- डिजिटल इलेक्ट्रॉनिक्स के साथ एनालॉग दुनिया
- ADC क्या है और इसका उपयोग कैसे करें?
- संकल्प (बिट्स) और एडीसी में चैनल
- एक एडीसी के लिए संदर्भ वोल्टेज
- उदाहरण
- एडीसी प्रकार और काम कर रहे हैं
- आमतौर पर एडीसी पर कुछ सवाल उठते हैं
डिजिटल इलेक्ट्रॉनिक्स के साथ एनालॉग दुनिया
कुछ साल पहले पूरे इलेक्ट्रॉनिक्स उपकरण जो आज हम उपयोग करते हैं जैसे फोन, कंप्यूटर, टीवी आदि प्रकृति में अनुरूप थे। फिर धीरे-धीरे लैंडलाइन फोन को आधुनिक मोबाइल फोन, सीआरटी टीवी और मॉनिटर को एलईडी डिस्प्ले से बदल दिया गया, वैक्यूम ट्यूब वाले कंप्यूटर उनके अंदर माइक्रोप्रोसेसरों और माइक्रोकंट्रोलर्स के साथ और अधिक शक्तिशाली होने के लिए विकसित हुए।
आज के डिजिटल युग में हम सभी उन्नत डिजिटल इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों से घिरे हुए हैं, यह हमें यह सोचने के लिए धोखा दे सकता है कि हमारे आसपास सब कुछ प्रकृति में डिजिटल है, जो सच नहीं है। दुनिया हमेशा प्रकृति में एनालॉग रही है, उदाहरण के लिए हम सब कुछ महसूस करते हैं और अनुभव करते हैं जैसे गति, तापमान, वायु वेग, सूर्य के प्रकाश, ध्वनि आदि प्रकृति में एनालॉग हैं। लेकिन हमारे इलेक्ट्रॉनिक उपकरण जो माइक्रोकंट्रोलर और माइक्रोप्रोसेसरों पर चलते हैं, वे इन एनालॉग मूल्यों को सीधे नहीं पढ़ / व्याख्या कर सकते हैं क्योंकि वे केवल 0 और 1 के भाग पर चलते हैं। इसलिए हमें कुछ ऐसा चाहिए जो इन सभी एनालॉग वैल्यू को 0 और 1 में बदल दे ताकि हमारे माइक्रोकंट्रोलर और माइक्रोप्रोसेसर इन्हें समझ सकें। इस चीज को शॉर्ट के लिए एनालॉग टू डिजिटल कन्वर्टर्स या एडीसी कहा जाता है । इस लेख में हम जानेंगेएडीसी के बारे में सब कुछ और उनका उपयोग कैसे करें ।
ADC क्या है और इसका उपयोग कैसे करें?
जैसा कि पहले कहा गया था कि एडीसी एनालॉग से डिजिटल रूपांतरण के लिए है और इसका उपयोग वास्तविक दुनिया से एनालॉग मूल्यों को 1 और 0 के डिजिटल मूल्यों में बदलने के लिए किया जाता है। तो ये एनालॉग मूल्य क्या हैं? ये वो हैं जो हम अपने दिन-प्रतिदिन के जीवन में देखते हैं जैसे कि तापमान, गति, चमक आदि लेकिन रुको !! क्या ADC 0 और 1 जैसे डिजिटल मूल्यों में सीधे तापमान और गति को बदल सकता है?
कोई चूक नहीं। एक एडीसी केवल एनालॉग वोल्टेज मूल्यों को डिजिटल मूल्यों में बदल सकता है । तो जो कभी पैरामीटर हम मापना चाहते हैं, उसे पहले वोल्टेज में परिवर्तित किया जाना चाहिए, यह रूपांतरण सेंसर की मदद से किया जा सकता है । उदाहरण के लिए तापमान मानों को वोल्टेज में परिवर्तित करने के लिए, हम उसी तरह थर्मामीटर का उपयोग करके चमक को वोल्टेज में परिवर्तित कर सकते हैं, हम एक एलडीआर का उपयोग कर सकते हैं। एक बार जब यह वोल्टेज में परिवर्तित हो जाता है तो हम इसे एडीसी की मदद से पढ़ सकते हैं।
ADC का उपयोग करने का तरीका जानने के लिए हमें पहले कुछ मूल शब्दों से परिचित होना चाहिए जैसे, चैनल रिज़ॉल्यूशन, रेंज, रेफरेंस वोल्टेज आदि।
संकल्प (बिट्स) और एडीसी में चैनल
जब आप किसी भी माइक्रोकंट्रोलर या एडीसी आईसी के विनिर्देश पढ़ते हैं, तो एडीसी का विवरण शर्तों के चैनलों और रिज़ॉल्यूशन (बिट्स) का उपयोग करके दिया जाएगा। उदाहरण के लिए एक Arduino UNO के ATmega328 में 8-चैनल 10-बिट ADC है । माइक्रोकंट्रोलर पर प्रत्येक पिन एनालॉग वोल्टेज को नहीं पढ़ सकता है, 8-चैनल शब्द का अर्थ है कि इस ATmega328 माइक्रोकंट्रोलर पर 8 पिन हैं जो एनालॉग वोल्टेज पढ़ सकते हैं और प्रत्येक पिन 10-बिट के रिज़ॉल्यूशन के साथ वोल्टेज पढ़ सकते हैं। यह विभिन्न प्रकार के माइक्रोकंट्रोलर्स के लिए अलग-अलग होगा।
आइए मान लें कि हमारी एडीसी सीमा 0 वी से 5 वी तक है और हमारे पास 10-बिट एडीसी है इसका मतलब है कि हमारे इनपुट वोल्टेज 0-5 वोल्ट को असतत एनालॉग मानों के 1024 स्तरों (2 10 = 1024) में विभाजित किया जाएगा । मतलब 1024 10-बिट ADC के लिए रिज़ॉल्यूशन है, इसी तरह 8-बिट ADC रिज़ॉल्यूशन 512 (2 8) होगा और 16-बिट ADC रिज़ॉल्यूशन के लिए 65,536 (2 16) होगा।
इसके साथ यदि वास्तविक इनपुट वोल्टेज 0V है तो MCU का ADC इसे 0 के रूप में पढ़ेगा और यदि यह 5V है तो MCU 1024 को पढ़ेगा और यदि यह 2.5V के बीच कहीं है तो MCU 512 पढ़ेगा। हम नीचे दिए गए सूत्रों का उपयोग कर सकते हैं। एडीसी और ऑपरेटिंग वोल्टेज के रिज़ॉल्यूशन के आधार पर एमसीयू द्वारा पढ़े जाने वाले डिजिटल मूल्य की गणना करने के लिए।
(एडीसी संकल्प / ऑपरेटिंग वोल्टेज) = (एडीसी डिजिटल मूल्य / वास्तविक वोल्टेज मान)
एक एडीसी के लिए संदर्भ वोल्टेज
एक और महत्वपूर्ण शब्द जिससे आपको परिचित होना चाहिए वह संदर्भ वोल्टेज है। एडीसी रूपांतरण के दौरान अज्ञात वोल्टेज का मान ज्ञात वोल्टेज के साथ तुलना करके पाया जाता है, यह ज्ञात वोल्टेज को संदर्भ वोल्टेज कहा जाता है । आम तौर पर सभी एमसीयू में आंतरिक संदर्भ वोल्टेज सेट करने का एक विकल्प होता है , जिसका अर्थ है कि आप सॉफ्टवेयर (प्रोग्राम) का उपयोग करके इस वोल्टेज को कुछ उपलब्ध मूल्य पर आंतरिक रूप से सेट कर सकते हैं। एक Arduino UNO बोर्ड में संदर्भ वोल्टेज को डिफ़ॉल्ट रूप से 5V पर सेट किया जाता है, यदि आवश्यक हो तो उपयोगकर्ता इस संदर्भ वोल्टेज को सॉफ्टवेयर में आवश्यक परिवर्तन करने के बाद भी Vref पिन के माध्यम से बाह्य रूप से सेट कर सकते हैं।
हमेशा याद रखें कि मापा एनालॉग वोल्टेज मान हमेशा संदर्भ वोल्टेज मूल्य से कम होना चाहिए और संदर्भ वोल्टेज मूल्य हमेशा माइक्रोकंट्रोलर के ऑपरेटिंग वोल्टेज मूल्य से कम होना चाहिए।
उदाहरण
यहां हम ADC का उदाहरण ले रहे हैं जिसमें 3 बिट रिज़ॉल्यूशन और 2V संदर्भ वोल्टेज है। तो यह 0-2v एनालॉग वोल्टेज को 8 (2 3) विभिन्न स्तरों के साथ मैप कर सकता है, जैसे नीचे दी गई तस्वीर में दिखाया गया है:
इसलिए यदि एनालॉग वोल्टेज 0.25 है तो डिजिटल मान दशमलव में 1 और बाइनरी में 001 होगा। इसी तरह यदि एनालॉग वोल्टेज 0.5 है तो डिजिटल मान दशमलव में 2 और बाइनरी में 010 होगा।
कुछ माइक्रोकंट्रोलर में ADC जैसे कि Arduino, MSP430, PIC16F877A इनबिल्ट होते हैं, लेकिन कुछ माइक्रोकंट्रोलर के पास 8051, रास्पबेरी पाई आदि जैसे नहीं होते हैं और हमें ADC0804, ADC0808 जैसे डिजिटल कनवर्टर ICC के लिए कुछ बाहरी एनालॉग का उपयोग करना पड़ता है।
नीचे आप विभिन्न माइक्रोकंट्रोलर के साथ एडीसी के विभिन्न उदाहरण पा सकते हैं:
- Arduino Uno में ADC का उपयोग कैसे करें?
- रास्पबेरी पाई एडीसी ट्यूटोरियल
- 8051 माइक्रोकंट्रोलर के साथ ADC0808 को इंटरफैस करना
- AVR माइक्रोकंट्रोलर का उपयोग करके 0-25V डिजिटल वोल्टमीटर
- STM32F103C8 में ADC का उपयोग कैसे करें
- MSP430G2 में ADC का उपयोग कैसे करें
एडीसी प्रकार और काम कर रहे हैं
एडीसी के कई प्रकार हैं, सबसे अधिक उपयोग किए जाने वाले फ्लैश फ्लैश एडीसी, दोहरी ढलान एडीसी, क्रमिक सन्निकटन और दोहरी ढलान एडीसी हैं । यह बताने के लिए कि एडीसी के प्रत्येक कार्य और उनके बीच का अंतर इस लेख के दायरे से बाहर होगा क्योंकि वे काफी जटिल हैं। लेकिन एक मोटा विचार देने के लिए एडीसी के पास एक आंतरिक संधारित्र होता है जिसे मापा जाने वाले एनालॉग वोल्टेज द्वारा चार्ज किया जाएगा। फिर हम समय की अवधि में कैपेसिटर का निर्वहन करके वोल्टेज मान को मापते हैं।
आमतौर पर एडीसी पर कुछ सवाल उठते हैं
मेरे एडीसी का उपयोग करके 5 वी से अधिक कैसे मापें?
जैसा कि पहले चर्चा की गई है कि एडीसी मॉड्यूल माइक्रोकंट्रोलर के ऑपरेटिंग वोल्टेज से अधिक वोल्टेज मान को माप नहीं सकता है। यह एक 5V माइक्रोकंट्रोलर है जो अपने ADC पिन से अधिकतम 5V माप सकता है। यदि आप उस से अधिक कुछ भी मापना चाहते हैं, तो आप 0-12V को मापना चाहते हैं तो आप संभावित विभाजक या वोल्टेज विभक्त सर्किट का उपयोग करके 0-12V को 0-5V में मैप कर सकते हैं। यह सर्किट MCU के लिए मानों को नीचे करने के लिए प्रतिरोधों की एक जोड़ी का उपयोग करेगा, आप लिंक का उपयोग करके वोल्टेज विभक्त सर्किट के बारे में अधिक जान सकते हैं। हमारे उपरोक्त उदाहरण के लिए हमें वोल्टेज स्रोत में श्रृंखला में 1K रोकनेवाला और 720 ओम अवरोधक का उपयोग करना चाहिए और ऊपर दिए गए लिंक में चर्चा के अनुसार प्रतिरोधों के बीच वोल्टेज को मापना चाहिए।
ADC से Digital Values को वास्तविक Voltage Values में कैसे बदलें?
एनालॉग वोल्टेज को मापने के लिए एडीसी कनवर्टर का उपयोग करते समय एमसीयू द्वारा प्राप्त परिणाम डिजिटल में होगा। उदाहरण के लिए 10-बिट 5V माइक्रोकंट्रोलर में जब वास्तविक वोल्टेज को मापना है तो 4V है MCU इसे 820 के रूप में पढ़ेगा, हम फिर से उपरोक्त चर्चा किए गए फॉर्मूले का उपयोग 820 को 4V में बदलने के लिए कर सकते हैं ताकि हम इसे अपने में उपयोग कर सकें गणना। उसी को क्रॉस-चेक करें।
(ADC रिज़ॉल्यूशन / ऑपरेटिंग वोल्टेज) = (ADC डिजिटल मूल्य / वास्तविक वोल्टेज मान) वास्तविक वोल्टेज मान = ADC डिजिटल मूल्य * (ऑपरेटिंग वोल्टेज / ADC रिज़ॉल्यूशन) = 820 * (5/1023) = 4.007 = ~ 4V
आशा है कि आपको ADC का उचित विचार मिला होगा और उन्हें अपने अनुप्रयोगों के लिए कैसे उपयोग किया जा सकता है। यदि आपको अवधारणाओं को समझने में कोई समस्या है तो नीचे अपनी टिप्पणी पोस्ट करने या हमारे मंचों पर लिखने के लिए स्वतंत्र महसूस करें।