Φροντιστήριο αναλογικής προς ψηφιακή μετατροπή: 7 βήματα

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:37

Γεια σας παιδιά, είμαι βοηθός διδασκαλίας για μια εισαγωγή στην τάξη μηχανικής για σπουδές βιοϊατρικής μηχανικής στο Πανεπιστήμιο Vanderbilt αυτό το εξάμηνο. Δημιούργησα αυτό το βίντεο για να εξηγήσω την αναλογική σε ψηφιακή μετατροπή σε αυτά επειδή ο χρόνος τελείωσε κατά τη διάρκεια του μαθήματος και δεν έφτασα σε αυτό το σημείο στη διάλεξη. Έτρεξα στο Teach It! Διαγωνισμός Instructables και σκέφτηκα αν είχα ήδη δημιουργήσει το βίντεο, γιατί να μην το συμμετάσχω στον διαγωνισμό, έτσι πάει.

Το βίντεο δίνει μια απλή εισαγωγή στην αναλογική σε ψηφιακή μετατροπή και στη συνέχεια εξηγεί πώς αυτό σχετίζεται με την ανάγνωση δεδομένων από ένα επιταχυνσιόμετρο χρησιμοποιώντας ένα Arduino. Για όσους από εσάς δεν γνωρίζετε, όπως υποδηλώνει το όνομα, ένα επιταχυνσιόμετρο μετρά τη βαρυτική έλξη στη συσκευή. Αυτό το ιδιαίτερα επιταχυνσιόμετρο μετρά την επιτάχυνση στους άξονες x, y και z. Το επιταχυνσιόμετρο που χρησιμοποιώ στο demo είναι το MMA7361 και το φύλλο δεδομένων μπορεί να βρεθεί στο διαδίκτυο. Το φύλλο δεδομένων θα δώσει περισσότερες πληροφορίες σε βάθος για το ίδιο το επιταχυνσιόμετρο. Αν κάνετε αναζήτηση "MMA7361 filetype: pdf" στο Google, θα εμφανιστεί αμέσως. Επισυνάπτεται επίσης σε αυτό το Εγχειρίδιο. Εάν δεν έχετε συνηθίσει να διαβάζετε φύλλα δεδομένων, μπορεί να είναι λίγο εκφοβιστικό. Μη διστάσετε να ρωτήσετε εάν έχετε οποιεσδήποτε ερωτήσεις. Επιπλέον, η μονάδα επιταχυνσιόμετρου που χρησιμοποιώ αγοράστηκε στο Amazon από το Virtuabotix, αν σας ενδιαφέρει. Τέλος πάντων, εδώ είναι το βίντεό μου. Το ίδιο το βίντεο είναι αυτάρκης, αλλά επεσήμανα τα κύρια μέρη του σε βήματα αν θέλετε μια γρήγορη περίληψη. Ελπίζω να μάθετε κάτι από αυτό. Και αν έχετε οποιεσδήποτε ερωτήσεις, μη διστάσετε να τις ρωτήσετε.

Αν σας αρέσει το Instructable μου, σκεφτείτε να το ψηφίσετε στο Instructables Teach It! Διαγωνισμός.

Βήμα 1: Τι είναι η μετατροπή αναλογικής σε ψηφιακή

Η αναλογική σε ψηφιακή μετατροπή (ADC) είναι η διαδικασία λήψης ενός μεταβλητού σήματος και "ψηφιοποίησης" του σήματος έτσι ώστε να μπορεί να το επεξεργαστεί ένας υπολογιστής.

Βήμα 2: Μπιτ ή… Αριθμός καταστάσεων

Ένα Arduino διαθέτει ADC 10-bit, που σημαίνει ότι οι τάσεις που διαβάζει το Arduino από κάποιον αισθητήρα (στην περίπτωσή μας ο αισθητήρας είναι επιταχυνσιόμετρο) αντιπροσωπεύεται από έναν αριθμό στην περιοχή 0-1023. Η μέγιστη τάση που διαβάζει ένα Arduino είναι 5 V και η μικρότερη είναι 0 V. Αυτές οι τάσεις αντιπροσωπεύονται με 1023 και 0 αντίστοιχα.

Μια συζήτηση για τα κομμάτια μπορεί να γίνει λίγο πιο εκτεταμένη και λίγο έξω από το πεδίο αυτού του Instructable, οπότε μη διστάσετε να το εξερευνήσετε λίγο περισσότερο μόνοι σας ή ρωτήστε με στην ενότητα σχολίων.

Βήμα 3: Μετατροπή από τάση σε έξοδο ADC και αντίστροφα

Εάν διαβάζετε τάση 2,5 V, μπορείτε να υπολογίσετε την έξοδο ADC του Arduino κάνοντας μια απλή αναλογία. Συχνά διαβάζετε μια άγνωστη τάση και θέλετε να χρησιμοποιήσετε την έξοδο ADC του Arduino για να προσδιορίσετε την τάση που ανιχνεύετε. Απλώς τροποποιήστε την αναλογία ανάλογα.

Βήμα 4: Κατανόηση των επιταχυνσιόμετρων

Μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε ένα Arduino για να αντιληφθούμε την τάση που παράγεται από ένα επιταχυνσιόμετρο. Αυτή η τάση αντιστοιχεί σε επιτάχυνση.

Βήμα 5: Επιταχυνσιόμετρο από πάνω προς τα πάνω

Αν έχουμε το επιταχυνσιόμετρο από πάνω προς τα πάνω, αυτές είναι οι τιμές που μπορούμε να περιμένουμε από το ADC του Arduino.

Συγνώμη που χρησιμοποίησα το "x" ως μεταβλητή μου σε αυτό το παράδειγμα. Υπολογίζουμε την επιτάχυνση στον "άξονα z". Η χρήση του "x" ως μεταβλητή μου είναι μια συνήθεια. Το "x" ήταν η πρώτη μεταβλητή επιλογής στις τάξεις μου στην Άλγεβρα.

Βήμα 6: Επιταχυνσιόμετρο από κάτω προς τα πάνω

Εάν έχουμε το επιταχυνσιόμετρο από κάτω προς τα πάνω (άξονας z προς τα κάτω), αυτές είναι οι τιμές που θα μπορούσαμε να περιμένουμε.

Και πάλι, υπολογίζουμε επιτάχυνση στον άξονα z και όχι "x".

Βήμα 7: Συμπέρασμα

Τέλος πάντων, αυτό είναι. Ελπίζω να μάθατε κάτι από αυτό.

Αν σας άρεσε το Instructable μου, σκεφτείτε να το ψηφίσετε στο Instructables Teach It! Διαγωνισμός.