Arduino.ru
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.
- DEFAULT: стандартное опорное напряжение 5 В (на платформах с напряжением питания 5 В) или 3.3 В (на платформах с напряжением питания 3.3 В)
- INTERNAL: встроенное опорное напряжение 1.1 В на микроконтроллерах ATmega168 и ATmega328, и 2.56 В на ATmega8.
- INTERNAL1V1: встроенное опорное напряжение 1.1 В (Arduino Mega)
- INTERNAL2V56: встроенное опорное напряжение 2.56 (Arduino Mega)
- EXTERNAL: внешний источник опорного напряжения, подключенный к выводу AREF
Синтаксис
analogReference(type)
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.
Смотрите также
- analogRead()
- Аналоговые входы
Arduino.ru
Кто подробно объяснит, про «analogReference(EXTERNAL);»?
В сети, так «понятно и подробно» описана эта функция, что слов нет.
«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) = ~2,2 В на выводе AREF.»
Это как понимать?
Везде написано, что AREF это «ВЫХОД» и на него подается внешнее опорное напряжение.
Вообще то, » AREF тогда, по логике, должен быть «ВХОДОМ«.
А вот это — » 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.»
Прежде чем объявить функцию «analogReference(EXTERNAL);», нужно объявить функцию «analogReference(EXTERNAL);»? А это не масло масленное?
Если можно на примере, объяснить.
К примеру:
Если на «выход или все-таки вход» «AREF» подать опорное напряжение с микросхемы «REF03» 2,5 вольта.
И как как в скетче указать, что было подано на » AREF «, именно 2,5 вольта?
Что произойдет с датчиками, подключенными к аналоговым входам?
Нужен ли резистор в 5 кОм?
Ведь по сути, из более-менее точного напряжения, с этим резистором, мы теряем эту точность, даже в описании в сети говорится, что из-за получившегося делителя (с внутренним резистором в 32 КОм), получится примерно 2,2 вольта, то есть» + — «километр.
Тогда какой смысл во всем этом?
float Read_Voltage_Vcc() // Функция расчета и определения напряжения на Vcc Arduino < // Read 1.1V reference against AVcc // set the reference to Vcc and the measurement to the internal 1.1V reference #if defined(__AVR_ATmega32U4__) || defined(__AVR_ATmega1280__) || defined(__AVR_ATmega2560__) ADMUX = _BV(REFS0) | _BV(MUX4) | _BV(MUX3) | _BV(MUX2) | _BV(MUX1); #elif defined (__AVR_ATtiny24__) || defined(__AVR_ATtiny44__) || defined(__AVR_ATtiny84__) ADMUX = _BV(MUX5) | _BV(MUX0); #elif defined (__AVR_ATtiny25__) || defined(__AVR_ATtiny45__) || defined(__AVR_ATtiny85__) ADMUX = _BV(MUX3) | _BV(MUX2); #else ADMUX = _BV(REFS0) | _BV(MUX3) | _BV(MUX2) | _BV(MUX1); #endif delay(75); // Wait for Vref to settle ADCSRA |= _BV(ADSC); // Start conversion while (bit_is_set(ADCSRA, ADSC)); // measuring uint8_t low = ADCL; // must read ADCL first - it then locks ADCH uint8_t high = ADCH; // unlocks both long result = (high
Вроде бы работает не плохо.
Но ситуация такая.
Если измерять напряжение на любом из аналоговых пинов от 0 до 5 вольт, то проблем нет.
Это выглядит примерно так:
#define Pin_ Akkum A0 // Pin подключенный к +АКБ float Voltage_Vcc = 0; // Переменная напряжение напряжения на Vcc, входе питания Ардуино float Voltage_Value_Pin = 0; // Переменная данных с аналогового Pin float Voltage_Pin = 0; // Переменная напряжение на аналоговом Pin (до 5 вольт без делителя) void setup() < analogReference(DEFAULT); // Настройка источника опорного напряжения по умолчанию >void loop() < Voltage_ Vcc = Read_Voltage_Vcc() / 1000; /* Присваиваем переменной, значение получаемое из функции в вольтах*/ Voltage_Value_Pin = float (analogRead(Pin_ Akkum)); // Присуаиваем переменной значение получаемое с аналогового Pin Voltage_Pin = Voltage_Value_Pin * Voltage_Vcc / 1024; /* Присваиваем переменной значение в вольтах (в вычисление подставляем значение Voltage_Vcc, полученные с помощью функции " float Read_Voltage_Vcc ()" */ >
А вот как быть, если нужен делитель напряжения?
Если без этой функции " float Read_Voltage_Vcc ()" то :
Voltage_Akkum = float(analogRead(Pin _Akkum)) / 34,13333333333333; // Считываем значение на пине вольтметра, расчет произведен на предел значений 0-30В. 1024/30 = 34,13333333333333 (резисторы делителя, рассчитаны и подобраны с точностью до десяток).
Показания более менее точные , это если без нагрузок (реле, датчики и прочие) блок питания конечно достаточно мощный , но все же при включении и отключении нагрузок, показания гуляют.
Кто что посоветует?
Как лучше сделать?
- Войдите на сайт для отправки комментариев
Аналоговые пины
В прошлом уроке мы разобрали измерение и вывод цифрового сигнала, а в этом разберём аналоговый сигнал. Зачем нужно читать аналоговый сигнал? Микроконтроллер может выступать в роли вольтметра, измерять собственное напряжение питания, например от аккумулятора, может измерять ток через шунт (если вы знаете закон Ома), можно измерять сопротивление, а также работать с потенциометрами (крутильными, линейными, джойстиками), которые являются очень удобными органами управления.
В уроке про возможности микроконтроллера мы обсуждали аналоговые входы, т.е. входы, подключенные к АЦП – аналогово-цифровому преобразователю (ADC). Взглянем на распиновку популярных плат (Arduino Nano и Wemos Mini):
Пины, на которых выведен ADC, могут измерять аналоговый сигнал. На плате Nano это пины, маркированные буквой А (A0–A7), а у esp8266 такой пин всего один – A0.
Чтение сигнала
“Аналоговые” пины могут принимать напряжение от 0V (GND) до опорного напряжения и преобразовывать его в цифровое значение, просто в какие-то условные единицы. АЦП на AVR и esp8266 имеет разрядность в 10 бит, т.е. мы получаем измеренное напряжение в виде числа от 0 до 1023 .
Функция, которая оцифровывает напряжение, называется analogRead(pin) . Она принимает в качестве аргумента номер аналогового пина и возвращает оцифрованное напряжение. Сам пин должен быть сконфигурирован как INPUT (вход). Нумерация:
- Arduino Nano:
- Просто номером А-пина: A0 – 0
- Как на плате: A0 – A0
- Порядковым номером GPIO: А0 – 14 , A1 – 15 .. А7 – 21
- Просто номером А-пина: A0 – 0
- Как на плате: A0 – A0
Пример, опрашивающий пин А0:
int value1 = analogRead(0); // считать напряжение с пина A0 int value2 = analogRead(A0); // считать напряжение с пина A0 int value3 = analogRead(14); // считать напряжение с пина A0
Хранить полученное значение разумно в переменной типа int , потому что значение варьируется от 0 до 1023.
Нельзя подавать на аналоговый пин напряжение выше напряжения питания МК. Через ограничивающий резистор (~10k) – можно, но всё равно не рекомендуется этого допускать.
Потенциометры
Аналоговые пины очень часто используются при работе с потенциометрами (переменный резистор). При помощи полученного значения можно влиять на ход работы программы, менять какие-то настройки и тому подобное. У потенциометра всегда три ноги: две крайние и одна центральная. Всё вместе это представляет собой делитель напряжения, который и позволяет менять напряжение в диапазоне 0-VCC:
К Arduino потенциометр подключается следующим образом: средний вывод на любой A-пин, крайние – на GND и питание. От порядка подключения GND и питания зависит направление изменения значения. Что касается сопротивления, то читай заметку по делителям напряжения ниже в этом уроке. Чаще всего для МК ставят потенциометры с сопротивлением 10 кОм, но диапазон в принципе очень широк: от 1 кОм до 100 кОм. Чем больше, тем более шумным будет приходить сигнал, а если брать меньше – пойдут потери тока в нагрев потенциометра, а это никому не нужно. 
Опорное напряжение (для AVR Arduino)
Опорное напряжение играет главную роль в измерении аналогового сигнала, потому что именно от него зависит максимальное измеряемое напряжение и вообще возможность и точность перевода полученного значения 0-1023 в Вольты. Изучим функцию analogReference(mode) , где mode:
- DEFAULT : опорное напряжение равно напряжению питания МК. Активно по умолчанию
- INTERNAL : встроенный источник опорного на 1.1V (для ATmega168 или ATmega328P) и 2.56V (на ATmega8)
- INTERNAL1V1 : встроенный источник опорного на 1.1V (только для Arduino Mega)
- INTERNAL2V56 : встроенный источник опорного на 2.56V (только для Arduino Mega)
- EXTERNAL : опорным будет считаться напряжение, поданное на пин AREF
После изменения источника опорного напряжения (вызова analogReference() ) первые несколько измерений могут быть нестабильными. Значение 1023 функции analogRead() будет соответствовать выбранному опорному напряжению или напряжению выше его.
В режиме DEFAULT мы можем оцифровать напряжение от 0 до напряжения питания VCC. Если напряжение питания 4.5 Вольта, и мы подаём 4.5 Вольт – получим оцифрованное значение 1023. Если подаём 5 Вольт – опять же получим 1023, т.к. выше опорного. Это правило работает и дальше, главное не превышать 5.5 Вольт. Как измерять более высокое напряжение, читайте ниже.
Что касается точности: при питании от 5V и режиме DEFAULT мы получим точность измерения напряжения (5 / 1024) ~4.9 милливольт. Поставив INTERNAL мы можем измерять напряжение от 0V до 1.1V с точностью (1.1 / 1024) ~0.98 милливольт. Весьма неплохо, особенно если баловаться с делителем напряжения.
Что касается внешнего источника опорного напряжения: нельзя подавать напряжение меньше 0V (отрицательное) или выше 5.5V в качестве внешнего опорного в пин AREF. Также при подключении внешнего опорного напряжения нужно вызвать analogReference(EXTERNAL) до первого вызова функции analogRead() (начиная с запуска программы), иначе можно повредить микроконтроллер!
Чтобы “на лету” переключаться между внутренними и внешним опорными, можно подключить его на AREF через резистор на ~5 кОм. Вход AREF имеет собственное сопротивление в 32 кОм, поэтому реальное опорное будет вычисляться по формуле REF = V * 32 / (R + 32), где R – сопротивление резистора (кОм), через которое подключено опорное напряжение V (Вольт). Например для 2.5V получим 2.5 * 32 / (32 + 5) = ~2.2V реальное опорное.
Измерение напряжения
0-5 Вольт
Простой пример, как измерить напряжение на аналоговом пине и перевести его в Вольты. Плата питается от 5V.
float voltage = (float)(analogRead(0) * 5.0) / 1024;
Таким образом переменная voltage получает значение в Вольтах, от 0 до 5. Чуть позже мы поговорим о более точных измерениях при помощи некоторых хаков. Почему мы делим на 1024, а не на 1023 , ведь максимальное значение измерения с АЦП составляет 1023? Ответ можно найти в даташите:
АЦП при преобразовании отнимает один бит, т.е. 5.0 Вольт он в принципе может измерить только как 4.995, что и получится по формуле выше: 1023 * 5 / 1024 == 4.995.. . Таким образом делить нужно на 1024.Сильно больше 5 Вольт
Для измерения постоянного напряжения больше 5 Вольт нужно использовать делитель напряжения на резисторах (Википедия). Схема подключения, при которой плата питается от 12V в пин Vin и может измерять напряжение источника (например, аккумулятора):
Код для перевода значения с analogRead() в Вольты с учётом делителя напряжения:// GND -- [ R2 ] -- A0 -- [ R1 ] -- VIN #define VREF 5.1 // точное напряжение на пине 5V (в данном случае зависит от стабилизатора на плате Arduino) #define DIV_R1 10000 // точное значение 10 кОм резистора #define DIV_R2 4700 // точное значение 4.7 кОм резистора void setup() < float voltage = (float)analogRead(0) * VREF * ((DIV_R1 + DIV_R2) / DIV_R2) / 1024; >void loop() <>
Как выбрать/рассчитать делитель напряжения?
- Согласно даташиту на ATmega, сумма R1 + R2 не рекомендуется больше 10 кОм для достижения наибольшей точности измерения. В то же время через делитель на 10 кОм будет течь ощутимый ток, что критично для автономных устройств (читай ниже). Если девайс работает от сети или от аккумулятора, но МК не используется в режиме сна – ставим делитель 10 кОм и не задумываемся. Также рекомендуется поставить конденсатор между GND и аналоговым пином для уменьшения помех.
- Если девайс работает от аккумулятора и микроконтроллер “спит”: пусть аккумулятор 12V, тогда через 10 кОм делитель пойдёт ток 1.2 мА. Сам микроконтроллер в режиме сна потребляет ~1 мкА, что в тысячу раз меньше! На самом деле можно взять делитель с гораздо бОльшим суммарным сопротивлением (но не больше 20 МОм, внутреннего сопротивления самого АЦП), но обязательно поставить конденсатор на ~0.1 мкФ между аналоговым пином и GND (вот здесь проводили эксперимент). Таким образом например при при R1+R2 = 10 МОм (не забыть про конденсатор) ток через делитель будет 1.2 мкА, что уже гораздо лучше!
- Коэффициент делителя (не тот, который в Википедии) равен (R1 + R2) / R2 . Коэффициент должен быть таким, чтобы при делении на него измеряемого напряжения не получилось больше напряжения питания МК. У меня в примере (10 + 4.7) / 4.7 ~ 3.13 . Я хочу измерять литиевый аккумулятор с максимальным напряжением 12.8 Вольт. 12.8 / 3.13 ~ 4 Вольта – отлично. Например для измерения 36 Вольт я бы взял делитель с плечами 100к и 10к.
- Можно воспользоваться онлайн-калькулятором.
Сильно меньше 5 Вольт
Для более точных измерений маленького напряжения можно подключить пин AREF к источнику низкого опорного напряжения (об этом было выше), чтобы “сузить” диапазон работы АЦП. Источник может быть как внешний, так и внутренний, например изменив опорное на внутреннее 1.1V ( analogReference(INTERNAL) ) можно измерять напряжение от 0 до 1.1 Вольта с точностью 1.1/1024 ~ 1.01 мВ.
Видео
Полезные страницы
- Набор GyverKIT – большой стартовый набор Arduino моей разработки, продаётся в России
- Каталог ссылок на дешёвые Ардуины, датчики, модули и прочие железки с AliExpress у проверенных продавцов
- Подборка библиотек для Arduino, самых интересных и полезных, официальных и не очень
- Полная документация по языку Ардуино, все встроенные функции и макросы, все доступные типы данных
- Сборник полезных алгоритмов для написания скетчей: структура кода, таймеры, фильтры, парсинг данных
- Видео уроки по программированию Arduino с канала “Заметки Ардуинщика” – одни из самых подробных в рунете
- Поддержать автора за работу над уроками
- Обратная связь – сообщить об ошибке в уроке или предложить дополнение по тексту ([email protected])
what is aref(analog reference)
what is the analog reference, I know that it can be used as a voltage reference, but not exactly what it is all about please someone help.
asked Jul 4, 2017 at 14:31
343 2 2 gold badges 4 4 silver badges 8 8 bronze badges1 Answer 1
It is the reference voltage against which all other analog voltages (analog inputs) are measured against.
By default it is the same as the chip supply voltage (5V on most Arduino boards), so the analog inputs can measure between 0 and 5V.
If you connect the AREF pin to a lower voltage, say to the 3.3V pin (for convenience) and set the analog reference to EXTERNAL, you can then measure between 0 and 3.3V.
This is good if you are measuring a smaller voltage and want to get as much resolution in the analog reading. If you leave it at 5V and are measuring only up to, say, 3.3V, you're wasting all the analog reading values between 3.3V and 5V that could go to getting you more sensitivity.