۲-۶ ADC در میکروکنترلرهای AVR
۲۶ بهمن ۱۳۹۷۴-۶ روش‌های بهینه‌سازی دقت در ADC هنگام استفاده از سنسورها با خروجی ولتاژ
۲۶ بهمن ۱۳۹۷
در صنعت بسیاری از سنسورها جواب یا به عبارت بهتر خروجی خود را با تغییر ولتاژ اعلام می‌کنند. در‌واقع اگر بتوانیم ولتاژ خروجی از یک سنسور با این قابلیت را اندازه بگیریم گویا توانسته‌ایم به جواب برسیم. درمیان این سنسورها سنسور IR بیشترین محبوبیت و معروفیت را دارد و از نظر راه‌اندازی بسیار ساده راه‌اندازی خواهد شد.
این سنسورها به به نور بازتابی از محیط حساس بوده و با استفاده از این قابلیت می‌توان فاصله‌ی اجسام را با استفاده از این سنسورها محاسبه کرد. نحوه‌ی کار این سنسورها به این صورت است که اگر فاصله‌ی اجسام از آنها کم یا زیاد شود در خروجی مدار این سنسورها تغییر ولتاژ به وجود می‌آید.
ابتدا به مدار راه اندازی این سنسورها نگاه بیندازید:
شکل ۱۲: مدار راه اندازی یک سنسور IR
یک سنسور IR متشکل از دو بخش است:
۱. فرستنده ( Transmitter)
۲. گیرنده( Receiver )
در واقع بخش فرستنده یک موج مادون قرمز را می‌فرستد و گیرنده آن را پس از بازتاب از محیط دریافت می‌کند و متناسب با این بازتاب دریافت شده و شدت آن، در خروجی ولتاژهای متفاوتی بروز داده خواهند شد. در بازار المانهای این سنسور به شکل‌هایی شبیه زیر موجود است:
شکل ۱۳: شکل ظاهری سنسورهای IR
همانطور که در شکل ۱۳ می‌بینید دو نوع از این سنسورها که در بازار موجود است که در این شکل براساس قطر بدنه‌ی خارجی سنسور دسته بندی شده‌اند. ( 3 میلیمتر و 5 میلیمتر )
هر جفت از این المانهای LED مانند یک سنسور IR را تشکیل می‌دهند.
در هر جفت بخشی که با TX مشخص شده است معرف بخش Transmitter یا در شماتیک مدار با نام LED است.
هر بخش با نام RX معرف Receiver یا گیرنده است که در مدار با نام آورده شده است.
معمولا در این نوع سنسورها المان سیاه رنگ گیرنده بوده و المان روشن‌تر فرستنده است.
حال اگر مداری مشابه بالا را ببندید و خروجی‌های ولتاژ این مدار را بر حسب فاصله بر حسب سانتی‌متر ثبت و رسم کنید نموداری مشابه شکل زیر خواهید داشت.
در‌واقع نمودار زیر برحسب مقادیر ACD خوانده شده توسط یک پایه از میکروکنترلر در مقابل فاصله بر حسب سانتی‌متر رسم شده است.
شکل ۱۴
همانطور که مشاهده می‌کنید در فاصله‌های بیش از ۵ سانتی‌متر میزان ولتاژ خروجی کاهش داشته است.
مثلا اگر یک جسم را در فاصله‌ی ۱۰ سانتی‌متری از این سنسور قرار دهیم عدد ADC در حدود ۲۳۰ خواهد بود ولی اگر این جسم را نزدیکتر کنیم و فاصله را به ۳۰ سانتی‌متر برسانیم عدد ADC در حدود ۹۰ خواهد بود واین نشان می‌دهد با کاهش فاصله ولتاژ خروجی نیز کاهش می‌یابد.
برای فواصل کمتر از ۵ سانتی‌متر بر مبنای نمودار مخصوص سنسور بالا اعداد ADC اعداد معتبری نخواهند بود چراکه مثلا برای دو فاصله‌ی ۵ و ۳ سانتی‌متر این اعداد یکی خواهند شد در حالی که فاصله متفاوت است. بنابراین برای فواصل کمتر از ۵ سانتی‌متر به این نوع خاص از سنسور که نمودار آن را رسم کردیم نمی‌توان اعتماد کرد.
در بازار سنسورهای IR متفاوت با دقتهای متفاوت وجود دارد، بنابراین متناسب با دقت مورد نیاز خود می‌توانید انواع مختلفی از این سنسورها را در کارهای خود استفاده کنید.
12 Comments
بسیار عالی امید وارم مثل منه تازه کار و علاقمند رو راهنمایی کنید. ممنون
ممنون از شما دوست عزیر. مطالب دیگر نیز به ترتیب بر روی سایت به مرور قرار داده خواهد شد. در این سایت قصد ما اتفاقا بیشتر کمک به دوستان تازه کار هست و تبدیل اونها به متخصصان حرفه ای. امیدوارم در این مسیر بتونیم قدمهای خوبی رو در کنار شما برداریم.
با تشکر از مطلب خودتون یه راهنمایی میخواستم ازتون.برای یه کانتر که میتونه تو شرایط نوری مختلف باشه که بتونه یه جسم رو تو فاصله بین ۵ تا ۵۰ سانتی تشخیص بده چه سنسوری پیشنهاد میدین؟ مقاومت متغیر رو چقدر بزارم؟ برای تنظیم
با سلام
با توجه به عدم قطعیت (uncertainty) در محیط کاری از لحاظ نوری، توصیه می کنم از سنسور اولتراسونیک مثل SRF08 یا SRF05 استفاده نمایید. سنسورهای اولتراسونیک نسبت به نور حساس نیستند و با استفاده از امواج صوت فاصله را اندازه گیری می کنند.
در زیر آموزش کار با این سنسور آورده شده است.
https://robotmakers.ir/4-9-%D8%B1%D8%A7%D9%87-%D8%A7%D9%86%D8%AF%D8%A7%D8%B2%DB%8C-%D9%85%D8%A7%DA%98%D9%88%D9%84-srf08-range-finder/
خیلی ممنون از پیشنهادتون ولی با توجه به هزینه و مقدار مصرف srf استفاده از اون برام مقدور نیست.می خواستم ببینم میتونم در کنار اون سنسور مادون قرمز یک فتوسل هم به کار ببرم که میکرو بتونه با توجه به سیگنالی که از فتوسل میگیره مقدار نور رو بسنجه و ازین اطلاعات برای سنسور مادون قرمز استفاده کنه تا مشکل عدم قطعیت حل بشه؟
با سلام، ایده جالبی هست ، به نظر می رسه که باید میزان خروجی سنسور IR با سنسور نور کالیبره بشود، به این نحو که از محیطهای با نور کم شروع کرده و با توجه به خروجی سنسور نور دقت سنسور IR را تنظیم نمایید و اطلاعات را در یک look up table نگه دارید، سپس با افزایش میزان نور آزمایش را تکرار کرده. در نهایت شما برای رنج مشخصی از افزایش نور می توانید سنسور IR خود را کالیبره کنین. تمام موارد بالا در صورت خطی بودن خروجی سنسور نور قابل اجرا هستند.
الان که دارم فک میکنم اصلا نیازی به فتوسل هم نیست.میشه قبل ازینکه عملیات اجرا بشه مقدار adc سنسور به عنوان مقدار ورودی مرجع در نطر گرفته بشه بعد شروع عملیات مقادیر با اون مقدار مرجع مقایسه بشه.چون اگه از فتوسل استفاده کنم صرفا مقدار نور رو به من میگه نه مادون قرمز که این خودش مشکل سازه.درسته دیگه؟میشه اینطوری استفاده کرد ؟البته موقع مقایسه تابع باید مقداری که تجربی به دست میاد رو استفاده کنه
مقدار مرجع زمانی معنی می دهد که سیستم پس از نمونه برداری مقدار مرجع دچار تغییر نشود، برای همین در صورت تغییر نور به صورت مداوم مقدار مرجع شما نیز تغییر می کند. بنابراین بهتر است نمونه برداری از مقدار مرجع را مثلا هر چند دقیقه یک بار به صورت اتوماتیک با یک نمونه گیری چند هزار تایی و محاسبه میانگین همه محاسبه نمایید.
سلام خسته نباشید .
در تصویر مدار سنسور توضیح نداده شده که tx , rx را کجا قرار دهیم ؟
سلام.
در شکل ۱۲ فرستنده(TX) ال ای دی LED1 و گیرنده(RX) فتوترانزیستور Q1 می باشد.
سلام آقای حسن پور دهنوی برای ساخت یک مدار تشخیص مانع میخواستم از شما کمک بگیرم که بتواند فاصله مانع را تا حداقل ۲۰ سانتی متر تشخیص دهد من چه قطعاتی رو باید برای ساخت این مدار تهیه کنم ممنون میشم اگر جواب بدین
سلام.
باید از سنسورهای تشخیص مانع مثل سنسورهای آلتراسونیک(مثلا SRF05) یا سنسورهای مادون قرمز استفاده کنین. همین کیوردها رو توی گوگل سرچ کنین میتونین سنسورهاشو ببنین.