Pulsador con Resistencia Pull-Down y Pull-Up

1. Introducción

Un elemento que utilizaremos frecuentemente en nuestros Proyectos serán los Pulsadores.

Estos pueden tener formas variadas, ser de 2 o 4 patillas, pero por comodidad para ser utilizados en las placas de prototipado (protoboards) normalmente serán de 4 patillas muy similares a los que podemos ver en la imagen siguiente.

Figura 1. Pulsadores Frecuentes para Placas de Prototipado

2. Qué es un Pulsador

Un Pulsador es un pequeño botón de 2 o 4 patillas que nos permite utilizarlo como un interruptor. Esta definición nos plantea dos cuestiones:

  • ¿Por qué un pulsador tiene 4 patillas en lugar de 2 que son realmente las necesarias para cerrar o abrir un circuito?

Recordemos que un Pulsador es, de forma simple tal y como vemos en la imagen siguiente, un conjunto de dos cables paralelos y un botón que conecta uno con el otro según se apriete o no el botón.

Figura 2. Esquema Pulsador

La respuesta, aunque no es a ciencia cierta, suele consensuarse concluyendo que es por un tema de diseño para conseguir estabilidad. Es decir, tanto a nivel placa con soldaduras, como placa de prototipado o protoboard es mucho más estable un pulsador con 4 patillas que si solo tuviera 2, dado que hay que ejercer presión para pulsarlo con lo cual es mejor que sea un elemento estable.

  • ¿De las 4 patillas cómo sabemos que patillas son las que están unidas y las que no lo están?

Las patillas conectadas son las que se encuentran enmarcadas en la imagen siguiente (las que no sobresalen por el mismo lateral).

Figura 3. Patillas Unidas en Pulsador (No sobresalen por el mismo lateral)

Es decir, las patillas que realmente constituyen el interruptor (las que no están unidas) son las que sobresalen en el mismo lateral del pulsador. Por lo tanto, al presionar el pulsador se conectan las patillas de la parte izquierda de la foto anterior con una patillas de la parte derecha de la misma.

3. Cómo Funciona un Pulsador

Como hemos comentado en el punto anterior, cuando presionamos el Pulsador se cierra el circuito y la corriente pasa de un lado a otro (del lado izquierdo al derecho en imagen anterior).

Esto nos resulta útil para encender o apagar un led (Ver Proyecto PB2) o controlar cualquier otro elemento definiendo su comportamiento cuando presionamos el Pulsador.

Si montamos el circuito que mostramos a continuación y con el cual deberíamos encender y apagar led el integrado en la placa Arduino conectado al pin 13 (Ver Proyecto PB1) al presionar el Pulsador, nos daremos cuenta que no funciona correctamente.

Figura 4. Pulsador Conectado Incorrectamente

El código Arduino necesario para este montaje sería el siguiente

// -------------------------------------------------------------
//  Proyecto:   Encender y Apagar Led Integrado en Placa
//  Autor:      LabRob (Jose Delgado)
//  Fecha:      Octubre 2019
//  Explicacion:
//              Enceder y apagar el Led integrado en la placa
//              Arduino asociado al pin 13 al presionar
//              un pulsador.              
// -------------------------------------------------------------

// ================================================
// Declaraciones, Constantes, Variables ...
// ================================================
 const int pulsador_PIN= 2;
const int led_PIN = 13;
 
int valor_pulsador = 0;
 
void setup() {
    // Asignamos el de entrada y el de salida
    pinMode(pulsador_PIN, INPUT);
    pinMode(led_PIN, OUTPUT);
}
 
void loop() {
    // Leemos valor del pulsador
    valor_pulsador = digitalRead(pulsador_PIN);
 
  // Encendemos o apagamos el LED según corresponda
  if (valor_pulsador == HIGH) {
      digitalWrite(led_PIN, HIGH);   // Encendemos Led
  }
  else {
      digitalWrite(led_PIN, LOW);   // Apagamos Led
  }
}

Al probar el anterior circuito con esta programación, podrás comprobar que no funciona de la manera esperada. El Led de la placa se mantendrá siempre encendido o estará siempre parpadeando, depende de los componentes y versiones de la placa… pero en definitiva, podemos decir que el Led de comporta de forma inestable e incorrecta.

Este comportamiento es normal como consecuencia de que no hemos conectado el Pulsador a ninguna tensión (5v). Este efecto es conocido como Alta Impedancia.

Por otra parte, para conseguir que el Led de la placa se quede en un estado fijo (encendido / apagado) cuando el pulsador no esté presionado tenemos que utilizar una Resistencia añadida a la alimentación y el montaje de la misma puede ser Pull-Down o Pull-Up. Lo explicamos a continuación.

4. Pulsador con Resistencia Pull-Down versus Pull-Up

La principal función de una Resistencia Pull-Down o Pull-Up con un Pulsador es mantener un estado lógico cuando el Pulsador no está presionado.

Para explicar estos dos tipos de montaje de la Resistencia vamos a utilizar los esquemas mostrados en la siguiente imagen

Figura 5. Esquema Pulsador con Resistencia Pull-Down / Pull-Up

Ambos montajes nos aseguran que cuando el interruptor está abierto, es decir no pulsado, continuemos teniendo un valor fijo HIGH (5v) o LOW (0v). Una breve explicación del por qué ocurre esto es la siguiente.

En el caso de la resistencia Pull-Down del esquema anterior, el componente que en nuestro ejemplo es un led, tiene dos posibilidades o formas de comportarse:

  1. Puede elegir la conexión libre o que no está conectada del pulsador, que cómo hemos visto anteriormente es el efecto Alta Impedancia.
  2. Puede elegir la resistencia que está conectada a tierra (0v).

Pero, sabemos que el efecto de Alta Impedancia se comporta como un muro infranqueable, con lo cual realmente no hay elección posible y tendrá que elegir la segunda opción, es decir, la resistencia que está conectada a tierra (0v).

Por lo tanto, esta configuración de Resistencia Pull-Down es la recomendada cuando queremos tener un valor HIGH cuando presionemos el pulsador y un valor LOW al dejar de presionar el pulsador (suele ser el comportamiento habitual en los montajes que realizamos).

En el caso de la resistencia Pull-Up el comportamiento es justo el contrario. En la resistencia Pull-Up el valor es HIGH cuando dejamos de presionar el pulsador y LOW cuando lo presionamos.

A continuación veremos ambos montajes sobre una placa de prototipado.

5. Circuito Pulsador Resistencia Pull-Down (habitual)

Resistencia Pull-Down (habitual)
Pulsador Presionado ==> Valor HIGH
Pulsador No Presionado ==> Valor LOW

Utilizaremos una resistencia de 10 k Ω para evitar que influya en el circuito.

Figura 6. Pulsador con Resistencia Pull-Down

Normalmente será esta configuración, salvo que se indique lo contrario por algún motivo concreto, la que utilizaremos en nuestros Proyectos.

6. Circuito Pulsador Resistencia Pull-Up

Resistencia Pull-Up
Pulsador Presionado ==> Valor LOW
Pulsador No Presionado ==> Valor HIGH

Utilizaremos una resistencia de 10 k Ω para evitar que influya en el circuito.

Figura 7. Pulsador Resistencia Pull-Up

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