АЦП в ардуино

Когда мы подключаем датчики к микроконтроллеру, выход датчика во многих случаях является аналоговым по своей природе. Но микроконтроллер обрабатывает цифровые сигналы.

Следовательно, мы используем АЦП (ADC) между датчиком и микроконтроллером. Он преобразует аналоговый сигнал в цифровой и передает его микроконтроллеру.

Arduino Uno имеет 6 встроенных каналов АЦП, которые можно использовать для считывания аналогового сигнала в диапазоне от 0–5В.

Данная плата ардуино имеет 10-битный АЦП, что означает, что он будет выдавать цифровое значение в диапазоне 0 – 1023 (2¹⁰). Это называется разрешением, которое указывает на количество дискретных значений, которые он может равномерно “растянуть” в диапазоне аналоговых значений.

Вычисление значения цифрового выхода

Разрешение АЦП = V_ref / (2ⁿ – 1)

Цифровое значение = V_in / разрешение

Где,  Vref — опорное напряжение — это максимальное значение, которое может преобразовать АЦП.

Для простоты предположим, что Vref  равно 5В, тогда:

• Для Vin = 0В цифровое значение  = 0
• Для Vin = 5В цифровое значение  = 1023 (10 бит)
• Для Vin = 2.5В цифровое значение = 512 (10 бит)

АЦП Ардуино Уно

Функции для АЦП Arduino

analogRead(pin)

Эта функция используется для считывания аналогового значения с указанного аналогового контакта.

analogReference(type)

Эта функция используется для настройки опорного напряжения, используемого для аналогового входа.

Чтение аналогового значения с помощью Arduino

Давайте напишем программу для считывания различных аналоговых значений, установленных с помощью потенциометра, подключенного к аналоговому каналу A0. Отобразим цифровое значение на последовательном мониторе, которое мы получили от АЦП Arduino.

Скетч чтения аналогового канала

int sensorPin = A0;  //Вход контакта потенциометра
int digitalValue = 0;// переменная хранит считанное значение аналогового сигнала

void setup() {
  Serial.begin(9600);
}

void loop() {
  digitalValue = analogRead(sensorPin);// чтение канала АЦП
  Serial.print("digital value = ");
  Serial.println(digitalValue);        //печать значения в порт монитора
  delay(1000);
}

Результат работы скетча чтения аналогового канала

Чтение аналогового напряжения с помощью Arduino Uno

Как уже было сказано, АЦП преобразует уровень напряжения на аналоговом контакте в пропорциональное цифровое значение (диапазон значений зависит от разрядности АЦП).

Но чтобы узнать, какое входное аналоговое значение подано на вход платы, нам нужно преобразовать это цифровое значение обратно в аналоговое с помощью формулы в программном коде:

V_in = цифровое значение * (V_ref / 2ⁿ – 1)

Скетч для чтения аналогового напряжения с помощью Arduino

int sensorPin = A0;   
int digitalValue = 0;  
float analogVoltage = 0.00;

void setup() {
  Serial.begin(9600);
}

void loop() {
  digitalValue = analogRead(sensorPin);  Serial.print("digital value = ");
  Serial.print(digitalValue);       
  analogVoltage = (digitalValue * 5.00)/1023.00;
  Serial.print("  analog voltage = ");
  Serial.println(analogVoltage);
  delay(1000);
}

Результат работы скетча чтения аналогового напряжения