ΕΝΟΤΗΤΑ 5 Αναλογικά σήματα.

Slides:



Advertisements
Παρόμοιες παρουσιάσεις
ΕΝΟΤΗΤΑ 11η Εργαστηριακές κάρτες DAQ
Advertisements

ΕΝΟΤΗΤΑ 14η Συστήματα Μετρήσεων και Μικροελεγκτές
ΧΩΡΗΤΙΚΟΤΗΤΑ ΜΠΑΤΑΡΙΑΣ
Engino Robotics Controller (ERC) Η τεχνολογία που στηρίζει τη νέα ρομποτική πλατφόρμα Engino Δρ. Γιώργος Α. Δημητρίου Τμήμα Πληροφορικής και Μηχανικών.
Άλγεβρα Boole και Λογικές Πύλες
ΕΝΟΤΗΤΑ 5η Ενισχυτές Μετρήσεων
ΤΕΛΕΣΤΕΣ II ΜΑΘΗΜΑ 5.
Σημειώσεις : Χρήστος Μουρατίδης
ΕΝΟΤΗΤΑ 8η Μετατροπείς Αναλογικού Σήματος σε Ψηφιακό (ADC)
Ηλεκτρονική Ενότητα 5: DC λειτουργία – Πόλωση του διπολικού τρανζίστορ
ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΣΥΛΛΟΓΗΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΩΝ ΚΑΙ ΜΕΤΡΗΣΕΩΝ
ΜΕΤΑΒΛΗΤΟΙ ΑΝΤΙΣΤΑΤΕΣ
ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ Βασικές Έννοιες Ψηφιοποίηση Συνεχών Σημάτων
Ανόρθωση, εναλλασσόμενου ρεύματος
ΓΕΝΝΗΤΡΙΑ ΣΗΜΑΤΟΣ ΣΤΟΧΟΙ Ο μαθητής να μπορεί να
Πανεπιστήμιο Αιγαίου Παιδαγωγικό Τμήμα Δημοτικής Εκπαίδευσης Χαρακτηριστικά του ψηφιακού ήχου.
ΕΝΟΤΗΤΑ 7η Μετατροπείς Ψηφιακού Σήματος σε Αναλογικό (DAC)
Ψηφιακά συστήματα Μετρήσεων Αισθητήρες Μετρήσεων Υλικό μετρήσεων
Δομικά στοιχεία πολυμέσων
ΜΕΤΑΒΛΗΤΟΙ ΑΝΤΙΣΤΑΤΕΣ
Εισαγωγή στην Ηλεκτρονική
Ο υπολογιστής ως ψηφιακή μηχανή
T I B T I B T I B
Σπουδαστές Πάλλης Δημήτρης Μεϊμαρίδης Δημήτρης
Ενότητα: Αυτόματος Έλεγχος Συστημάτων Κίνησης
PLC : ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΖΟΜΕΝΟΙ ΛΟΓΙΚΟΙ ΕΛΕΓΚΤΕΣ
Εισαγωγή στα Ηλεκτρονικά
ΣΥΓΧΡΟΝΟΙ ΚΙΝΗΤΗΡΕΣ.
Κρυφή μνήμη (cache memory) (1/2) Εισαγωγή στην Πληροφορκή1 Η κρυφή μνήμη είναι μία πολύ γρήγορη μνήμη – πιο γρήγορη από την κύρια μνήμη – αλλά πιο αργή.
Ήχος Ως Δομικό στοιχείο των Πολυμέσων. Ήχος  Διευκολύνει την παρακολούθηση μιας εφαρμογής Ακουστικής απόλαυσης Εντυπωσιασμός μέσω των ηχητικών εφέ 
Ενότητα 2 η Σήματα και Συστήματα. Σήματα Γενικά η πληροφορία αποτυπώνεται και μεταφέρεται με την βοήθεια των σημάτων. Ως σήμα ορίζουμε την οποιαδήποτε.
ΗΛΕΚΤΡΙΚΕΣ ΜΕΤΡΗΣΕΙΣ ΣΦΑΛΜΑΤΑ ΜΕΤΡΗΣΗΣ.
Παρουσίαση Πτυχιακής Εργασίας Τεχνολογία powerline homeplug για τη δημιουργία του «έξυπνου» σπιτιού και εφαρμογή της στην κατασκευή αλληλεπιδραστικής διεπαφής.
1 Ηλεκτρονική Διπολικά Τρανζίστορ Ένωσης (Ι) Bipolar Junction Transistors (BJTs) (Ι) Φώτης Πλέσσας Τμήμα Μηχανικών Η/Υ, Τηλεπικοινωνιών.
ΜΕΤΑΒΛΗΤΕΣ-ΣΤΑΘΕΡΕΣ -ΕΚΦΡΑΣΕΙΣ
Ένατο μάθημα Ψηφιακά Ηλεκτρονικά.
ΕΛΕΓΧΟΣ ΘΕΡΜΙΚΗΣ ΔΙΕΡΓΑΣΙΑΣ
ΜΙΚΡΟΕΛΕΓΚΤΕΣ-ΜΙΚΡΟΕΠΕΞΕΡΓΑΣΤΕΣ
Όπως το περιγράφει ο δημιουργός του, το Arduino είναι μια «ανοικτού κώδικα» πλατφόρμα «πρωτοτυποποίησης» ηλεκτρονικών βασισμένη σε ευέλικτο και εύκολο.
ΜΕ ΠΕΙΡΑΜΑΤΑ ΚΑΙ ΑΙΣΘΗΤΗΡΕΣ Μαρία ΤΣΑΚΙΡΗ, 2ο ΤΕΕ Ευόσμου
ΔΙΑΚΡΙΤΑ ΣΗΜΑΤΑ ΚΑΙ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ Σήματα
ΘΥΡΙΣΤΟΡ (SCR) ΣΤΟΧΟΙ Να μπορείτε να,
Ανάλυση διακοπτικών κυκλωμάτων με την
Ψηφιακός Κόσμος Ιωάννα Γαρδίκη
Επιβλέπων: Ιωάννης Καλόμοιρος, Επίκουρος καθηγητής
Ενισχυτές με Ανασύζευξη-Ανάδραση
Βιομηχανικός έλεγχος στην εποχή των υπολογιστών
ΠΟΛΥΜΕΤΡΑ (MULTIMETERS)
Analog vs Digital Δούρβας Ιωάννης ΙΩΑΝΝΗΣ ΔΟΥΡΒΑΣ.
Πτυχιακή εργασία Ονοματεπώνυμο: Στεργίου Παναγιώτα 2297
“Ψηφιακός έλεγχος και μέτρηση της στάθμης υγρού σε δεξαμενή"
ΕΣΩΤΕΡΙΚΗ ΑΝΤΙΣΤΑΣΗ ΜΠΑΤΑΡΙΑΣ
Ηλεκτρονική MOS Field-Effect Transistors (MOSFETs) (II) Φώτης Πλέσσας
Ο ΝΟΜΟΣ ΤΟΥ ΩΜ.
Arduino Τα βασικά.
Λογικές πύλες και υλοποίηση άλγεβρας Boole ΑΡΒΑΝΙΤΗΣ ΚΩΝΣΤΑΝΤΙΝΟΣ(ΣΥΝΕΡΓΑΤΕΣ):ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ ΔΑΒΟΣ- ΜΑΡΙΑ ΕΙΡΗΝΗ KAΛΙΑΤΣΗ-ΦΡΑΤΖΕΣΚΟΣ ΒΟΛΤΕΡΙΝΟΣ… ΕΠΠΑΙΚ ΑΡΓΟΥΣ.
Ανάπτυξη Εφαρμογών σε Προγραμματιστικό Περιβάλλον ΑΕΠΠ
Ανάπτυξη Εφαρμογών σε Προγραμματιστικό Περιβάλλον ΑΕΠΠ
Χειμερινό εξάμηνο 2017 Στέλιος Πετράκης
Έλεγχος Ηλεκτρικών Μηχανών με την χρήση διακοπτικών κυκλωμάτων DC/DC
ΕΝΟΤΗΤΑ 1 – Γνωρίζω τον υπολογιστή ως ενιαίο σύστημα
Επιβλέπων: Αναπλ. Καθηγητής Κωνσταντίνος Σ. Χειλάς
ΟΡΓΑΝΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΩΝ ΜΕΤΡΗΣΕΩΝ
Μετάδοση δεδομένων Παράλληλη μετάδοση Σειριακή μετάδοση
Περιγραφή: Ενισχυτής audio με το LM358
1o ΣΕΚ ΛΑΡΙΣΑΣ Μίχας Παναγιώτης
ΕΚΦΡΑΣΕΙΣ, ΑΝΑΜΟΝΕΣ (DELAYS), ΗΧΟΙ
Λήψη Αποφάσεων και Συναρτήσεις Ελέγχου
UNIT 1 Τα Πρώτα Προγράμματα.
Μικροηλεκτρονική [ΜΕΡΟΣ 2ο].
Μεταγράφημα παρουσίασης:

ΕΝΟΤΗΤΑ 5 Αναλογικά σήματα

Σκοπός και περίγραμμα της Ενότητας 5 Να δώσουμε τις βασικές ιδέες για τα αναλογικά σήματα και την χρήση διαφορετικών ειδών περιφερειακών Σκοπός της παρουσίασης Σύνοψη Επεξήγηση των βασικών ιδεών σχετικά με τις ψηφιακές μετατροπές και την ανάλυση Παρουσίαση των συναρτήσεων για την χρήση αναλογικών σημάτων με το Arduino Παρουσίαση μερικών αναλογικών περιφερειακών Παρουσίαση γνώσεων σχετικά με σήματα PWM 2

ΔΕΝ ΕΙΝΑΙ ΟΛΑ ΜΑΥΡΟ Η ΑΣΠΡΟ. ΥΠΑΡΧΕΙ ΕΠΙΣΗΣ ΚΑΙ ΤΟ ΓΚΡΙ!! ΑΝΑΛΟΓΙΚΑ ΣΗΜΑΤΑ Γνωρίζετε ήδη ότι όλα στον "ψηφιακό" κόσμο λειτουργούν με την παραδοχή ότι υπάρχουν μόνο δύο πιθανές τιμές ή επίπεδα: επίπεδο "1" και επίπεδο "0". Παρ 'όλα αυτά, ο «πραγματικός» κόσμος δεν είναι έτσι. Συναντάμε φυσικά μεγέθη στον πραγματικό κόσμο που μπορεί να έχουν πολλαπλές τιμές ή άλλα χαρακτηριστικά και χρειαζόμαστε ΑΝΑΛΟΓΙΚΑ ΣΗΜΑΤΑ ΔΕΝ ΕΙΝΑΙ ΟΛΑ ΜΑΥΡΟ Η ΑΣΠΡΟ. ΥΠΑΡΧΕΙ ΕΠΙΣΗΣ ΚΑΙ ΤΟ ΓΚΡΙ!! 3

ΨΗΦΙΑΚΗ ΜΕΤΡΟΠΗ Υπάρχουν όλοι οι τύποι αισθητήρων και "μετατροπέων" που μπορούν να μετρήσουν και να παραδώσουν αναλογική τάση ισοδύναμη με τη φυσική ποσότητα που μετράνε Πρέπει να μετατρέψουμε τις αναλογικές τάσεις σε αντίστοιχες ψηφιακές ή δυαδικές τιμές Για να εκτελέσουμε αυτή τη μετατροπή χρησιμοποιούμε "μετατροπείς αναλογικού-ψηφιακού", γνωστούς ως "ADC". Το Arduino διαθέτει ενσωματωμένο κύκλωμα μετατροπέα ADC Το μόνο που έχετε να κάνετε είναι να συνδέσετε τον κατάλληλο αισθητήρα ή μετατροπέα στον αναλογικό ακροδέκτη εισόδου Digital Processing (+,-,&,*,|) ADC converter (100100101) Temperature Η ταχύτητα μετατροπής του Arduino UNO είναι αρκετή για να μετρήσει τα περισσότερα αναλογικά φυσικά μεγέθη! 4

ΑΝΑΛΥΣΗ Ένας άλλος σημαντικός παράγοντας σε ένα κύκλωμα μετατροπέα ADC είναι η ακρίβεια ή η "ανάλυση" του. Πώς δημιουργούμε μια σχέση μεταξύ της αναλογικής τάσης και της δυαδικής τιμής; Πρέπει να γνωρίζουμε μια σταθερά που ονομάζεται "τάση αναφοράς" ή VREF η οποία είναι η τάση που χρησιμοποιεί το κύκλωμα μετατροπέα για την εκτέλεση των εσωτερικών λειτουργιών του Το Arduino UNO έχει ανάλυση 10 bit. Αυτό σημαίνει ότι το αποτέλεσμα μιας μετατροπής μπορεί να έχει 1024 πιθανές δυαδικές τιμές (2^10) ΤΑ ΑΚΟΛΟΥΘΑ ΕΙΝΑΙ ΠΟΛΥ ΣΗΜΑΝΤΙΚΑ! Η αναλογική τάση εισόδου που μετράτε δεν πρέπει ΠΟΤΕ να υπερβαίνει την τάση αναφοράς VREF 5

analogReference(type); ΣΥΝΑΡΤΗΣΕΙΣ ΣΤΗΝ ΓΛΩΣΣΑ ARDUINO ΣΥΝΑΡΤΗΣΗ ANALOGREFERENCE() Αυτή η λειτουργία καθιστά δυνατή την ρύθμιση της τιμής της τάσης αναφοράς (VREF) που πρέπει να χρησιμοποιήσει το κύκλωμα μετατροπέα ADC για να μετατρέψει μια αναλογική τάση στο δυαδικό ή δεκαδικό ισοδύναμο Η τάση VREF δεν πρέπει να υπερβαίνει την τάση που τροφοδοτεί τον ελεγκτή Arduino UNO (5 V) analogReference(type); type: Ρυθμίζει τη VREF που χρησιμοποιείται για την αναλογική είσοδο. Οι επιλογές είναι: DEFAULT: η προεπιλεγμένη αναλογική αναφορά των 5V (σε Arduino board 5V) ή 3,3V (σε Arduino board 3.3V). INTERNAL: Είναι η VREF που παράγεται μέσα στον ελεγκτή. Στην περίπτωση του Arduino UNO είναι 1.1V EXTERNAL: Η απαιτούμενη VREF παρέχεται στον ακροδέκτη AREF του ελεγκτή. 6

ΣΥΝΑΡΤΗΣΕΙΣ ΣΤΗΝ ΓΛΩΣΣΑ ARDUINO ΣΥΝΑΡΤΗΣΗ ANALOGREAD() Αυτή είναι η συνάρτηση που πρόκειται να χρησιμοποιήσετε όταν θέλετε να πραγματοποιήσετε μετατροπή από αναλογική σε ψηφιακή μορφή Κάθε φορά που εκτελείται λαμβάνει ένα δείγμα της τάσης του αναλογικού ακροδέκτη analogRead(pin); pin: Ο αριθμός του ακροδέκτη που αντιστοιχεί στο αναλογικό κανάλι που θέλετε να μετατρέψετε. Στην περίπτωση του Arduino UNO αυτό θα μπορούσε να είναι από Α0 έως Α5. 7

map(value, fromLow, fromHigh, toLow, toHigh); ΣΥΝΑΡΤΗΣΕΙΣ ΣΤΗΝ ΓΛΩΣΣΑ ARDUINO ΣΥΝΑΡΤΗΣΗ MAP() Ο μετατροπέας ADC του Arduino έχει ανάλυση 10 bit και μπορεί να εκφράσει μια τιμή μεταξύ 0 και 1023 (2^10) Το Arduino λειτουργεί με πακέτα bytes (8 bits) ή πολλαπλάσια τους Αυτή η συνάρτηση καθιστά δυνατή τη μετατόπιση, την εκ νέου αντιστοίχιση ή τον επαναπροσδιορισμό μιας τιμής μεταξύ ενός ελάχιστου και ενός μέγιστου. map(value, fromLow, fromHigh, toLow, toHigh); value: ο αριθμός για μετατόπιση. Είναι συνήθως int (16 bit) ή long (32 bit). fromLow: Εκφράζει το κατώτερο όριο του τρέχοντος εύρους της τιμής. fromHigh: Εκφράζει το ανώτερο όριο του τρέχοντος εύρους της τιμής. toLow: Εκφράζει το κατώτερο όριο του εύρους-στόχο της τιμής. toHigh: Εκφράζει το ανώτερο όριο του εύρους-στόχο της τιμής. . 8

ΑΝΑΛΟΓΙΚΑ ΠΕΡΙΦΕΡΕΙΑΚΑ ΠΟΤΕΝΣΙΟΜΕΤΡΑ Μεταβλητές αντιστάσεις που μπορείτε να μεταβάλλετε την τιμή τους μετακινώντας τον άξονα ή ένα χειριστήριο Είναι τα πιο απλά και οικονομικά αναλογικά περιφερειακά που θα βρείτε ΦΩΤΟΑΙΣΘΗΤΗΡΕΣ Αυτό βασίζεται σε μια μικρή διάταξη που ονομάζεται "φωτοτρανζίστορ" Αυτό το στοιχείο αυξάνει ή μειώνει την ποσότητα ρεύματος που διέρχεται από αυτό με βάση την ποσότητα φωτός που το χτυπά 9

ΑΝΑΛΟΓΙΚΑ ΠΕΡΙΦΕΡΕΙΑΚΑ ΑΝΑΚΛΑΣΤΙΚΟΙ ΑΙΣΘΗΤΗΡΕΣ IR Ανιχνεύει υπέρυθρο φως (IR) που δεν είναι ορατό στο ανθρώπινο μάτι Ο αισθητήρας περιλαμβάνει δύο εξαρτήματα. Το LED ή εκπομπό (Ε) και την φωτοδίοδο ή δέκτη (R) ΑΙΣΘΗΤΗΡΑΣ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΣ Αυτό το στοιχείο έχει τρεις ακροδέκτες Δύο από αυτούς συνδέονται στην τάση τροφοδοσίας 0 και + 5V Η ένταση (Ι), η οποία κυκλοφορεί μέσω του τρίτου ακροδέκτη, είναι άμεσα ανάλογη με τη θερμοκρασία 10

ΨΕΥΔΟ ΑΝΑΛΟΓΙΚΕΣ ΕΞΟΔΟΙ Ο ελεγκτής Arduino UNO διαθέτει 14 ακροδέκτες που μπορούν να διαμορφωθούν ως ψηφιακές είσοδοι ή έξοδοι Έξι από αυτούς τους ακροδέκτες μπορούν να λειτουργήσουν ως ακροδέκτες εξόδου σήματος PWM. Είναι οι ακροδέκτες 3, 5, 6, 9, 10 και 11, αυτοί που προηγούνται από το σύμβολο "~" ΤΙ ΕΙΝΑΙ ΣΗΜΑΤΑ PWM; PWM σημαίνει "Ρύθμιση πλάτους παλμού«. Είναι ένα "ασύμμετρο "περιοδικό ψηφιακό σήμα" 1 και 0 που επαναλαμβάνεται συνεχώς με την ίδια συχνότητα Ο χρόνος που το σήμα βρίσκεται στο επίπεδο "1" ονομάζεται "κύκλος λειτουργίας" 11

ΨΕΥΔΟ ΑΝΑΛΟΓΙΚΕΣ ΕΞΟΔΟΙ 12

analogWrite(pin, value); ΨΕΥΔΟ ΑΝΑΛΟΓΙΚΕΣ ΕΞΟΔΟΙ ΠΟΥ ΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΟΥΝΤΑΙ; Με τα σήματα PWM μπορούμε να ελέγξουμε τον χρόνο που παραμένουμε στο επίπεδο "1" για κάθε περίοδο Δεν χρειάζεται να ρυθμίσετε τον ακροδέκτη που παράγει το σήμα PWM ως έξοδο Ο χρόνος που το σήμα βρίσκεται στο επίπεδο "1" ονομάζεται "κύκλος λειτουργίας" ΠΩΣ ΠΑΡΑΓΟΝΤΑΙ; Η ΣΥΝΑΡΤΗΣΗ ANALOGWRITE() Αυτή η συνάρτηση καθιστά δυνατή τη ρύθμιση της διάρκειας του κύκλου λειτουργίας ενός σήματος εξόδου PWM analogWrite(pin, value); pin: ο ακροδέκτης που θα γράψετε. Αναφέρεται στον ακροδέκτη που πρόκειται να δημιουργήσει το σήμα PWM. value: καθορίζει τη διάρκεια του κύκλου λειτουργίας. Είναι ένας αριθμός σε byte μεταξύ 0 και 255. 13

ΕΝΟΤΗΤΑ 5 Αναλογικά Σήματα Ευχαριστούμε