analogue and digital outputs - naresuan university 06.pdf · analogue and digital outputs 15 3....
TRANSCRIPT
-
ANALOGUE
AND DIGITAL
OUTPUTS
1
-
Digital Output 2
-
Digital output 3
-
Analogue and Digital Outputs 4
LEDs LED constant-current drive with
microprocessor control.
Multiple LEDs in parallel.
Multiple independent LEDs
Multiple LEDs constant current drive
Opto-isolator
-
Analogue and Digital Outputs 5
การต่อ LED ทีละ 1 ดวง
VOH = R·IOH+VLED
จากตารางใน datasheet ของตัวไมโครคอนโทรลเลอร์
IOH=-10A, VOH= VDD-0.3
IOH=-60A, VOH= VDD-1.5
จากข้อมูลของ LED
ILED=15mA
ไม่สามารถต่อ LED ให้ติดที่ลอจิก 1 ในลักษณะนี้ได้
LED
Port x.x
+1.8
-
R
IOH
VOH
-
Analogue and Digital Outputs 6
การต่อ LED ทีละ 1 ดวง Port 1.5, 1.6 และ 1.7
IOL= 20 mA, VOL= 1
V(+)-VOL = VR+1.8
VR = V(+) - VOL -1.8
R= VR/I = [V(+) - VOL -1.8]/ I
LED ต้องการ ILED=15mA
R= [5-1-1.8]/ 15mA
=146.66 150
Port อื่นๆ
IOL= 15 mA, VOL= 1
ไม่ต้องมี ตัวต้านทานก็ได้
LED
Port x.x
V+
R
+1.8
-
VOL
IOL
-
Analogue and Digital Outputs 7
Driving BJT
Driving MOSFET
-
Relay control and clamping 8
-
Analogue and Digital Outputs 9
DACs
IC DAC มีทั้งแบบที่รับส่งข้อมูลแบบขนานและอนุกรม Weighted-resistor
N คือ จ านวนบิต
R-2R network
Nreff Val
VR
RV
out 2
122
110
2222
NNNNref
f DDDDV
R
RV
out
-
Analogue and Digital Outputs 10
D/A Specifications Resolution ดูได้จากจ านวนของบิตที่เป็น Input ของ D/A เช่น D/A มี
Input จ านวน 8 บิต สามารถสร้างระดับแรงดัน Output ได 28 หรือ 256 ระดับ, Resolution = 1/256
Full-scale Output Voltage บอกถึงค่าแรงดัน Output มากที่สุด หรือเมื่อป้อนข้อมูลที่เป็น “1” ทุกบิตให้กับ D/A ซึ่งจะน้อยกว่าค่า Vref อยู่ 1 LSB เสมอ
Input Code สามารถมีได้หลายชนิดเช่น Binary, BCD, Offset Binary ซึ่งในการใช้งาน ต้องส่งข้อมูลไปให้กับ D/A ให้ถูกต้อง
Accuracy คือค่าความถูกต้องของแรงดัน Output ที่ได้ออกมาจริง เปรียบเทียบกับค่าแรงดัน Output ที่ควรจะได้ตามทฤษฎี โดยทั่วไปแล้ว ค่าความผิดพลาดของ D/A ก็จะมีค่าไม่เกิน +/- ½ LSB
Linearity หมายถึงค่าความผิดพลาดของ Output Voltage ที่วัดได้เทียบกับแนวเส้นตรงที่ได้ เมื่อแปรค่าของข้อมูลจากน้อยไปมาก มีค่าประมาณ +/- ½ LSB
Settling Time คือระยะเวลาที่ D/A ใช้ในการท าให้ Output Voltage มีค่าเท่ากับข้อมูลที่ป้อนเข้าไป มีความผิดพลาดได้ +/- ½ LSB
-
Analogue and Digital Outputs 11
DC Motor
Brushed DC motor
Brushless DC motor
Brushed DC motor แบ่งตามลักษณะการวางต าแหน่งของขดลวดกับ แกนของแม่เหล็ก 1. แบบ Shunt Motor เป็นแบบการวางต าแหน่งของขดลวดขนานกับแกนแม่เหล็ก เป็นแบบท่ี
สามารถปรับเส้นแรงได้อย่างอิสระ นิยมใช้กับระบบควบคุมการเคลื่อนท่ีต้องการแรงบิตสูง 2. แบบ Series Motor เป็นแบบการวางต าแหน่งของขดลวดอนุกรมกับแกนแม่เหล็กเป็นแบบ
เส้นแรงแม่เหล็กเป็นสัดส่วนกับกระแส เหมาะน าไปใช้ในสภาวะเฉพาะคือ เมื่อต้องการแรงบิตสูงที่ความเร็วต่ า
3. Compound
-
Analogue and Digital Outputs 12
DC motor speed and
direction control
PWM (Pulse Width Modulation)
ที่ความถี่ 20 kHz หรือต่ ากว่า เป็นความถี่ ที่มนุษย์สามารถได้ยินเสียงมอเตอร ์
ท างานได้ ถ้าความถี่สูงเกินไป ค่า Impedance ของขดลวดในมอเตอร์จะมี ค่าสูงท าให้เกิดความร้อนและการสูญเสีย
พลังงาน
-
Analogue and Digital Outputs 13
IC ขับ DC motor
เช่น L293D Supply-Voltage Range: 4.5 V to
36 V
Output Current 600 mA Per Channel
Peak Output Current 1.2 A Per Channel
Output Clamp Diodes for Inductive
Transient Suppression (L293D)
PWM signal
-
Analogue and Digital Outputs 14
Brushless DC motor
Stepper Motors
1. Permanent-magnet: a rotor with
alternating north and south poles
2. Variable-reluctance: a soft iron rotor
with teeth and a wounded stator.
-
Analogue and Digital Outputs 15
3. Hybrid: adds teeth to a permanent
Magnet motor, resulting in better coupling
of the magnetic field into the rotor and
more precise movement.
มุม step
มอเตอร์จะหมุนไปทีละหนึ่ง step ถ้ามอเตอร์ 4 เฟส มีขดลวดชุดเดียว มอเตอร์ จะมีมุม step เท่ากับ 90 องศา ถ้ามีขดลวดหลายชุดก็จะยิ่งมีมุม step น้อยลง โดยจ านวน stepต่อรอบคือ 4 คูณจ านวนชุดขดลวด
-
Analogue and Digital Outputs 16
วงจรขับ Stepping Motor
วงจรขับ Stepping motor อย่างง่าย การขับ Stepping motor แบบ 1 phase
-
Analogue and Digital Outputs 17
Step Phase 1 Phase 2 Phase 3 Phase 4
1 ON OFF OFF OFF
2 OFF ON OFF OFF
3 OFF OFF ON OFF
4 OFF OFF OFF ON
1 ON ON OFF OFF
2 OFF ON ON OFF
3 OFF OFF ON ON
4 ON OFF OFF ON
1 ON OFF OFF OFF
2 ON ON OFF OFF
3 OFF ON OFF OFF
4 OFF ON ON OFF
การขับ Stepping motor
1. การขับแบบ 1 เฟส
2. การขับแบบ 2 เฟส
3. การขับแบบ ครึ่งสเต็ป
4. การขับแบบ Microstepping