LAB01 - ADC電壓量測實驗

###### tags:`js-iot` `lab` 返回[電子電路實驗與JavaScript物聯網應用](/s/8Q89ww-EQlOg8zy7XSTlCw) ## LAB 01 <br> <span style="color:#F9BF45;">ADC電壓量測實驗</span> ###### [點我開啟簡報模式](/@BEExANT-ta/S1pZrairK#) ###### <kbd>ESC</kbd> 鍵進入總覽模式 ###### <kbd>←</kbd> <kbd>↑</kbd> <kbd>↓</kbd> <kbd>→</kbd> 切換頁面 --- ## 目標 - 實驗一 - 分壓計算與量測 - 實驗二 - LED電壓量測 ---- ### :dart: 實驗一 - 分壓計算與量測 **將兩個相同大小的電阻串聯分壓，計算出應該得到的電壓值，再使用ADC輸入量測電壓，並替換不同大小電阻，觀察數據並理解爲何量測與計算值不同。** ---- ### :dart: 實驗二 - LED電壓量測 **使用ADC輸入腳位量測電壓，在網頁取得ADC輸入資料，換算出電壓，調整可變電阻並觀察LED亮度與電壓變化，記錄電壓與LED亮度關係。** --- ## 使用材料 - **JavaScript開發板** - **220、1K、10K、100KΩ 電阻** - **100KΩ 可變電阻** (參考[電阻色碼表](/s/ZjKg95nBRVCVy3V6aPNYgQ)) - **紅、藍、綠 LED** - **杜邦線** --- ## 線路圖 :::warning :zap: 圖上麵包板正負極與實際不同，需注意正負極 ::: ---- #### 實驗一，分壓量測(100K電阻 * 2) <center> <img src="https://i.imgur.com/nVHbaVz.png" width="68%"></img> </center> ---- #### 實驗二，LED電壓量測(1K電阻 * 1) <center> <img src="https://i.imgur.com/BWHhYTo.png" width="70%"></img> </center> --- ## 設計原理 - ADC轉換電壓公式(Vc: 轉換電壓, ADC: 量測ADC值, Vr: 輸入電壓, n bits ADC, 一般爲 10 bits)。 \begin{gather*}V_c = ADC \times V_r \times (2^n - 1)\end{gather*} ---- - 使用ADC量測電壓時，==主控板signal偵測電阻值(位於J1)需大於量測電阻值==(偵測>量測，越大越準確)。如下圖 ==100K(R1) > 22K + 10K(R2)==，並聯後的電阻值僅剩==24.24K==(依公式計算)，使用ADC量測出約0.7V，與實際1.66V相差過大。 <center> <img src="https://i.imgur.com/aXNIjsL.png"></img> </center> ---- - 並聯和串聯電阻計算公式 \begin{gather*}R_T = {\cfrac{1}{(\cfrac{1}{R_1}+\cfrac{1}{R_2}+\cfrac{1}{R_3}+etc...)} }\end{gather*} :::info :globe_with_meridians: 參考資源 - [ADC 轉換公式](http://wiki.csie.ncku.edu.tw/embedded/ADC#adc-%E8%BD%89%E6%8F%9B%E5%85%AC%E5%BC%8F) - [並聯和串聯電阻計算器 ](https://www.digikey.tw/zh/resources/conversion-calculators/conversion-calculator-parallel-and-series-resistor) ::: ---- - 利用可變電阻改變電壓，透過ADC量測取得電壓(LED壓降0.7V)，記錄==不同電壓下對不同LED的亮度變化==。 :::warning :zap: LED最佳工作電流為35mA以下，超過容易損耗，而實際三用電表量測會有些許誤差，需經過校正才更精確(ADC量測最大爲3.3V)。 ::: ---- - 電壓與LED間的關係圖(來源:[Testing unknown LEDs](http://lednique.com/test-equipment/testing-unknown-leds/)) <center><img src="https://i.imgur.com/YW89oKj.png"></img> </center> --- ## 範例程式新增程式檔並命名 ==LAB01 - ADC電壓量測實驗==，將以下程式碼複製貼上程式編輯區執行。 ```javascript= let V = 3.3; let offset = 0; let adc = DATA.adc[0]; let v = 0; v = (adc - offset) / 1024 * V; v = Math.round(v * 100) /100; console.log("電源輸入: " + V); console.log("量測電壓: " + v); delay(100); ``` --- ## 程式解說逐行講解程式意義。 ---- ```javascript= let V = 3.3; ``` - 定義區域變數 V 為 3.3，表示輸入電壓值。 ---- ```javascript= let offset = 0; ``` - 定義區域變數 offset 為 0，為ADC校正歸零的偏差值。 ---- ```javascript= let adc = DATA.adc[0]; ``` - 定義區域變數 adc 為DATA.adc[0]，意思是DATA物件中adc陣列的第一個值，代表==第一個腳位的ADC資料==。 ---- ```javascript= let v = 0; ``` - 定義區域變數 v 為0，作為儲存輸出電壓值的變數。 ---- ```javascript= v = (adc - offset) / 1024 * V; ``` - 將ADC值校正後換算成電壓，把值設給 v。 ---- ```javascript= v = Math.round(v * 100) /100; ``` - 將 v 值取到小數後二位。 ---- ```javascript= console.log("電源輸入: " + V); console.log("量測電壓: " + v); ``` - 在訊息輸出區顯示輸入電源(V)與量測電壓(v)。 ---- ```javascript= delay(100); ``` - 等待100毫秒後繼續執行。 --- ## 參數修改為方便實作，以下會將範例程式中可修改的參數標示出來，進行實作時只需修改對應參數，並觀察結果即可。 :::warning :zap: 詳細內建JS參數參考 - [內建Js參數及功能總覽](/s/51F8nDF3Ss6M2DmGoRJQbA) ::: ---- :::success **offset = ==0==;** ::: - 依據ADC輸入的初始值設定，將其校正歸零。 ---- :::success **adc = DATA.adc[==x==];** ::: - x可代入 0 ~ 15，表示取得第1 ~ 16個腳位的ADC資料，依據使用的腳位填入對應的數字。 --- ## 範例影片 {%youtube EAYI-9glMKE %} ---- {%youtube Wgp_tpqvVic %} <a class="btn btn-warning" style="width:100%;color:#333333;" href="/s/4CgYHd9BREiq0TwqEWpRKw" role="button"> JavaScript基礎語法與變數運用 **⇨** </a> <a class="btn btn-primary" style="width:100%;" href="/s/r8SqOJDqQlGaYIUxYinQHw" role="button"> **⇦** 開發板網頁功能總覽 </a>