Koj Puas Paub Txog ESP32 ADC Kev Kho?: 29 Cov kauj ruam

2024 Tus sau: John Day | [email protected]. Kawg hloov kho: 2024-01-30 09:27

Hnub no, kuv yuav tham txog qhov teeb meem kev tshaj lij, tab sis ib qho kuv xav tias txhua tus uas ua haujlwm nrog ESP32 yuav tsum paub: qhov teeb meem ntawm ADC (analog-rau-digital converter) nyeem hloov kho. Kuv pom qhov no tseem ceeb vim tias thaum ua "ntsuas", tshwj xeeb tshaj yog nrog cov cuab yeej uas muaj cov lus sib piv, koj yuav tsum muaj qhov tseeb tias kev nyeem ntawv tau ua tiav raug.

Hauv cov vis dis aus niaj hnub no, yog li ntawd, peb yuav ntsuas ntsuas siv "analog-digital converter" ntawm ESP32, saib qhov kev hloov pauv tsis sib xws, thiab siv ADC kev hloov kho / ntsuas ntsuas.

Kauj ruam 1: Tus AD Converter yog dab tsi?

AD hloov pauv yog lub peev xwm txhais cov lus sib piv (txuas ntxiv) ntau rau hauv digital (tsis sib xws) qhov tseem ceeb. Qhov ntawd txhais li cas? Nws txhais tau tias thaum cov txiaj ntsig digital tsuas tuaj yeem xav txog qhov tsis sib xws tsim los ntawm kev sib xyaw zeros thiab ib qho, qhov sib piv sib piv tuaj yeem xav tias muaj nuj nqis hauv ib puag ncig. Piv txwv li, yog tias peb ntsuas qhov ntsuas hluav taws xob ntawm lub xov tooj AA zoo tagnrho, peb tuaj yeem pom tus nqi nruab nrab ntawm 0V thiab 1.5V, vim qhov no yog qhov sib piv. Lub xeev tso tawm ntawm lub teeb pom kev zoo yuav tsum xav tias tsuas yog ob lub xeev (tawm lossis qhib), uas yog qhov sib txawv. Txij li microcontrollers ua haujlwm siv cov laj thawj tsis sib xws no, peb xav tau lub peev xwm los txhais cov lus sib piv rau hauv digital (lossis cais).

Kauj Ruam 2: Cov Khoom Siv

• Ib daim npav Lolin32 Lite v1.0.0

• Tektronix TDS1001C oscilloscope rau kev ntes

• Ib USB cable rau ESP32

• Hantek DSO4102C oscilloscope ua lub cim hluav taws xob

Kauj Ruam 3: ESP32 ADC

Raws li Espressif cov ntaub ntawv, ESP32 chips tuaj yeem nthuav tawm +/- 6% qhov sib txawv ntawm ib nti mus rau lwm qhov hauv qhov ntsuas ntsuas.

Ib qho ntxiv, kev hloov pauv tsis muaj kab lus teb rau txhua qhov muaj rau nyeem. Espressif muab txoj hauv kev rau kev ntsuas thiab qhia tias cov neeg siv siv lwm txoj hauv kev yog tias lawv pom tias nws tsim nyog kom ua tiav qhov xav tau.

Peb yuav ua cov ntaub ntawv tau txais, thiab los ntawm qhov no, peb yuav qhia ADC cov lus teb thiab piv txwv ntawm kev thov txheej txheem lej los nyeem qhov kev hloov kho.

Muaj ntau txoj hauv kev (yooj yim dua lossis nyuaj dua) kom ua tiav cov kev kho no. Nws nyob ntawm koj los ntsuas qhov tsim nyog tshaj plaws rau koj qhov project.

Qhov uas tau qhia ntawm no yuav muaj lub hom phiaj piav qhia thiab sim hais txog cov ntsiab lus nthuav uas tuaj yeem pom thaum hloov kho.

Kauj Ruam 4: Siv Circuit

Kuv siv lub oscilloscope nrog lub tshuab teeb liab uas nce mus txog 25 MHz, Hantek DSO4102C. Peb tsim cov nthwv dej uas tau nyeem los ntawm ESP A / D thiab oscilloscope. Cov ntaub ntawv sau tau sau tseg hauv csv thiab hauv daim ntawv nthuav qhia, uas kuv yuav tso tawm thaum kawg ntawm kab lus rau rub tawm.

Kauj Ruam 5: Kos Npe Siv

Peb tau xaiv qhov qis-zaus trapezoidal teeb liab uas tso cai nkag mus rau qhov chaw hla uas khiav hla txhua qhov kev hloov pauv. Qhov no tso cai rau ntau tus qauv ntawm cov kev nce toj no.

Kauj Ruam 6: Cov Ntaub Ntawv Tau Txais los ntawm Oscilloscope

Cov duab ntawm kev ntes tau ua los ntawm oscilloscope. Cov ntaub ntawv tau khaws cia hauv cov ntaub ntawv csv. Nco tseg qhov me ntsis nkhaus ntawm qhov nce thiab nqis ntawm cov teeb liab.

Kauj Ruam 7: Cov Ntaub Ntawv Tau Txais los ntawm Oscilloscope (csv Cov Ntaub Ntawv hauv Excel)

Peb muaj cov piv txwv ntawm no.

Kauj Ruam 8: Cov Ntaub Ntawv Tau Txais los ntawm ADC

Los ntawm kev hloov pauv tus lej ntawm cov lej, peb tuaj yeem saib cov ntaub ntawv raug ntes los ntawm ADC. Saib xyuas qhov deformation ntawm lub teeb liab trapezoidal.

Cov ntaub ntawv pom ntawm Arduino IDE cov phiaj xwm phiaj xwm

Kauj Ruam 9: Cov Ntaub Ntawv Tau Txais los ntawm ADC - Excel

Siv tus nqi siab dua thiab cov davhlau ya nyob twg, peb tuaj yeem ntes qhov tseem ceeb thiab siv lawv hauv Excel rau peb qhov kev sib piv.

Kauj Ruam 10: Kev Sib Piv ntawm Kev Ruaj Ntseg

Peb sib piv ob txoj kev nce toj ntawm ob qhov kev ntes.

Nco tseg qhov curvature uas tshwm sim ntawm ob qho kev nce toj.

Nco tseg kuj tias rau tib qho kev nce toj, peb muaj ntau qhov piv txwv ntawm ESP32 ntau dua los ntawm oscilloscope.

Kauj Ruam 11: Sib Piv Cov Zauv

Vim tias ESP32 muab ntau qhov piv txwv ntau dua li oscilloscope, peb yuav tsum sib npaug cov txiaj ntsig no, vim tias lawv yuav ua qhov ntsuas los sib piv ob txoj kab nkhaus.

Txog qhov no, peb yuav ua qhov sib piv ncaj qha.

Peb muaj 305 tus qauv rau oscilloscope ramp thiab 2365 tus qauv rau ADC ramp.

Txij li cov ramps yog tib yam, peb tuaj yeem hais tias peb muaj kwv yees li 7.75 qhov piv txwv ntawm ADC rau txhua qhov oscilloscope.

Muab tus lej ntsuas ntawm txhua tus qauv oscilloscope muaj qhov nkhaus zoo ib yam, tab sis nrog cov cim ntsuas sib npaug rau ADC thiab faib cov ntaub ntawv rov qab.

Txhawm rau sau cov ntaub ntawv uas ploj lawm rau txoj haujlwm tshiab, peb yuav siv txoj kab nkhaus uas suav nrog cov ntaub ntawv paub.

Kauj Ruam 12: Sau Qhov Gap - Kab Kab

Xaiv cov ntaub ntawv paub (cov kab xiav), los ntawm kev nyem thiab tom qab ntawd nyem nrog khawm sab xis, peb xaiv: "Ntxiv Cov Kab Sib Ntsib …"

Hauv lub qhov rai uas tshwm, peb xaiv hom Polynomial (xaj 2 yuav txaus).

Peb kuj tau txheeb xyuas cov kev xaiv "Saib Sib npaug hauv daim duab" thiab "Zaub R-squared tus nqi hauv daim duab".

Peb nyem "Kaw".

Kauj Ruam 13: Sau rau qhov khoob - Qib 2 Txoj Kab Nkag Polynomial

Excel muab ob daim tshiab ntawm peb cov ntaub ntawv; qhov kev txiav txim zaum thib ob uas zoo tshaj plaws rau cov ntaub ntawv, thiab R-sib npaug sib npaug uas ntsuas qhov txaus no.

Tsuas yog nco ntsoov tias ze rau 1, qhov tsim nyog sib npaug.

Cia peb tsis delve rau hauv kev ua lej, cia peb siv nws ua cov cuab yeej.

Kauj Ruam 14: Sau Qhov Gap - Ntsuam Xyuas Qhov Ua Haujlwm

Cia peb sau qhov khoob qhov piv txwv nrog cov ntaub ntawv tsim los ntawm kev ua zauv. Thiab tom qab ntawd, sib piv lawv ib qho dhau ib qho.

y = -9E -08x2 + 0, 0014x + 0, 1505

R² = 0, 9999

Oscilloscope voltage = -9E -08 * index2 + 0, 0014 * index + 0, 1505

Kauj Ruam 15: Hloov Oscilloscope Voltage mus rau tus nqi sib npaug los sib piv nrog ADC

Cia peb ua kom zoo dua qhov no los hloov pauv tus nqi ntawm oscilloscope voltage mus rau qhov sib npaug ADC tus nqi.

Raws li tus nqi siab tshaj plaws tau txais hauv ADP ntawm ESP32 yog 4095, uas yog sib npaug rau kev nyeem ntawv ntawm 2.958V rau tib qho kev ntsuas, peb tuaj yeem hais tias:

Txhua qhov hluav taws xob hauv qhov ntsuas ntawm oscilloscope sib npaug kwv yees li 1384.4 units ntawm AD. Yog li, peb tuaj yeem sib tw txhua qhov ntsuas ntawm oscilloscope los ntawm tus nqi no.

Kauj Ruam 16: Sib Piv Ob Qhov Raug Tau Txais

Pom qhov sib txawv tau txais hauv ob qhov kev nyeem.

Kauj Ruam 17: Tus Cwj Pwm ntawm ADC Nyeem Qhov Sib Txawv (Yuam Kev)

Txoj kab nkhaus hauv qab no qhia pom qhov sib txawv ntawm kev nyeem ADC coj tus yam ntxwv ua haujlwm li cas ntawm kev ntsuas. Kev sau cov ntaub ntawv no yuav tso cai rau peb nrhiav kev kho kom raug.

Txhawm rau nrhiav txoj kab nkhaus no, peb tsuas yog phiaj xwm qhov sib txawv pom hauv txhua qhov kev ntsuas ua haujlwm ntawm txhua qhov ua tau AD txoj haujlwm (0 txog 4095).

Kauj Ruam 18: ADC Nyeem Qhov Cuam Tus Cwj Pwm Sib Txawv - Nrhiav Kev Txhim Kho

Peb tuaj yeem txiav txim siab hauv Excel qhov kev hloov kho los ntawm kev ntxiv Kab Kab, tam sim no ntawm qib siab dua, kom txog thaum nws haum txaus nrog peb cov ntaub ntawv.

Kauj Ruam 19: Siv Lwm Cov Software

Lwm yam software txaus siab rau kev txiav txim siab nkhaus yog PolySolve, uas tuaj yeem siv ncaj qha ntawm qhov txuas: https://arachnoid.com/polysolve/ lossis rub tawm ua Java daim ntawv thov.

Nws tso cai rau daim ntawv thov ntawm qib qis dua polynomial regressions thiab xa cov qauv kev ua haujlwm, nrog rau lwm yam kev ua haujlwm.

Txhawm rau siv nws, tsuas yog nkag cov ntaub ntawv hauv thawj kab ntawv. Cov ntaub ntawv yuav tsum ua raws qhov kev txiav txim X, Y cais los ntawm tus lej, lossis tab. Ceev faj hauv kev siv dot kom raug raws li tus lej lej.

Ib daim duab yuav tshwm nyob rau hauv lub npov tom ntej yog tias cov ntaub ntawv nkag mus tau raug ua tiav.

Nov yog yuav ua li cas peb qhov ADC yuam kev nkhaus mus.

Lub qhov rai no yuav nthuav qhia qhov tshwm sim ntawm kev thim rov qab, suav nrog cov ntaub ntawv ua haujlwm tau zoo, uas nyob rau hauv lem tuaj yeem muaj nws cov ntawv tso tawm hauv ntau txoj hauv kev: raws li C / C ++ muaj nuj nqi, cov npe ntawm coefficients, muaj nuj nqi sau hauv Java, thiab lwm yam.

Nco tseg: Ua tib zoo mloog cov lej sib cais

Kauj Ruam 20: Qhov tsis tu ncua thiab teeb tsa ()

Kuv taw tes rau ntawm no GPIO siv rau kev sib piv. Kuv pib qhov chaw nres nkoj txuas ntxiv, nrog rau tus pin txiav txim siab rau kev ntes analog.

const int pin_leitura = 36; // GPIO usado para captura analógica void setup () {Serial.begin (1000000); // Kev nkag mus rau qhov chaw nres nkoj cov lej rau kev debug pinMode (pin_leitura, INPUT); // Pino siv rau kev siv tshuaj tua kab mob}

Kauj Ruam 21: Loop () thiab Kev Ua Haujlwm Kho

Peb ua kom ntes qhov hloov kho qhov hluav taws xob, thiab peb luam tawm qhov muaj txiaj ntsig nrog lossis tsis muaj qhov hloov kho kom raug.

lub voj void () {int valor_analogico = analogRead (pin_leitura); // realiza a captura da tensão ajustada //Serial.print(valor_analogico + f (valor_analogico)); // imprime os valores para debug (COM CORREÇÃO) Serial.print (valor_analogico); // imprimime os valores para debug (SEM CORREÇÃO) Serial.print (","); Serial.print (4095); // cria uma linha para marcar o valor máximo de 4095 Serial.print (","); Serial.println (0); // cria uma linha para marcar o valor mínimo de 0}

Daim ntawv ceeb toom hauv kab 12 tias peb muaj kev xaiv luam cov ntaub ntawv nrog rau qhov sib ntxiv ua haujlwm sib txawv f (analog_value).

Kauj Ruam 22: Siv PolySolve Kev Kho Kom Haum Xeeb

Ntawm no, peb siv PolySolve ua haujlwm sab hauv Arduino IDE.

/* Hom: ib txwm Polynomial degree 6, 2365 x, y cov ntaub ntawv sib txheeb sib piv coefficient (r^2) = 9, 907187626418e-01 Txuj yuam kev = 1, 353761109831e+01 Daim ntawv tso tawm: C/C ++ muaj nuj nqi: Copyright © 2012, P. Lutus - https://www.arachnoid.com. Tag nrho cov cai qhaib. */ double f (double x) {return 2.202196968876e + 02 + 3.561383996027e-01 * x + 1.276218788985e-04 * pow (x, 2) + -3.470360275448e-07 * pow (x, 3) + 2.082790802069e- 10 * pow (x, 4) + -5.306931174991e-14 * pow (x, 5) + 4.787659214703e-18 * pow (x, 6); }

Nco tseg qhov hloov pauv ntawm tus lej ua tus lej sib cais.

Kauj Ruam 23: Txheeb Nrog Kev Kho - Plotter Serial

Kauj Ruam 24: Tus Nqi Zauv

Txhawm rau ua cov lej ntau, nws yog qhov tsim nyog rau tus txheej txheem los ua txoj haujlwm no. Qhov no tuaj yeem ua rau qeeb hauv kev ua tiav, nyob ntawm qhov chaws thiab muaj peev xwm suav tau.

Ntawm no, peb pom cov lus tshwm sim ntawm kev sim siv ntau qib polynomials. Pom qhov sib txawv ntawm lub sijhawm thaum siv lub pow () ua haujlwm thiab thaum nws tsis yog.

Kauj Ruam 25: Xeem Code - Teeb () thiab Loop Start ()

Ntawm no, peb muaj cov cai siv hauv peb qhov kev xeem.

void teeb () {Serial.begin (1000000); // Iniciando a porta serial somente para debug} void loop () {ntab valor_analogico = 500.0; // um valor arbtrario ntab quantidade = 10000.0; // quantidade de chamadas ntab contador = 0.0; // contador de chamadas

Kauj Ruam 26: Xeem Txoj Cai - Loop () thiab Ua Haujlwm

Kuv siv lub micros () ua haujlwm kom tau txais tus nqi hauv microseconds.

// ============= inicia o processo float agora = micros (); // marca o instante inicial thaum (contador <quantidade) {// v (valor_analogico); // função vazia // r (valor_analogico); // função com retorno // f0 (valor_analogico); // grau 0 // f1 (valor_analogico); // grau 1 // f2 (valor_analogico); // grau 2 // f3 (valor_analogico); // grau 3 // f4 (valor_analogico); // grau 4 // f5 (valor_analogico); // grau 5 // f6 (valor_analogico); // grau 6 // f13_semPow (valor_analogico); // grau 13º SEM a função POW // f13_comPow (valor_analogico); // grau 13º COM a função POW contador ++; } agora = (micros () - agora) / quantidade; // txiav txim siab qhov nruab nrab ntawm qhov sib txuas ua ke rau cada iteração // ============= qhov kawg ntawm cov txheej txheem

Kauj Ruam 27: Cov Cai Xeem - Loop () - Cov txiaj ntsig

Peb luam tus nqi rov qab los ntawm qib 13 ua haujlwm nrog thiab tsis muaj POW rau kev sib piv, ntxiv rau kev ua ntu zus.

// imprime o valor retornado da função de grau 13 com e sem POW para comparação Serial.print (f13_semPow (valor_analogico)); // grau 13º SEM a função POW Serial.print (" -"); Serial.print (f13_comPow (valor_analogico)); // grau 13º COM a função POW Serial.print (" -"); // imprime o intervalo ua cov txheej txheem Serial.println (agora, 6); }

Kauj Ruam 28: Xeem Txoj Cai - Siv Ua Haujlwm

Cov haujlwm tsis muaj dab tsi (tsuas yog rov qab los) ntawm qib 0 thiab 1.

// FUNÇÃO VAZIAdouble v (double x) {} // FUNÇÃO SOMENTE COM RETORNO ob npaug r (ob npaug x) {rov qab x; } // FUNÇÃO DE GRAU 0 ob npaug f0 (ob npaug x) {rov qab 2.202196968876e+02; } // FUNÇÃO DE GRAU 1 ob npaug f1 (ob npaug x) {rov qab 2.202196968876e + 02 + 3.561383996027e-01 * x; }

Qib 2, 3, thiab 4 lub luag haujlwm.

// FUNÇÃO DE GRAU 2double f2 (double x) {return 2.202196968876e + 02 + 3.561383996027e-01 * x + 1.276218788985e-04 * pow (x, 2); } // FUNÇÃO DE GRAU 3 ob f3 (ob npaug x) {rov qab 2.202196968876e + 02 + 3.561383996027e-01 * x + 1.276218788985e-04 * pow (x, 2) + -3.470360275448e-07 * pow (x, 3); } // FUNÇÃO DE GRAU 4 ob f4 (ob npaug x) {rov qab 2.202196968876e + 02 + 3.561383996027e-01 * x + 1.276218788985e-04 * pow (x, 2) + -3.470360275448e-07 * pow (x, 3) + 2.082790802069e-10 * pow (x, 4); }

Qib 5 thiab 6 lub luag haujlwm.

// FUNÇÃO DE GRAU 5double f5 (double x) {return 2.202196968876e + 02 + 3.561383996027e-01 * x + 1.276218788985e-04 * pow (x, 2) + -3.470360275448e-07 * pow (x, 3) + 2.082790802069e-10 * pow (x, 4) + -5.306931174991e-14 * pow (x, 5); } // FUNÇÃO DE GRAU 6 double f6 (double x) {return 2.202196968876e + 02 + 3.561383996027e-01 * x + 1.276218788985e-04 * pow (x, 2) + -3.470360275448e-07 * pow (x, 3) + 2.082790802069e-10 * pow (x, 4) + -5.306931174991e-14 * pow (x, 5) + 4.787659214703e-18 * pow (x, 6); }

Qib 13 ua haujlwm siv POW.

// FUNÇÃO DE GRAU 13 USANDO O POWdouble f13_comPow (ob npaug x) {rov 2, 161282383460e + 02 + 3, 944594843419e-01 * x + 5, 395439724295e-04 * pow (x, 2) + -3, 968558178426e-06 * pow (x, 3) + 1, 047910519933e-08 * pow (x, 4) + -1, 479271312313e-11 * pow (x, 5) + 1, 220894795714e-14 * pow (x, 6) + -6, 136200785076e-18 * pow (x, 7) + 1, 910015248179e-21 * pow (x, 8) + -3, 566607830903e-25 * pow (x, 9) + 5, 000280815521e-30 * pow (x, 10) + 3, 434515045670e-32 * pow (x, 11) + -1, 407635444704e-35 * pow (x, 12) + 9, 871816383223e-40 * pow (x, 13); }

Qib 13 ua haujlwm yam tsis siv POW.

// FUNÇÃO DE GRAU SEM USAR O POWdouble f13_semPow (ob npaug x) {rov 2, 161282383460e + 02 + 3, 944594843419e-01 * x + 5, 395439724295e-04 * x * x + -3, 968558178426e-06 * x * x * x + 1, 047910519933e-08 * x * x * x * x + -1, 479271312313e-11 * x * x * x * x * x * x + 1, 220894795714e-14 * x * x * x * x * x * x + -6, 136200785076e-18 * x * x * x * x * x * x * x + x 1, 910015248179e-21 * x * x * x * x * x * x * x * x--3, 566607830903e- 25 * x * x * x * x * x * x * x * x * x + 5, 000280815521e-30 * x * x * x * x * x * x * x * x * x * x * x * x + 3, 434515045670e- 32 * x * x * x * x * x * x * x * x * x * x + x -1 -407635444704e -35 * x * x * x * x * x * x * x * x * x * x * x * x * x + 9, 871816383223e-40 * x * x * x * x * x * x * x * x * x * x * x * x * x * x * x; }

Kauj ruam 29: Cov ntaub ntawv

Rub tawm cov ntawv:

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