Knop en schakelaar

Een knop of schakelaar is een component waarmee je een signaal kan doorgeven aan een microcontroller. Een knop (button) is een component dat je indrukt en weer loslaat terwijl een schakelaar (switch) een component is dat je in een bepaalde stand zet en daar laat staan.

In een knop zitten twee contacten die met elkaar verbonden worden wanneer je de knop indrukt. Hiermee kan je een stroombaan sluiten en een signaal doorgeven aan een microcontroller.

Knoppen

Knoppen zijn er in verschillende soorten en maten, de meest voorkomende zijn:

• drukknoppen
• tactiele knoppen
• schuifknoppen
• draaiknoppen

Knop-circuit zonder microcontroller

Mogelijk heb je op de middelbare school al een keer een aansluitschema gezien of getekend met een drukknop, en dat zag er waarschijnlijk uit zoals in het schema rechts.

In dit aansluitschema zie je een voeding (VCC1), welke is aangesloten aan een druk-knop (S1), welke weer is verbonden aan een rode LED (LED1), verbonden aan een weerstand (R1) en ten slotte is deze weer verbonden aan de voeding. Wanneer je de knop indrukt heb je dus een gesloten circuit en zou de LED moeten branden.

Aansluitschema voor een knop zonder microcontroller

Knop-circuit met microcontroller

We willen een knop zo aansluiten aan onze microcontroller dat wanneer we deze indrukken we dat kunnen herkennen in de software zodat we erop kunnen reageren.

Floating input

Wanneer je de onderstaande opstelling hiervan zou gebruiken met een microcontroller is het probleem dat wanneer je de knop niet indrukt je een open-circuit hebt waarvan de pin ‘floating’ is. Hierdoor is het extra gevoelig voor externe factoren.

Zo kan je een knop NIET aansluiten. Als de knop wordt ingedrukt is de pin floating, oftewel niet “hoog” (aan VCC) en niet laag (aan GND)

Omdat we werken met laag-voltage is het soms al voldoende om met je vinger in de buurt te komen van een pin om statische elektriciteit over te brengen en dus invloed uit te oefenen op een opstelling.

De correcte manier om een druk-knop te gebruiken is te zien in de volgende opstelling.

Een knop met een pull-down weerstand

Je ziet hier een ‘pull down’-opstelling (er is ook een ‘pull up’!). Wat hierbij belangrijk is, is dat aan de GPIO-pin (P1 in dit geval) twee routes lopen. Eén van deze wegen is dat de pin is aangesloten aan een weerstand welke verbonden is aan GND en de ander is een knop (S1) welke tussen de VCC in zit. Wat belangrijk is om te onthouden is dat stroom de weg kiest van de minste weerstand.

Wanneer je dus de knop (S1) wel indrukt zal de stroom lopen van VCC, via de knop naar pin 1.

Wanneer je de knop (S1) niet indrukt zal de stroom lopen van pin 1, over de weerstand naar GND. In dit geval zeggen we dat je de spanning ‘omlaag trekt’.

Oefening: pull-down weerstand

Nu het voorbeeld voor een pull-up circuit gegeven is, hoe zou je een pull-down circuit maken? Wat heeft dit voor een gevolgen?