Μετατροπή αναλογικού σήματος σε ψηφιακό (A/D)

Το Arduino φιλοξενεί έναν μικροελεγκτή, ο οποίος αναγνωρίζει μόνο ψηφιακά σήματα (0V λογικό 0 και 5V λογικό 1). Όμως είναι γνωστό και ως πλατφόρμα φυσικού υπολογισμού (physical computing). Αυτό σημαίνει ότι, μπορεί να αλληλεπιδράσει με το φυσικό κόσμο. Στο φυσικό κόσμο όμως, όλα είναι αναλογικά. Για παράδειγμα, η θερμοκρασία είναι ένα φυσικό μέγεθος που μεταβάλλεται, παίρνοντας οποιαδήποτε τιμή μέσα στο αναμενόμενο εύρος. Για να είναι αντιληπτή τόσο η μέτρηση, όσο και η μεταβολή της θερμοκρασίας, θα πρέπει η μεταβολή αυτή να «μεταφράζεται» σε ηλεκτρικό σήμα (τάση ή ρεύμα).

Αυτή η λειτουργία επιτελείται από έναν αναλογικό αισθητήρα, η έξοδος του οποίου, είναι ανάλογη της θερμοκρασίας που μετρά. Για παράδειγμα, ο αισθητήρας LM35 δίνει έξοδο 10mV/oC. Άρα, η έξοδός του για θερμοκρασίες 0 έως 150oC, θα είναι έως 1.5V, δίνοντας όμως και όλες τις άλλες ενδιάμεσες τιμές. Δεδομένου ότι το Arduino είναι μια ψηφιακή πλατφόρμα, οι τάσεις που παράγει ως έξοδο ο αισθητήρας, δεν μπορούν να διαβαστούν από αυτό. Έτσι, πρέπει να μεσολαβήσει μια διαδικασία, σύμφωνα με την οποία, το αναλογικό σήμα μετατρέπεται σε ψηφιακό, ώστε να γίνεται αντιληπτό από τον μικροελεγκτή. Σε πρακτικό επίπεδο, η τάση που μετρά το Arduino, αντιστοιχίζεται σε έναν δυαδικό αριθμό. Επειδή όμως το πλήθος αυτών των δυαδικών αριθμών είναι συγκεκριμένο, κάποιες τάσεις ενώ είναι διαφορετικές, αντιστοιχίζονται στον ίδιο δυαδικό αριθμό. Αυτό, σχετίζεται με την ανάλυση του μετατροπέα (διακριτική ικανότητα), η οποία μπορεί να βελτιωθεί έχοντας περισσότερα bit ανάλυσης ή μειώνοντας την τάση αναφοράς ή και τα δύο.

Σε αυτή την ενότητα, παρουσιάζεται η διαδικασία της μετατροπής. Ο μικροελεγκτής του Arduino UNO διαθέτει ενσωματωμένο μετατροπέα (ADC) αναλογικού σήματος σε ψηφιακό. Άλλοι μικροελεγκτές μπορεί να μην διαθέτουν τέτοια μονάδα μετατροπής και να πρέπει να χρησιμοποιήσουμε μια εξωτερική. Τέλος, μπορεί να μην μας καλύπτει η εσωτερική μονάδα και να πρέπει έτσι και αλλιώς να χρησιμοποιήσουμε κάποια άλλη εξωτερική.

Εισαγωγή στις αναλογικές μετρήσεις-Η σημασία τους


Βασικές τεχνολογίες για αναλογικές μετρήσεις


Διαδικασία μετατροπής αναλογικών σημάτων