PROJECT 1. Pull up과 Pull down

회로 오류와 플로팅의 정체

아두이노에서 회로를 테스트 하기 위해 다음과 같은 식으로 회로를 연결해본적이 있을 것이다.

아주 매우 단순한 회로로서 어쩌면 가장 직관적이다. 하지만 이 회로를 실제로 연결해보면 스위치를 누를 때 작동하지 않고 엉뚱할 때 작동하게 될 것이다. 특히 코드에서 digital 신호로서 이를 받아내면 스위치가 완전히 먹통이 된다.

floting을 잡지 못한 회로의 신호. 완전히 먹통이다

이는 회로가 잘못 구성되거나 아두이노가 망가진 것 때문이 아닌 floting 현상에 의한 것이다. 이를 잘 이해하지 못하고 회로에 문제가 있다고 생각하기 시작하면 회로 구성은 파국으로 빠진다...... 센서와 전선을 전부 납땜하여 테스트하는데 이러한 문제가 있다고 생각하면 소름이 돋는다....

 

보아라..... 파국이다....

 

조금 자세히 신호를 받아서 분석해보면 그 원인을 자세히 알 수 있다. 아래의 analog 신호에서 스위치의 켜짐과 꺼짐과는 관계없이 랜덤한 신호들이 발생한다. 언듯 보면 스위치의 켜짐과 관계있어 보이지만 이를 활용하기에는 그 오차가 심하게 크다. 

floating 이란 마치 물 위에 떠있는 배처럼 신호가 잡음에 의해 크게 흔들리는 것인데. 주로 회로 내부에서 발생하는 노이즈나 전류 이동이 외부 회로에서 오는 신호보다 커버리기 때문에 발생한다. 그렇가에 스위치를 연결할 때는 항상 이러한 플로팅을 고려하여 전류가 잘 흐를 수 있게 설계해주는 것이 필요하다.  

 

Pull Up 스위치

이러한 floating을 안정적으로 해결할 방법으로는 pull up과 pull down회로가 있다. 밀어서 끌어내린다는 의미로 floating하는 전류를 한쪽으로 내리거나 올림으로서 항상 0 or 1이 유지되게 만드는 것이다. 이러한 회로를 구성하는 방법은 아래와 같다.

pull up 회로

pull up 회로를 구성하면 스위치가 꺼져있을 때는 항상 VCC에 연결되기에 항상 5V가 걸리고, 스위치가 열리면 VCC에서 GND로 전류가 흐르기에 0V가 걸린다. 

 

다음과 같이 전선 하나 연결로 회로 자체가 매우 안정적으로 작동하는 것을 확인할 수 있다. 

 

Pull down 스위치

pull down 스위치도 pull up과 거의 동일한 원리로 작동한다. 다만 스위치가 연결된 방향만 반대이다. 

 

회로에서 pull up을 사용할지 down을 사용할지는 항상 스위치가 켜기 전에 켜져 있어야 하는지 아닌지의 차이를 고려하여 핀을 구성하면 된다.