07 Arduino and Proteus - Analog Input and Output

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Dados analógicos no
ARDUINO
Professor Victory Fernandes
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Entrada de dados analógicas 
Saídas de dados analógicas
Neste capítulo...
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Olhe a sua volta...
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Olhe novamente...
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Conversores A/D e D/A
Analógico x Digital
Analógico
Variação contínua de uma variável
Todas as grandezas físicas naturais velocidade, pressão, temperatura, corrente elétrica, tensão, resistência
Para atingir o valor desejado qualquer é preciso passar por todos os valores intermediários
Existem infinitos valores assumidos entre dois pontos quaisquer
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Conversores A/D e D/A
Analógico x Digital
Digital
Variação discreta
Passagem de um valor a outro se dá por saltos
Existem finitos valores assumidos entre dois pontos quaisquer
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Conversores A/D e D/A
Exemplo da placa de audio
Conversor A/D para capturar a voz no microfone e grava-la como arquivo
Conversor D/A para reproduzir o som gravado nas caixas de som
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Conversão A/D e D/A
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Conversores A/D e D/A
Armazenamento
Informações armazenadas em arquivos em forma de bits
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Conversores A/D
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Conversores D/A
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Conversores A/D e D/A
Amostragem
O sinal originalmente contínuo é discretizado
O sinal é amostrado em intervalos fixos de tempo e a essa taxa dá-se o nome de taxa de amostragem com freqüência dada em Hertz [Hz]
Quantidade de vezes que o sinal é amostrado por unidade de tempo
1 Hz = 1 Ciclo/Segundo
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Conversores A/D e D/A
Exemplo do CD
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Conversores A/D e D/A
Exemplo do CD
44,1 KHz
São amostradas 44100 valores do sinal por segundo
Quanto maior a taxa de amostragem mais precisa é a representação discreta do sinal originalmente contínuo
Quanto maior a taxa de amostragem mais informações (“pontos”) deverão ser armazenados e/ou transmitidos
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Conversores A/D e D/A
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Conversores A/D e D/A
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Conversores A/D e D/A
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Conversores A/D e D/A
Teorema de Nyquist
Taxa de amostragem deve ser pelo menos 2 vezes maior que a freqüência que a frequência do sinal que se deseja registrar
Caso o teorema não seja obedecido ocorre o fenômeno de alising e há distorção do sinal do sinal original
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Conversores A/D e D/A
Exemplo do CD
Como só ouvimos sons de 20Hz a 20 kHz
A taxa de amostragem deveria ser de pelo menos 40 kHz para que todas as freqüências audíveis fossem ser registradas
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Erros de Amostragem
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Conversores A/D e D/A
Teorema de Nyquist
Utilizando o teorema de Nyquist pode-se escolher a melhor freqüência de amostragem de forma a economizar banda pois para que o sinal possa ser reconstituído basta atender ao teorema, e o aumento da taxa de amostragem com a melhor representação da onda não implica na melhor qualidade do sinal mas sim em mais informações a serem armazenadas
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Conversores A/D e D/A
Quantização
Representação dos valores amostrados em uma quantidade finita de bits
Quanto maior a quantidade de bits melhor mais precisa a representação do sinal
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Conversores A/D e D/A
Quantização
Utilizando 8 bits é possível representar 256 valores (0-255)
Supondo que os valores dos pulsos variem de 0 a 255V
Digamos que um pulso tenha valor de 147,39V
Ele terá de ser quantizado como 147V ou 148V pois não existe valor intermediário
100100112 = 14710
100101002 = 14810
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Conversores A/D e D/A
Quantização
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Conversores A/D e D/A
Quantização
Digamos que um pulso tenha valor de 147,39V
Ele terá de ser quantizado como 147V ou 148V pois não existe valor intermediário
Ocorrerá então um erro de -0,39V ou +0,61V chamado erro de quantização
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Erros de Quantização
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Volume de Dados
Tamanho de Arquivos
Tamanho do arquivo é diretamente proporcional à taxa de amostragem e número de bits da quantização
 TA * R/8 * C * t
TA = Taxa de amostragem
R = Resolução em bits
C = Numero de canais 
t = tempo em segundos
Resultado será o tamanho do arquivo em Bytes!
Dividir por 1024 para obter tamanho do arquivo kBytes
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Exemplo
Volume de Dados
Tamanho de Arquivos
(44100Hz)x(16bits/8)x(2 canais)x(60s)
Resultado em Bytes?
Resultado em KBytes? 
Resultado em MBytes?
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Resultados...
Tamanho de Arquivos
(44100Hz)x(16bits/8)x(2 canais)x(60s)
10584000 Bytes
10335,94 KBytes
10,09 MBytes
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Lendo Valores Analógicos no 
ARDUINO
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Sensor
Leitura de Entrada Analógica
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Sensor Leitura de Entrada Analógica
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Sensor Leitura de Entrada Analógica
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Sensor
Leitura de Entrada Analógica
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Sensor
Leitura de Entrada Analógica
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Escrevendo Valores Analógicos no 
ARDUINO
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Fade
Acionamento de Saída Analógica
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Fade
Acionamento de Saída Analógica
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Fade
Acionamento de Saída Analógica
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Fade
Acionamento de Saída Analógica
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Fade
Acionamento de Saída Analógica
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Fade
Acionamento de Saída Analógica
Sensor de Distância
Sensor de Distância
Bússula Analógica 1535 www.dinsmoresensors.com
Saída analógica do sensor
professor
Victory Fernandes
www.tkssoftware.com/victory