Sygnały analogowe/cyfrowe. Potencjometr.

Sygnały analogowe i cyfrowe.

W świecie elektroniki powszechnie mamy do czynienia z sygnałami analogowymi i cyfrowymi. W internecie oczywiście możemy znaleźć masę informacji na ten temat. Ja tylko napiszę pokrótce, że sygnał cyfrowy przyjmuje wartość typu HIGH lub LOW, 1 lub 0, włączony lub wyłączony - czyli są 2 rodzaje wartości i nic pomiędzy nimi. Natomiast analogowe sygnały mogą przyjmować dowolną wartość w wybranym zakresie.
Przykładem (cyfrowym) jest tu np włącznik światła (który jest włączony lub wyłączony), czy np pokrętło głośności w radio (analogowy). Dobry do wyjaśnień jest również wspomniany już tu kiedyś kontroler PS3, który ma przyciski działające z sygnałem cyfrowym (wciśnięty, niewciśnięty), czy też analogową gałkę - mogącą przyjąć różne wartości.

Które są lepsze/bardziej przydatne? Oczywiście zależy od zastosowań.

Dlaczego o tym wspominam?

Do tej pory mieliśmy tu do czynienia z elementami cyfrowymi. I było to stosunkowo proste. Raspberry Pi samodzielnie nie potrafi jednak w żaden sposób "zrozumieć" sygnałów analogowych.  A co - jeśli będziemy chcieli (musieli) wykorzystać "coś" analogowego? (a nie chcemy korzystać np. z Arduino)

Wtedy przyda się nam dekoder analogowo - cyfrowy i właśnie tym się zajmiemy w tym poście.

Ja zakupiłem model PCF8591P. Koszt to niecałe 12zł.

Dane techniczne.

PCF8591P - Przetwornik A/C i C/A 8-bit DIP16

•  Zasilanie: 2.5V - 6V
•  Interfejs: I2C
•  Obudowa: DIP16

Dokładniejsza dokumentacja TUTAJ

Opis slotów:

Przetwornik jest 8-bitowy, więc maksymalna wartość to 255. 

Zakupiłem też potencjometr obrotowy, który jest dobrym generatorem sygnałów analogowych :) Wraz z nakładką kosztował niecałe 2 zł. 

Dane techniczne.

Potencjometr obrotowy 10K:

• Długość osi: 15mm
• Średnica osi: 6mm
• Kąt obrotu: 300°
• charakterystyka: liniowa
• tolerancja: +/- 20%
• moc: 0,125W
• temp. pracy: -10°C ÷ +70°C

Układ

potencjometr:

środkowy pin to OUT - czyli podłączamy do dekodera (tu mała uwaga - niektóre potencjometry mają dwie nóżki po jednej stronie i jedną nóżkę po drugiej stronie - wtedy "samotna" to OUT)

lewy pin do GND

prawy pin do 5V

dekoder:

AIN1 - analog input 1 - tu podłączamy środkowy pin potencjometru

AIN2 , 3, 4 - możemy podłączyć inne analogowe urządzenia - teraz nieużywane, więc do GND

A0-A2 - hardware address - też GND

VSS - negative supply - czyli też GND

Vdd - +5V

Aout - nie używany (nie podłączamy nigdzie)

Vref - + 5V

Agnd - analog ground - oczywiście GND

EXT - GND

OSC - nie używany (nie podłączamy nigdzie)

SCL - clock line - pin 5 w RPI GPIO 1 (I2C SCL)

SDA - data line - pin 3 w RPI GPIO 0 (I2C SDA)

Następnie musimy załadować odpowiednie moduły. W standardzie Raspbiana potrzebne nam moduły są "banowane", czyli nie można ich załadować. Tak więc edytujemy plik:

/etc/modprobe.d/raspi-blacklist.conf

i hashujemy:

#blacklist spi-bcm2708
#blacklist i2c-bcm2708

Następnie ładujemy moduły:

sudo modprobe spi-bcm2708
sudo modprobe i2c-bcm2708
sudo modprobe i2c-dev

W dmesg powinno pojawić się coś w tym stylu:

[270822.607823] bcm2708_spi bcm2708_spi.0: SPI Controller at 0x20204000 (irq 80)
[270828.657896] bcm2708_i2c bcm2708_i2c.0: BSC0 Controller at 0x20205000 (irq 79) (baudrate 100k)
[270828.658130] bcm2708_i2c bcm2708_i2c.1: BSC1 Controller at 0x20804000 (irq 79) (baudrate 100k)
[270875.242767] i2c /dev entries driver

Powinny pojawić się też 2 nowe urządzenia:

crw------- 1 root root 89, 0 Jan 14 23:32 /dev/i2c-0
crw------- 1 root root 89, 1 Jan 14 23:32 /dev/i2c-1

Kolejnym krokiem jest instalacja pakietów:

apt-get install python-smbus i2c-tools

I możemy przetestować czy wszystko jest w porządku. Sprawdzanie wykrycia urządzenia:

# i2cdetect -y 1
     0  1  2  3  4  5  6  7  8  9  a  b  c  d  e  f
00:          -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
10: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
20: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
30: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
40: -- -- -- -- -- -- -- -- 48 -- -- -- -- -- -- --
50: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
60: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
70: -- -- -- -- -- -- -- --

czy też sprawdzenie aktualnej wartości (na potencjometrze)

# i2cget -y 1 0x48
0x4c

Kod

Tu skorzystałem z zasobów forum LINK i pracy Grumpy Mike-a. Pozdrowienia :) Jako że dekoder pracuje przez interfejs i2c - kod wygląda nieco inaczej niż w poprzednich przypadkach.

#Read a value from analogue input 0
#in A/D in the PCF8591P @ address 0x48
from smbus import SMBus
import time

bus = SMBus(1)

print("Read the A/D")
print("Ctrl C to stop")
bus.write_byte(0x48, 0) # set control register to read channel 0
last_reading =-1

while(0 == 0): # do forever
   reading = bus.read_byte(0x48) # read A/D
   
   if(abs(last_reading - reading) > 2):
      print(last_reading - reading)
      last_reading = reading