arduino-tutorial
06 - Les eixides analògiques
Finalitat
Comprendre les diferències entre analògic i digital. Conèixer les eixides quasi analògiques de Arduino i què és la modulació per polsos (PWM).
Material requerit
| Imatge | Descripció |
|---|---|
 |
Arduino Uno o compatible |
 |
Una protoboard |
 |
Cables de connexió |
 |
Un díode led |
 |
Una resistència 330 Ohms |
Analògic i digital
Totes les senyals que hem treballat fins ara amb el nostre Arduino, de entrada o de eixida, tenen una característica comú: són digitals, es a dir que poden prendre un valor ALT o BAIX, però no valor intermedis.
Si representem el valor d’un senyal digital al llarg del temps, veuríem alguna cosa així:
En la vida moltes coses son així, aproves o suspens, encens la llum o l’apagues, però moltes altres son variables mesurables contínues i poden tenir qualsevol valor que imaginem, com l’angle de les agulles del rellotge o la temperatura, que dins de valors finits poden prendre tants valors intermedis com puguem imaginar.
A aquesta classe de variables les diem analògiques i una representació per contraposició al digital, seria una mica com això:
No és rar que vulguem controlar alguna cosa del món exterior amb un senyal analògic de manera que el comportament del sistema seguisca aqueix senyal. Podem per exemple voler variar la lluminositat d’un díode LED i no simplement apagar-lo o encendre’l.
En aquesta lliçó aprendrem a enviar senyals analògics als pins d’eixida de Arduino.
Eixides quasi analògiques
Fins ara hem vist com activar les eixides digitals de Arduino, per a encendre i apagar un LED per exemple. Però no hem vist com modificar la intensitat de la lluentor d’aqueix LED. Per a això, hem de modificar la tensió d’eixida del nostre Arduino, o en altres paraules hem de poder presentar un valor analògic d’eixida.
Per a començar hem de deixar clar que els Arduino manquen d’eixides analògiques pures que puguen fer això (amb la notable excepció del Arduino DUE).
Però com els xics de Arduino són llestos, van decidir emprar un truc, perquè amb una eixida digital puguem aconseguir que quasi semble una eixida analògica.
A aquest truc se’n diu PWM, sigles de Pulse Width Modulation, o modulació d’ample de polsos. La idea bàsica és posar eixides digitals que varien de forma molt ràpida de manera que el valor eficaç del senyal d’eixida siga equivalent a un senyal analògic de menor voltatge.
El sorprenent és que el truc funciona.
Fixar-vos en l’amplària del pols quadrat de dalt. Quant mes ample és, mes tensió mitjana hi ha present entre els pins, i això en el món exterior és equivalent a un valor analògic de tensió comprés entre 0 i 5V. Al 50% és equivalent a un senyal analògic del 50% de 5V, és a dir 2,5. Si mantenim els 5V un 75% del temps, serà l’equivalent a un senyal analògic de 75% de 5V = 3,75 V.
Per a poder usar un pin digital de Arduino com a eixida analògica, el declarem en el Setup() igual que si fóra digital:
pinMode( 9, OUTPUT) ;
La diferència ve a l’hora d’escriure en el pin:
digitalWrite(9, HIGH);//Fica 5V en la eixida
digitalWrite(9, LOW);//Fica 0V en la eixida
analogWrite( 9, V) ;//analogWrite escriu en el pin de eixida un valor entre 0 i 5V, depenent de V (que deu estar entre 0 y 255).
D’aquesta manera si connectem un LED a una d’aquestes eixides PWM podem modificar la seua lluentor sense més que variar el valor que escrivim en el pin.
Però hi ha una restricció. No tots els pins digitals de Arduino accepten posar valors PWM en l’eixida. Solament aquells que tenen un símbol ~ davant del número. Fixar-vos en la numeració dels pins de la imatge:
- Solament els pins 3, 5, 6, 9, 10 i 11 poden fer PWM i simular un valor analògic en la seua eixida.
- Si intentes fer això amb un pin diferent, Arduino accepta l’ordre tranquil·lament, sense error, però per a valors de 0 a 127 entén que és BAIX i per a la resta posa ALT i segueix amb la seua vida satisfet amb el deure compliment.
Modificant la lluentor d’un LED
Farem el típic muntatge d’una resistència i un díode LED, similar al de la lliçó 2, però assegurant-nos d’usar un dels pins digitals que poden donar senyals PWM. En la imatge he usat el pin 9.
Podem escriure un programa semblant a això:
\\Codi: ARD_06_01
void setup()
{
pinMode( 9, OUTPUT) ;
}
void loop()
{
for ( int i= 0 ; i\<255 ; i++)
{
analogWrite (9, i) ;
delay( 10);
}
}
El LED va augmentant la lluentor fins a un màxim i torna a començar bruscament. Podem modificar una mica el programa perquè la transició siga menys violenta:
//Codi: ARD_06_02
void setup()
{
pinMode( 9, OUTPUT) ;
}
void loop()
{
for ( int i= -255 ; i\<255 ; i++)
{
analogWrite (9, abs(i)) ;
delay( 10);
}
}
Hem fet el cicle de pujar i baixar la lluentor del LED amb un únic bucle. La funció abs(num), retorna el valor absolut o sense signe d’un número num, i per això mentre que i viatja de -255 a 255, abs(i) va de 255 a 0 i volta a pujar a 255.
Conceptes importants
- Descrivim a grans trets la diferencia ens valors digitals i valors analògics.
- Hem vist com simular valors analògics en una eixida digital de
Arduino.
- Només amb les eixides que ho accepten: pins 3, 5, 6, 9, 10 i 1.
- Podem assignar valors entre 0 i 255.