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title: LAB01 - ADC電壓量測實驗
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<!-- .slide: data-background="https://i.imgur.com/cgViIs1.jpg" data-background-color="#111111" data-background-opacity="0.2" -->

###### 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>

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## 目標

- 實驗一 - 分壓計算與量測
- 實驗二 - LED電壓量測

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### :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。**

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### :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。**

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## 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**

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## 線路圖
:::warning
:zap: 圖上麵包板正負極與實際不同，需注意正負極
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#### 實驗一，分壓量測(100K電阻 * 2)

<center> <img src="https://i.imgur.com/nVHbaVz.png" width="68%"></img> </center>

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#### 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>

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## 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*}

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- 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>

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- 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)
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- 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)。
:::

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- 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>

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## 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。

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);

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## 程式解說
逐行講解程式意義。

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let V = 3.3;

- 定義區域變數 V 為 3.3，表示輸入電壓值。

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let offset = 0;

- 定義區域變數 offset 為 0，為ADC校正歸零的偏差值。

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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==。

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let v = 0;

- 定義區域變數 v 為0，作為儲存輸出電壓值的變數 。

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v = (adc - offset) / 1024 * V;

- 將ADC值校正後換算成電壓，把值設給 v。

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v = Math.round(v * 100) /100;

- 將 v 值取到小數後二位。

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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)。

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delay(100);

- 等待100毫秒後繼續執行。

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## 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)
:::

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:::success
**offset = ==0==;**
:::

- 依據ADC輸入的初始值設定，將其校正歸零。

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:::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。

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## 範例影片

{%youtube EAYI-9glMKE %}

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{%youtube Wgp_tpqvVic %}

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