[GPIO] Pull-Up/Down Widerstände Verständissproblem

  • Hallo zusammen,
    nachdem ich nun etliche Foren, Blogs, etc. durchforstet und dort keine zufriedenstellenden Antworten gefunden habe, habe ich mich nun entschlossen mich hier anzumelden, um Klarheit in Bezug auf die RPi GPIO Pins zu bekommen.
    Während meiner Suche haben sich sogar noch zusätzliche Fragen angestaut.. :blush:


    Es ging damit los, dass ein Schalter (für eine LED (Anleitung nach einem Buch)) in einen Stromkreis für den RPi integriert werden sollte.


    Was ich nun weiß (bzw. einfach nur immer lese):
    Pull-Up/Down Widerstände sollen einen Pin auf einen bestimmten Pegel "ziehen", wobei Pegel anliegende Spannung bedeutet. Der Grund ist, dass ein Pin, der nicht im Stromkreis integriert ist einen unbestimmten Pegel hat.
    -> hier ergibt sich für mich die Frage: Wenn Pegel = Spannung, wie kann dann ein nicht angesteuerter Pin eine unbestimmte Spannung/Pegel haben. Der müsste doch dann in jedem Fall bei Null liegen oder irre ich hier?


    Die vorgegebene Schaltung entsprich dabei der hier (Bild bei Pull-Down Widerstand):
    http://rn-wissen.de/wiki/index…ullup_Pulldown_Widerstand
    Wenn der Taster nun gedrückt wird, fließt nun eine Strom zwischen Pin und Spannungsquelle, soweit klar (oder fließt gar kein Strom, sondern es liegt dann bloß eine Spannung am Pin an?).
    Jedoch wird ohne einen Widerstand doch ein Kurzschluss erzeugt oder etwa nicht?


    Das nächste Problem ist der Pull-Up Widerstand auf der selben Internetseite.
    Dieser geringe Strom, der über den Widerstand fließt, reicht bereits aus ein "High" zu erzeugen?
    Oder anderer Gedanke: Wenn die ganze Spannung am Widerstand abfällt, wie kann am Pin dann ein "High" entstehen?
    Und was ist, wenn der Taster gedrückt wird? Dann fließt der Strom (mit gleicher Spannung) doch trotzdem noch zum Pin, er teilt sich eben bloß auf.



    Wie ihr seht, herrscht bei mir extreme Verwirrung. Ich hoffe jemand hat einen Rat für mich:helpnew:
    Vielen Dank bereits im voraus!


  • Was ich nun weiß (bzw. einfach nur immer lese):
    Pull-Up/Down Widerstände sollen einen Pin auf einen bestimmten Pegel "ziehen", wobei Pegel anliegende Spannung bedeutet. Der Grund ist, dass ein Pin, der nicht im Stromkreis integriert ist einen unbestimmten Pegel hat.
    -> hier ergibt sich für mich die Frage: Wenn Pegel = Spannung, wie kann dann ein nicht angesteuerter Pin eine unbestimmte Spannung/Pegel haben. Der müsste doch dann in jedem Fall bei Null liegen oder irre ich hier?


    Ja, aber woher sollen die Null Volt herkommen, wenn es nicht festgelegt wird. So ein Eingang ist grundsätzlich offen und der Anwender kann ihn nach seinen Anforderungen beschalten.


    Wenn er offen bleibt, dann schwingt der Eingang undefinierbar hin und her. Deshalb legt man ihn an ein Potential, welches man im Grundzustand erwartet.



    Die vorgegebene Schaltung entsprich dabei der hier (Bild bei Pull-Down Widerstand):
    http://rn-wissen.de/wiki/index…ullup_Pulldown_Widerstand
    Wenn der Taster nun gedrückt wird, fließt nun eine Strom zwischen Pin und Spannungsquelle, soweit klar (oder fließt gar kein Strom, sondern es liegt dann bloß eine Spannung am Pin an?).


    Nach Möglichkeit will man da keinen großen Strom. Deshalb liegt da ein Widerstand zwischen Vcc und Pin.


    Jedoch wird ohne einen Widerstand doch ein Kurzschluss erzeugt oder etwa nicht?


    Bei einem Eingang? Nein.


    Das nächste Problem ist der Pull-Up Widerstand auf der selben Internetseite.
    Dieser geringe Strom, der über den Widerstand fließt, reicht bereits aus ein "High" zu erzeugen?


    Ja. Es soll kein großer Strom fließen, sondern nur eine Spannung anliegen.


    Oder anderer Gedanke: Wenn die ganze Spannung am Widerstand abfällt, wie kann am Pin dann ein "High" entstehen?


    Ich verrate Dir das Geheimnis. Aber psst, nicht weitersagen.
    Der Eingangswiderstand im Eingang sollte möglichst groß sein. So Richtung unendlich. Das wäre optimal. Jetzt teilt sich die Spannung am äußeren und inneren Widerstand auf. Preisfrage: An welchem Widerstand fällt die größte Spannung ab?



    Und was ist, wenn der Taster gedrückt wird? Dann fließt der Strom (mit gleicher Spannung) doch trotzdem noch zum Pin, er teilt sich eben bloß auf.


    Der Strom wird den Weg des geringsten Widerstands nehmen.

    Edited once, last by PatrickS ().

  • Quote from schafsmensch


    bei Pull-Down Widerstand:
    ...
    Wenn der Taster nun gedrückt wird, fließt nun eine Strom zwischen Pin und Spannungsquelle, soweit klar (oder fließt gar kein Strom, sondern es liegt dann bloß eine Spannung am Pin an?).


    Nein, es fließt ein Strom durch den Widerstand nach Masse. Durch den gedrückten Taster, der jetzt einen Kurzschluss darstellt, ist am Eingangs-PIN die volle Spannung (H-Pegel) vorhanden.


    Quote from schafsmensch


    Jedoch wird ohne einen Widerstand doch ein Kurzschluss erzeugt oder etwa nicht?


    Ja, richtig. Aber der Widerstand ist ja da.


    Quote from schafsmensch


    Das nächste Problem ist der Pull-Up Widerstand auf der selben Internetseite.
    Dieser geringe Strom, der über den Widerstand fließt, reicht bereits aus ein "High" zu erzeugen?


    Ja, reicht aus, unter der Bedingung, das der Taster nicht gedrückt ist! Ist er gedrückt liegt L-Pegel am Eingangs-PIN.
    [hr]

    Quote from PatrickS

    Der Strom wird den Weg des geringsten Widerstands nehmen.


    Strom nimmt immer ALLE zur Verfügung stehende Wege. Nicht nur den des geringsten Widerstandes.

    Edited once, last by flyppo ().


  • ...


    Strom nimmt immer ALLE zur Verfügung stehende Wege. Nicht nur den des geringsten Widerstandes.


    prinzipiell hast Du recht ... ich denke, das war auch anders gemeint ...
    Ist halt etwas unglücklich formuliert - ich wüsste jetzt ehrlich gesagt aber auch nicht, wie man das anders beschreiben könnte :s


    cu,
    -ds-

  • Naja, einfach schreiben wie es ist, dass der Eingang einen gewissen (Innen-)Widerstand hat, vielleicht 10 kOhm und der Schalter halt auch einen. Der des Schalters wahrscheinlich im mOhm-Bereich. Schon kann man sich ausrechnen wieviel Strom wo lang fließt.

  • Hallo und vielen Danke für die hilfreichen Beiträge!
    Ich denke im Großen und Ganzen habe ich es nun verstanden!


    Eine Frage ergibt sich jedoch noch:

    Quote

    Der Eingangswiderstand im Eingang sollte möglichst groß sein. So Richtung unendlich. Das wäre optimal. Jetzt teilt sich die Spannung am äußeren und inneren Widerstand auf. Preisfrage: An welchem Widerstand fällt die größte Spannung ab?


    Quote

    Nein, es fließt ein Strom durch den Widerstand nach Masse. Durch den gedrückten Taster, der jetzt einen Kurzschluss darstellt, ist am Eingangs-PIN die volle Spannung (H-Pegel) vorhanden.


    Also ist der Input-Pin sozusagen ein hochohmiger, spannungserkennender Widerstand?

  • Quote from schafsmensch


    Eine Frage ergibt sich jedoch noch:
    Der Eingangswiderstand im Eingang sollte möglichst groß sein. So Richtung unendlich.


    Nein, ein zu hoher Innenwiderstand des Eingangs ist zu empfindlich gegen Spannungsspitzen und hochfrequenten Einstreuungen. Was optimal ist lässt sich pauschal nicht sagen und hängt auch von der Eingangsspannung liefernden Quelle ab.


    Quote from schafsmensch


    Also ist der Input-Pin sozusagen ein hochohmiger, spannungserkennender Widerstand?


    Nein, ein Widerstand kann nichts erkennen. Simpel gesagt: Im Eingang verbergen sich Transistoren. Durch die Eingangsspannung stellt sich ein Eingangsstrom ein, der fließt durch den Transistor und öffnet ihn. Dadurch ist dann eine Reaktion möglich. Ist aber wirklich sehr vereinfacht.

  • Vielen Dank! Ich denke für alles weitere muss ich mich dann selbst erstmal eingehender mit der Thematik beschäftigen.


    Gibts den irgendwo eine Möglichkeit nachzulesen, welchen Innenwiderstand die Pins haben? Bisher habe ich widersprüchiges gelesen und frage, ob die Pins nun keinen Schaden bekommen, weil wirklich daran liegt, dass dort in irgendeiner Form ein Widerstand vorhanden ist, oder ob sie eben die möglichen 50mA vertragen.


    Sorry für die vllt. blöd wirkenden Fragen aber ich ärger mich umso mehr, wenn ich sie nicht stelle :blush:

  • Ich habe vor einiger Zeit auf meiner Seite was zu den Grundlagen von GPIOs geschrieben. Da geht es nicht um konkrete Geräte, sondern den GPIO ansich. Zudem habe ich das eher populärwissenschaftlich gemacht, da ja nicht jeder Elektronikfreak ist. Vielleicht hilft das ja etwas das Verständnis für die Nutzung von GPIOs zu fördern. Verzeiht bitte, dass ich das nicht hier unter Tutorials veröffentlicht habe, aber es sind einfach zu viele Bilder dabei. Deshalb hier der Link: https://raspiprojekt.de/anleit…tml?showall=1&limitstart=