Användning av sensorerna i version 7 i CanSat-serien
Inledning
Analogisk och digital signal. Öppna en större version genom att klicka.
Version 6.2 av CanSat-serien innehåller ett sensorkort (skydd). Till detta kort har fogats en ntc-temperatursensor och ett digitalt paket med flera sensorer som innehåller en trycksensor, en 3-axels accelerationssensor, en 3-axels magnetometer och ett 3-axels gyroskop.
Ntc-temperatursensorn är en analog sensor, som alstrar spänning enligt det värde som uppmäts av sensorns parameter. Den kan få vilket värde som helst från et visst område; en dylik signal betecknas med termen analog signal, se övre kanten av bilden till höger. Utifrån uppmätt spänning kan motsvarande värde beräknas och spänningen omvandlas till temperatur.
I detta avsnitt visas hur en analogisk spänning uppmätt med en analogisk sensor medelst rätt enhet omvandlas till en fysikalisk storhet.
GY-91 har en inbyggd 16-bit ADC-omvandlare. Därför har signalerna från detta sensorpaket redan omvandlats till 16-bit digitala signaler, innan de behandlas av Arduino Uno.
Alla digitala komponenter har individuella signaler. En digital signal skiljer sig från en analog signal därigenom att en digital signal kan få enbart vissa separata värden. På bilden till höger visas dessa två olika signaler. I det övre schemat visas den analoga (permanenta) signalen och i det nedre schemat den digitala (separata) signalen.
Bordsdatorer och bärbara datorer samt CanSats minidator (som kallas mikrostyrenhet) kan hantera endast digitala signaler. En analog signal kan omvandlas till digital med en A/D-omvandlare (ADC) som omvandlar en analog signal till en digital signal.
A/D-omvandlaren är integrerad i mikrostyrenheten och där finns åtta ingångskanaler. A/D-omvandlaren är en 10-bits omvandlare. Den omvandlar en analog signal till en digital signal med ett 10 bits binärt tal. En bit representerar ett binärt tal och talets värde kan vara 0 eller 1. Det kan även representeras av hög eller låg spänning eller av ansluten och icke ansluten. I programmering representeras värdena 1 och 0 ofta även av sant (1) och falskt (0).
Varje siffra i ett binärt tal kan ha två värden, 0 eller 1. Ett 10-bits binärtal kan ha 210 = 1024 olika värden och kan representera de hela talen 0–1 023. Mikrostyrenheten kan förstå digitala tal och använda dem i räkneoperationer som kan programmeras i processorn genom att programkoden skrivs in. Ett exempel på kod är TestShield-koden som användes i ett tidigare avsnitt i guiden.
A/D-omvandlaren avläser CanSats alla sensorer och omvandlar alla analogiska värden till 10-bits tal. 0 volt som binärtal är 0000000000 = 0 och 5 volt som binärtal 1111111111 = 210 + 29 + 28 + 27 + 26 + 25 + 24 + 23 + 22 + 21 + 1 = 1023.
Då fem volts matningsspänning anges på nivå 1024 (0 inkluderad), är noggrannheten 5V/1023 = 4,89 mV. Detta betyder att den minsta spänningsändring som vi kan mäta med en 10-bits A/D-omvandlare är 4,89 mV. Detta är viktigt att veta, när vi börjar arbeta med känsligheten i sensorerna.
För analoga (temperatur-)sensorer gäller följande ordningsföljd:
Temperatursensorn omvandlar uppmätt temperatur till spänning. Signalen är i denna fas analog.
Sensorns analogiska signal (spänningen) är ansluten till en av Arduino-kretskortets analoga portar.
A/D-omvandlaren omvandlar den analoga signalen till en digital signal som kan behandlas av processorn.
I mikrostyrenheten sparas signalen som ett 10-bits binärtal som kan användas i beräkningar eller sändas via Arduino TX -porten och radion eller USB-porten till en extern mottagare.
GY-91 har en inbyggd 16-bit ADC-omvandlare. Därför har signalerna från detta sensorpaket redan omvandlats till 16-bits digitala signaler, innan de behandlas av Arduino Uno.