En nybörjares guide till Arduino (11 / 15 steg)

Steg 11: Analoga ingångar och utgångar.

Några av de Arduino I/O pins kan också användas som digitala ingångar och utgångar, att mäta spänningar (ingång) eller dim lysdioder (utgång) till exempel.

Analoga ingångar

De flesta Arduinos har mellan 6 och 12 analog ingång stift. De kan mäta spänningar mellan 0v till ingående spänning (5v eller 3v3)
En stiga ombord, dessa stift är märkta A0-A5, och vid Leonardo, några av stiften på den digitala sidan kan också användas som analoga ingångar. De markeras med en punkt och namnet (A6-A11) är skrivet på baksidan.

Observera att läsa en analog ingång (relativt) långsam, jämfört med läsa digitala stift. Detta beror på Arduino mäter spänning använder en intern referens spänning generator (DAC, Digital-till-Analog Converter), och sedan jämföra spänningen till referensspänningen, sedan ändra referensspänningen, jämföra igen, ändra referensspänningen, jämföra... tills de två spänningarna är lika. http://apcmag.com/Arduino-analog-to-Digital-Conver...

En lösning av interna DAC är 10 bitar. Detta innebär att maximalt det kan läsa är 10 bitar lång, eller 2¹⁰ = 1024, så ett tal från 0 (B0000000000) till 1023 (B1111111111). 1023 innebär indata är 5v (eller 3v3) och 0 betyder 0v.

Potentiometrar

En potentiometer, variabelt motstånd eller potten för kort, är bara en ratt med en torkare som glider över en rund remsa av resistiv material. Detta sätt, det varierar resistansen mellan torkar och slutpunkterna.

Vi ska koppla upp vår potentiometrar och reglar som enkel spänningsavdelare. Om inte du är bekant med denna princip kan du läsa mer på denna Wikipedia sida .

Om du tar en titt på schematiskt, kan du se 2 motstånd. R1 är motståndet mellan den högra pin av potentiometern och torkar (mittstiftet) och R2 motståndet mellan vänstra stiftet och torkar. Ta en titt på formeln. Eftersom våra potentiometern har en fast värde (50 kΩ, till exempel), R1 + R2 kommer alltid att vara 50 kΩ, medan R2 kan variera mellan 0Ω och 50 kΩ. (Om R2 = 50k då R1 = 0, och vice versa) Därför resulterar bråket alltid i ett tal mellan 0 och 1. Multiplicera detta förhållande med 5V (Vsubin/sub), och du får en spänning mellan 0V och 5V på din produktion. Denna spänning kan läsas av den Arduino ADC (analog till digital omvandlare) och representerar en position av potentiometer (eller fader). Så i princip du ansluter vänstra stiftet till marken, den rätta PIN-kod till 5V pin på Arduino och mittstift till en analog ingång. (bild 3)

Anslut en potentiometer till stift A0 och öppna exempel AnalogReadSerial (fil > exempel > 01.Basics).

Den enda nya funktionen är analogRead(pin). Det är ganska självförklarande, det ger du bara värdet 10 bitar, som representerar spänningen på angivna PIN-koden.
Programmet kommer att bara skriva ut dem över följetong, så öppna den seriella monitorn (CTRL + SKIFT + M) eller den seriella plottern (CTRL + SKIFT + L) och vrida potentiometern. Du bör se värde från 0 till 1023.
Ställa in fördröjningen på 10 eller mer, i stället för 1ms kan ge dig bättre resultat i den seriella plottern.

Du kan mappa värden från 0-1023 sortiment till alla andra sortiment, till exempel från 0 till 100. Detta kan göras med hjälp av funktionen karta. Ta en titt på exempel AnalogReadSerialMap. Syntaxen för funktionen karta är: karta (värde, lowerLimitInput, upperLimitInput, lowerLimitOutput, upperLimitOutput) värde är bara värdet till karta, i detta fall vår sensor läsning. Denna ingång är 0 till 1023, så dessa är vår ingång gränser. Vi vill att utdata till intervallet från 0 till 100, så dessa är vår utgång gränser. Detta innebär att om sensorn läser 1023, produktionsvärde 100.
Vi kunde ha uppnått samma resultat med hjälp av sensorValue * 100 / 1023.

För att konvertera det till ett förhållande, vi måste använda en datatyp än int: float (flyttal). Om vi delar vår sensor värde av 1023, får vi ett förhållande mellan noll och ett.
Vi kan antingen ändra datatypen för variabeln sensorValue till float eller konvertera värdet från en int till ett flyttal. Den första metoden används i AnalogReadSerialRatio-en, den senare en i AnalogReadSerialRatio-b.

Om vi inte först konvertera våra värde till en flottör, kommer resultatet att behandlas som ett heltal. Värdena efter decimalkommat kommer bara ignoreras, till exempel, 1/2 = 0, men 1.0/2 = 0,5. Normala siffror som '1' kommer att behandlas som ints, såvida du inte lägger till ett decimaltecken (1,0), då det kommer att behandlas som en flöte. Om en av faktorerna i en beräkning är en flottör, blir resultatet också en flottör.

För att konvertera från en int en flottör, kan du använda funktionen float(number) eller du kan använda c ++ Notationen för Type-Casting (konvertering från en datatyp till en annan) (float) nummer .
För att konvertera från en flottör till en int, du kan göra detta på samma sätt: int(number) eller (int) nummer, men observera att detta bara kommer att ta bort numret på decimalkommat, det bara kommer att ignorera de värden som kommer efter den decimala mark. Till exempel, int(1.1) = 1, men int(1.9) = 1 också, även int(1.99999) ger 1. För att runda nummer, använda funktionen round(number) , till exempel round(1.1) = 1 round(1.5) = 2, rund(1,99) = 2.

https://www.Arduino.cc/en/reference/Cast

https://www.Arduino.cc/en/reference/FloatCast

Mäta spänningar

Eftersom en analog värdet 1023 motsvarar 5v (eller 3.3V för 3.3V mikrokontroller), kan du enkelt konvertera detta till en spänning med hjälp av analogRead(A0) * 5,0 / 1023. Detta används i exemplet AnalogReadSerialVoltage.

Att läsa spänningar högre än 5v (3.3V), behöver du 2 motstånd, att skapa en spänningsavdelare. Vi kan omvandla formeln ovan för att få Vsubin/sub om vi vet Vsubout/sub. (se bild)
Anslut en resistor (R2) från marken till analoga ingången, sedan ansluta marken av spänning att mäta den Arduino marken, och sedan ansluta en annan resistor (R1) från spänningen till mäta analoga nålen. (se bild) Använd formeln ovan för att beräkna värdena som lämpligt motstånd. Alla värden mellan 10k och 100 k bör fungera bra. Om motståndet är för låg, det drar för mycket ström och påverka avläsningen mycket.

Också mäta 12v till exempel, jag använder R1 = 47k och R2 = 22k. Detta ger mig en maximal spänning av 15.87v, om jag skulle gå högre än denna spänning, jag skulle bryta min Arduino.

Obs: om R2 - oavsett anledning - bortkopplad eller avbruten, kommer den höga spänningen ansluts till Arduino direkt (genom R1) och förmodligen skada eller förstöra den. Så inte ändra motstånden om en hög spänning tillämpas.

Öppna exempel AnalogReadSerialHighVoltage.

Längst upp i filen finns det vissa konstant deklarationer. Som en variabel, konstanter kan lagra värden för alla möjliga, men till skillnad från variabler, konstanter inte kan ändras medan programmet körs. Detta innebär att de lagras i programmet lagringsutrymme, i stället för det dynamiska minnet (RAM), lämnar mer utrymme för variabler och matriser etc.

Ändra värdena på konstanterna enligt dina inställningar. Nyckeltalet beräknas automatiskt, så du behöver inte ändra den. Du kan använda färgkoder för ditt motstånd för att få ett teoretiskt värde, men du får en mycket bättre uppfattning om du mäta motstånd med hjälp av en multimeter. Detsamma gäller för driftspänningen.

Analoga utgångar

Arduinoen kan inte spara analoga spänningar, det kan bara utgång 5v eller 0v. För att mata spänningar i mellan, använder den en teknik som kallas PWM (Pulse bredd modulering).
Arduino skapar en fyrkantsvåg och sedan varierar på - och off-tiderna av vågen. Till exempel 2ms på, 2 MS. eller 1ms på 3ms off. Detta kallas den månadskapacitet på fyrkantsvåg. 2ms på 2ms off är en månadskapacitet på 50%. 1ms på 3ms off är en arbetscykel på 25%. (se bild)

Nu kan du beräkna den genomsnittliga spänning, som är arean under kurvan dividerat med antalet cykler. Låt oss ta en titt på 50% duty cycle exempel: området (utvärderas en cykel) är bara en rektangel med 5 av 0,5, så området är 2,5. Dividerat med antalet cykler fortfarande ger 2.5, så den genomsnittliga spänningen är 2.5V.
Med andra ord, kan den genomsnittliga spänningen skrivas som intermittensen multiplicerat med matningsspänningen. Till exempel, skulle en månadskapacitet på 25% vara 5v · 0,25 = 1.25v.
Dessa genomsnittliga spänningar har markerats med rött i bilderna.

Dina ögon är alldeles för långsam att se den underliggande fyrkantsvåg, så denna metod är helt bra för lysdioder.

Öppna exempel analogPotDimmer.

Ansluta en LED (+ resistor) till digitala stift 5 och en potentiometer till analoga stift A0. Vrida potentiometern tonas ned LED.

Den enda nya funktionen är analogWrite (pin, intermittens). Den sätter bara intermittensen av pwm vid en PIN-kod. Observera att intermittensen är ett värde mellan 0 och 255, detta motsvarar till 0% - 100%

Ett annat exempel är analogWriteDimmer. Anslut en tryckknapp till stift 2 och ledde till stift 5. När du håller ned knappen, LED blir ljusare, när du släpper det, tryck på och håll den igen, dess ljusstyrka kommer att minska.

https://www.Arduino.cc/en/reference/AnalogWrite