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):

DEFAULT – стандартное значение, равное величине напряжения питания (5В для плат, рассчитанных на работу от 16МГц и 3.3В для плат, работающих на частоте 8МГц).
INTERNAL – встроенный (не очень точный) ИОН. Выдаёт 1.1В на платах с микроконтроллерами ATMega328 и ATMega168, 2.56В на платах с ATMega8 (Arduino NG).
INTERNAL1V1 – встроенный ИОН на 1.1В (только Arduino Mega, так как имеет внутри два ИОН).
INTERNAL2V56 – встроенный ИОН на 2.56В (только Arduino Mega).
EXTERNAL – внешний ИОН, позволяющий многократно повысить точность измерений.

Синтаксис

analogReference (CVStype)

Аргументы

CVStype – тип источника опорного напряжения (CVS – ConstantVoltageSupply)

Возвращаемое значение

Отсутствует

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 ~ 512 .

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.

Пример использования

int inpin = 0;
int val = 0;

void setup() {
  analogReference(INTERNAL);
  Serial.begin(9600);
}

void loop() {
  val = analogRead(inpin);  // считывание значений с контакта 0
  Serial.println(val);      // отправка значений через последовательный порт
}

int inpin = 0;

int val = 0;

void setup() {

analogReference(INTERNAL);

Serial.begin(9600);

}

void loop() {

val = analogRead(inpin); // считывание значений с контакта 0

Serial.println(val); // отправка значений через последовательный порт

}