Pull-up und Pull-down Widerstände, einfach erklärt!
Pull heisst bekanntlich ziehen, up heisst rauf und down heisst runter. Ein Pull-up Widerstand zieht also etwas hinauf und ein Pull-down Widerstand zieht etwas hinunter. Ist doch super einfach, oder? Der eine zieht die elektrische Spannung hinauf und der andere zieht sie hinunter. Das Hinaufziehen geht dabei meistens bis zur Betriebsspannung und das Hinunterziehen auf GND.
Wofür brauchen wir aber diese Pull-up / Pull-down Widerstände?
Bei unseren Raspberry Pi und Arduinos haben wir ja Ein- und Ausgänge die sogenannten Pins. Diese müssen in einem definierten Zustand sein, um korrekt zu funktionieren z. B. HIGH oder LOW. Jetzt kann es aber durch Spannungsschwankungen oder hochfrequenten Einstreuungen umliegender Bauteile dazu führen, dass er Eingang kein eindeutiges HIGH oder LOW Signal anliegen hat und schaltet, obwohl er es noch gar nicht sollte.
Um den entgegenzuwirken, verwenden wir Pull-down und Pull-up Widerstände, aber schauen wir uns jetzt die verschiedenen Möglichkeiten genauer an.
Ohne Widerstand
+5V direkt
Bei diesem Beispiel verwenden wir keinen Widerstand und das birgt jetzt die Gefahr, dass am Eingang eine Spannung durch äussere Einflüsse anliegen könnte, die den Arduino schaltet. Der Kontakt hängt sozusagen in der Luft. Wenn der Taster gedrückt wird, liegen die +5V an und der Arduino schaltet einwandfrei.
GND direkt
Hier ist dasselbe Beispiel aber dieses Mal schalten wir zu GND. Auch hier hängt der Kontakt in der Luft. Wenn der Taster gedrückt wird, liegt GND an und der Arduino schaltet einwandfrei.
Pull-up Widerstand
Pull-up
Bei offenem Taster zieht der Widerstand den Eingang gegen +5V. Hier liegen definitiv “HIGH” an und deshalb wird dieser Widerstand Pull-up Widerstand genannt, weil der Widerstand den Eingang auf die Betriebsspannung raufzieht.
Bei geschlossenen Taster wird der GND mit dem Eingang verbunden. Die Spannung fällt komplett am Pull-up Widerstand ab und dadurch liegt am Eingang GND an und somit ein eindeutiges “LOW”.
Pull-down Widerstand
Pull-down
Bei offenem Taster zieht der Widerstand den Eingang gegen GND. Hier liegt definitiv 0V, also “LOW” an und deshalb wird dieser Widerstand als Pull-down Widerstand bezeichnet, weil der Widerstand den Eingang auf GND runterzieht.
Bei geschlossenen Taster wird +5V mit dem Eingang verbunden. Die Spannung fällt komplett am Pull-down Widerstand ab und dadurch liegt am Eingang +5V an und somit ein eindeutiges “HIGH”.
Pull-up oder Pull-down Widerstand, welchen nehme ich jetzt?
Es spielt eigentlich keine Rolle, ob wir einen Pull-up oder Pull-down Widerstand verwenden. Wenn man die Wahl hat, ob man gegen GND oder VCC schaltet, dann ist das eine Frage der Störsicherheit. Die bessere Wahl ist hier der Pull-up Widerstand, da er auch Batterie schonender ist als ein Pull-down Widerstand.
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