Aref arduino что такое
Устанавливает источник опорного напряжения, использующийся при считывании аналогового сигнала (другими словами, задает максимальное значение входного диапазона). Для выбора источника опорного напряжения доступны следующие значения:
Параметры
type: тип источника опорного напряжения (DEFAULT, INTERNAL, INTERNAL1V1, INTERNAL2V56 или EXTERNAL).
Возвращаемые значения
Примечание
Сразу после изменения источника опорного напряжения, несколько первых значений, возвращаемых функцией analogRead(), могут быть неточными.
Предупреждение
При использовании внешнего источника опорного напряжения, напряжение на выводе AREF должно быть строго в пределах от 0 до 5 В! При этом перед вызовом функции analogRead() нужно обязательно установить тип источника как EXTERNAL. В противном случае, возможно короткое замыкание внутреннего источника опорного напряжения с выводом AREF, что может привести к повреждению микроконтроллера на вашей плате Ардуино.
Подобную ситуацию также можно предотвратить, если внешний источник опорного напряжения соединять с выводом AREF через резистор номиналом 5 кОм. Такое соединение даст возможность переключаться между внутренним и внешним опорным напряжением. Однако, при этом следует иметь ввиду, что резистор изменит величину опорного напряжения, поскольку вывод AREF соединяется с внутренним резистором номиналом 32 КОм. Два резистора образуют делитель напряжения, таким образом, например, 2.5В, приложенные через резистор, в итоге дадут 2.5 * 32 / (32 + 5) =
Функция analogReference() в Arduino IDE
С помощью функции настраивается один из важнейших параметров, определяющих точность измерения АЦП – источник опорного напряжения.
Величина опорного напряжения принимается за 100% (1023) и все значения рассчитываются относительно этого опорного напряжения.
Возможные источники опорного напряжения (ИОН):
Синтаксис
Аргументы
CVStype – тип источника опорного напряжения (CVS – ConstantVoltageSupply)
Возвращаемое значение
Замечания
В случае использования внешнего ИОН, рекомендуется подключать его через сопротивление в 5 Ком. В противном случае возможно повреждение микроконтроллера из-за разницы потенциалов.
Единственный минус подключения – напряжение будет немного просаживаться, так как внутри контроллера уже установлено сопротивление. Однако такое подключение позволит «на лету» менять ИОН со внешнего на внутренний и обратно.
Теория использования ИОН
Напряжение ИОН используется в микроконтроллерах как верхняя точка измерения АЦП. В продвинутых внешних АЦП, кроме положительной верхней границы, существует напряжение нижней границы (в старших сериях AVR оно тоже есть – AGND, Analog ground). Остальные поступающие на вход АЦП значения рассчитываются пропорционально относительно верхних точек.
К примеру, если подать на вход АЦП 2.5В при ИОН = 2.56В, то на выходе получим
1000, а если ИОН = 5В, то значение преобразования АЦП будет равно
По умолчанию вывод AREF не используется, а напряжение верхней точки берётся относительно аналогового питания, при этом AREF находится в низкоимпедансном состоянии и не терпит напряжений на входе.
При выборе внутреннего ИОН значения АЦП считаются, опираясь на напряжение, меньшее чем напряжение питания. В таком случае, любое напряжение, поступившее на вход АЦП, значение которого будет больше, чем напряжение ИОН, будет восприниматься как максимальное (1023).
Значение внутреннего ИОН также будет выведено на вывод AREF. Его возможно измерить лишь мультиметром с сопротивлением, близким к бесконечности, так как характер подключения – высокоимпедансный. Опять же, рекомендуем подключать внешний ИОН через сопротивление, чтобы ненароком не уничтожить аналоговую часть микроконтроллера.
В любом случае, самым оптимальным решением будет использование внешнего источника опорного напряжения, выполненного на специализированной микросхеме.
Не стоит забывать и про необходимость правильно разводить печатную плату под устройство с учётом всех экранов и соединять аналоговую и цифровую земли лишь в одной точке. Не помешают и фильтры по питанию… но это уже отдельная тема, выходящая за рамки статьи.
Arduino AREF пин: измеряем точное напряжение
В этом материале мы рассмотрим, как можно с большей точностью измерять меньшие напряжения, используя аналоговые выводы Arduino или совместимой плате вместе с выводом AREF.
Обзор
Вы можете вспомнить, что вы можете использовать функцию Arduino analogRead() для измерения напряжения электрического тока от датчиков и т.п., используя один из выводов аналогового входа. Значение, возвращаемое функцией analogRead(), должно быть в диапазоне от 0 до 1023, где ноль представляет собой ноль вольт, а 1023 представляет рабочее напряжение используемой платы Arduino.
Это можно легко продемонстрировать, подключив Arduino Uno к USB и установив мультиметр для измерения напряжения на контактах 5В и GND. Некоторые платы возвращают напряжение до 4,8 В, некоторые показывают значения выше 4,8 В, ниже 5 В. Поэтому, если вы стремитесь к точности, питайте вашу плату от внешнего источника питания через разъем постоянного тока или Vin-контакт, например, 9 В постоянного тока. Затем, после этого, пройдя через цепь регулятора мощности, вы получите хорошее напряжение 5 В.
Почему analogRead() возвращает значение от 0 до 1023?
Что такое AREF?
Для более популярных плат Arduino, таких как платы Uno, Mega, Duemilanove и Leonardo / Yún, рабочее напряжение 5В. Если у вас есть плата Arduino Due, рабочее напряжение составляет 3,3 В. Таким образом, если у Вас есть опорное напряжение 5 В, каждый блок, возвращаемого analogRead() оценивается в 0.00488 В. (Это рассчитывается путем деления 1024 на 5В). Что если мы хотим измерить напряжения между 0 и 2 или 0 и 4,6? Как АЦП узнает, что составляет 100% от нашего диапазона напряжений?
И в этом заключается причина существования вывода AREF. AREF означает Analog Reference. Это позволяет нам «скормить» Arduino опорное напряжение от внешнего источника питания. Например, если мы хотим измерить напряжения с максимальным диапазоном 3,3 В, мы бы подали хорошие плавные 3,3 В на вывод AREF, например, от ИС регулятора напряжения.
Внешний AREF
Чтобы активировать внешний AREF, используйте следующее в void setup ():
Это устанавливает опорное напряжение на то, что вы подключили к пину AREF, что, конечно, будет иметь напряжение между 1,1В и напряжением работы платы.
Как нам продемонстрировать внешний AREF в работе? Используя AREF 3,3 В, следующий скетч измеряет напряжение от A0 и отображает процентная доля всего AREF и рассчитанного напряжения:
Результаты скетча показаны на видео выше.
Внутренний AREF
Микроконтроллеры на наших платах Arduino также могут генерировать внутреннее опорное напряжение 1.1В, и мы можем использовать это для работы AREF. Просто используйте строку:
Для плат Arduino Mega в void setup() используйте:
Для Arduino Mega есть также опорное напряжение 2.56В, которое активируется так:
Наконец, прежде чем останавливаться на результатах, полученных на вашем выводе AREF, всегда откалибруйте показания по известному исправному мультиметру. Функция AREF дает вам больше гибкости при измерении аналоговых сигналов.
analogReference()
Description
Configures the reference voltage used for analog input (i.e. the value used as the top of the input range). The options are:
Arduino AVR Boards (Uno, Mega, Leonardo, etc.)
DEFAULT: the default analog reference of 5 volts (on 5V Arduino boards) or 3.3 volts (on 3.3V Arduino boards)
INTERNAL: a built-in reference, equal to 1.1 volts on the ATmega168 or ATmega328P and 2.56 volts on the ATmega32U4 and ATmega8 (not available on the Arduino Mega)
INTERNAL1V1: a built-in 1.1V reference (Arduino Mega only)
INTERNAL2V56: a built-in 2.56V reference (Arduino Mega only)
EXTERNAL: the voltage applied to the AREF pin (0 to 5V only) is used as the reference.
Arduino SAMD Boards (Zero, etc.)
AR_DEFAULT: the default analog reference of 3.3V
AR_INTERNAL: a built-in 2.23V reference
AR_INTERNAL1V0: a built-in 1.0V reference
AR_INTERNAL1V65: a built-in 1.65V reference
AR_INTERNAL2V23: a built-in 2.23V reference
AR_EXTERNAL: the voltage applied to the AREF pin is used as the reference
Arduino megaAVR Boards (Uno WiFi Rev2)
DEFAULT: a built-in 0.55V reference
INTERNAL: a built-in 0.55V reference
VDD: Vdd of the ATmega4809. 5V on the Uno WiFi Rev2
INTERNAL0V55: a built-in 0.55V reference
INTERNAL1V1: a built-in 1.1V reference
INTERNAL1V5: a built-in 1.5V reference
INTERNAL2V5: a built-in 2.5V reference
INTERNAL4V3: a built-in 4.3V reference
EXTERNAL: the voltage applied to the AREF pin (0 to 5V only) is used as the reference
Arduino SAM Boards (Due)
AR_DEFAULT: the default analog reference of 3.3V. This is the only supported option for the Due.
Arduino Mbed OS Nano Boards (Nano 33 BLE), Arduino Mbed OS Edge Boards (Edge Control)
AR_VDD: the default 3.3 V reference
AR_INTERNAL: built-in 0.6 V reference
AR_INTERNAL1V2: 1.2 V reference (internal 0.6 V reference with 2x gain)
AR_INTERNAL2V4: 2.4 V reference (internal 0.6 V reference with 4x gain)
Syntax
Parameters
type : which type of reference to use (see list of options in the description).
Returns
Notes and Warnings
After changing the analog reference, the first few readings from analogRead() may not be accurate.
Alternatively, you can connect the external reference voltage to the AREF pin through a 5K resistor, allowing you to switch between external and internal reference voltages. Note that the resistor will alter the voltage that gets used as the reference because there is an internal 32K resistor on the AREF pin. The two act as a voltage divider, so, for example, 2.5V applied through the resistor will yield 2.5 * 32 / (32 + 5) =
Arduino.ru
Функция analogReference()
Описание
Функция определяет опорное напряжение относительно которого происходят аналоговые измерения. Функция analogRead() возвращает значение с разрешением 10 бит пропорционально входному напряжению на аналоговом входе, и в зависимости от опорного напряжения.
Синтаксис
Параметры
type: определяет используемое опорное напряжение (DEFAULT, INTERNAL или EXTERNAL).
Возвращаемое значение
Внимание
Внешнее напряжение рекомендуется подключать к выводу AREF через резистор 5 кОм.
Таким образом уменьшается риск повреждения микросхемы Atmega если настройки analogReference не совпадают с возможностями платформы. Однако при этом произойдет небольшая просадка напряжения, вследствие того, что имеется встроенный резистор 32 кОм, подключенный к выводу AREF. В этом случае оба резистора работают как делитель напряжения. Подсоединение внешнего резистора позволяет быстро переключаться на напряжение 3.3 В вывода AREF с напряжения 5 В DEFAULT без конфигурации аппаратной части и АЦП.
Использование вывода AREF
Напряжение, подключенное к выводу AREF, конвертируется АЦП и, затем, определяется значение напряжения, при котором АЦП выдает самое высокое цифровое значение, т.е 1023. Другие значения напряжения, поступающие в АЦП, конвертируются пропорционально. Таким образом, при настройке DEFAULT 5 В значение напряжения 2.5 В в АЦП будет конвертироваться в 512.
В стандартной конфигурации платформ Arduino вывод AREF (вывод 21 Atmega) не задействован. В этом случае при настройке DEFAULT к выводу подключается внутреннее напряжение AVCC. Соединение является низко-импедансным и любое напряжение подведенное к выводу в этот момент может повредить микросхему ATMEGA.
Настройкой INTERNAL к выводу AREF подключается внутреннее напряжение 1.1 В (или 2.56 микросхемы ATmega8). При этом напряжение соответствующее или превышающее 1.1 В будет конвертироваться АЦП в 1023. Другие значения напряжения конвертируются пропорционально.
Внутреннее подключение источника 1.1 В к выводу является высоко-импедансным, что означает, что для измерение напряжения на выводе может быть произведено только мультиметром с высоким сопротивлением. Ошибочное подключение напряжения к выводу AREF при этой настройке функции analogReference не повредит микросхему, но превысит значение 1.1 В. В этом случае АЦП будет конвертировать напряжение внешнего источника. Во избежание вышеописанных проблем настоятельно рекомендуется подключать внешнее напряжение через резистор 5 кОм.
Рекомендуемой настройкой для вывода AREF является EXTERNAL. При этом происходит отключение обоих внутренних источников, и внешнее напряжение будет являться опорным для АЦП.
