعرف أولًا أنّه في حال كان لدينا متحكّم دقيق مزوّد بمدخل، فإن لم تقم بتوصيل أي شيء إلى هذا المدخل سيقوم البرنامج الخاص بالمتحكّم بقراءة حالة هذا المدخل، ولكن من الممكن أن يقرأ البرنامج حالة المدخل على أنّه High أي أنّ المدخل موصول مع مصدر جهد VCC.

ومن المحتمل أيضًا أن يقرأ البرنامج حالة المدخل على أنّها Low أي أنّ المدخل موصول مع خط الأرض Ground، وبالتالي هذه حالة محيّرة يُطلق عليها اسم التعويم، ومن أجل منع حدوث هذه الحالة غير المرغوبة التي تتخلّلها الحيرة والشكل نستخدم مقاومات الرفع المعروفة بمقاومات الخفض Pull-down resistor) وذلك لضمان قراءة حالة المنفذ على نحو دائم، ومعرفة حالته سواء مرتفع أو منخفض، والتي يمكن أن تتغيّر نتيجة للتداخلات من البيئة المحيطة والتي ينتج عنها التبديل العرَضي للمدخلات، لذلك تُربط جميع المدخلات غير المتّصلة (المدخلات العائمة) مع إحدى الحالتين المنطقيتين 0 أو 1 حسب ما تقتضيه الدارة، وبالتالي تكون الحالة المنطقيّة الافتراضيّة للمداخل العائمة إما 1 (High) أو 0 (Low) وذلك يعتمد على كون الدارة مفتوحة أو مغلقة، والتي بدورها تحقق وظيفة الإخراج المناسبة للبوابة.

أكمل القراءة

هل لديك إجابة على "ماهي مقاومات الرفع وفائدتها"؟