95. Convertidor Analógico Digital. 1a Parte. ****PIC16F887****

Introducción al Convertidor Analógico Digital

Resumen de la sección: En esta sección, el presentador introduce el tema del convertidor analógico digital y explica cómo funciona.

¿Qué es un convertidor analógico digital?

• Un convertidor que convierte una señal analógica en una señal digital.

• Convierte la tensión eléctrica en números binarios.

• La señal analógica es continua en el tiempo, pero el convertidor toma muestras discretas a intervalos regulares.

Frecuencia de muestreo

• La frecuencia de muestreo es importante para usar adecuadamente el convertidor.

• Debe ser mayor que dos veces la máxima componente de frecuencia de la señal.

• Si la máxima componente está en 100 Hz, entonces la frecuencia de muestreo debe ser al menos 200 Hz.

Ejemplo: Señal electrocardiográfica

• El presentador muestra una señal electrocardiográfica como ejemplo.

• La frecuencia cardíaca no tiene nada que ver con la frecuencia máxima de la señal.

• La señal tiene componentes lentas y rápidas.

Convertidor Analógico-Digital

Resumen de la sección: En esta sección, el presentador habla sobre los componentes y límites del convertidor analógico-digital. También explica cómo funciona un convertidor analógico-digital utilizando la técnica de aproximaciones sucesivas.

Componentes del Convertidor Analógico-Digital

• El convertidor analógico-digital incluye un convertidor digital-analógico y un comparador.

• La unidad de control es la principal y requiere una señal de reloj para avanzar en cada paso.

• Cuando termina, el valor numérico generado se muestra como resultado.

Límites del Convertidor Analógico-Digital

• Los límites para meter señales analógicas son establecidos por el fabricante.

• La atención diferencial es la atención máxima menos la atención mínima que puede manejar el convertidor.

• En este ejemplo, se supone que el convertidor es de 8 bits y tiene una atención diferencial de 5 volts.

Técnica de Aproximaciones Sucesivas

• El microcontrolador utiliza la técnica de aproximaciones sucesivas para realizar conversiones analógicas a digitales.

• Esta técnica implica generar números en cada uno de los pasos hasta identificar cuál es el valor numérico que corresponde con la entrada analógica.

• Este proceso se repite hasta obtener una precisión aceptable.

Convertidor Analógico-Digital de Aproximaciones Sucesivas

Resumen de la sección: En esta sección, se explica el funcionamiento del convertidor analógico-digital de aproximaciones sucesivas. Se detalla cómo se encuentra la ecuación para determinar los incrementos y cómo funciona el proceso de conversión.

Funcionamiento del Convertidor Analógico-Digital

• Los incrementos están determinados por la fórmula "atención diferencial / 2 a la n -1".

• Cuando inicia la conversión, la unidad de control compara el valor máximo con el número en el registro.

• Si el valor es mayor, pone un cero en el bit más significativo y todos los demás con uno.

• Si es menor, devuelve un uno en ese bit y pasa al siguiente.

• El proceso continúa hasta que se llega al valor exacto o no hay solución mejorada.

• Puede haber un error de aproximadamente 0.5 bits debido a cambios en la señal de entrada.

Conversión para 10 Bits

• Para una conversión de 10 bits, los pasos aumentan y los incrementos son diferentes.

Convertidor Analógico-Digital

Resumen de la sección: En esta sección, se discute el uso del convertidor analógico-digital en microcontroladores. Se menciona que aunque estos convertidores son insuficientes para instrumentación final, son adecuados para casos escolares y otros casos similares. También se habla sobre la susceptibilidad al ruido y la importancia de tener estrategias y técnicas adecuadas de instrumentación.

Funcionamiento del Convertidor Analógico-Digital

• El valor de cada bit puede crecer demasiado si la señal es muy grande.

• La susceptibilidad al ruido es alta, por lo que es importante tener cuidado con las técnicas de instrumentación.

• Se utiliza la técnica de aproximaciones sucesivas para convertir señales analógicas a digitales.

• La resolución del convertidor puede ser configurada hasta 10 bits.

• La atención diferencial puede ser configurada desde cero hasta cinco volts o más.

• El microcontrolador tiene 14 pines para conectar sensores analógicos.

• Si la frecuencia de muestreo lo permite, se pueden conectar varios sensores a través de los canales disponibles.

Configuración del Convertidor Analógico-Digital

• Los registros necesarios para controlar el convertidor están separados en diferentes categorías: control analógico-digital, conversión y control general.

• Es necesario configurar los pines que serán analógicos y digitales.

• El resultado del convertidor se almacena en dos registros, uno para la parte alta y otro para la parte baja.

Diagrama de Bloques

• El límite de tensión que define la atención diferencial puede ser seleccionado a través de un switch controlado por bits.

Valores mínimos y máximos de entrada

Resumen de la sección: En esta sección, el presentador explica que los valores mínimos y máximos que se pueden ingresar en el convertidor analógico-digital no siempre tienen que ser 0.5V. Pueden ser ajustados a través de bits para seleccionar los límites de la señal analógica.

• El valor mínimo puede ser ajustado internamente o externamente.

• Los bits s hs son utilizados para seleccionar por qué pin se va a hacer la adquisición analógica.

• El convertidor consume energía, por lo que tiene un bit de encendido (adeom) que debe ser apagado si no se está utilizando para ahorrar energía.

Selección del pin para la adquisición analógica

Resumen de la sección: En esta sección, el presentador explica cómo seleccionar el pin para la adquisición analógica.

• Seleccionamos por qué pin vamos a hacer la adquisición analógica con los bits s hs (channel select).

• Hay dos opciones adicionales que no son cubiertas en este video.

• La conversión analógica-digital puede hacerse directamente a través de estos pines.

Ajuste del resultado

Resumen de la sección: En esta sección, el presentador explica cómo ajustar el resultado a la izquierda oa la derecha después de haber sido convertido a digital.

• El resultado es guardado en 3h y 3 él.

• El resultado puede ser ajustado a la izquierda oa la derecha.

Límites de entrada

Resumen de la sección: En esta sección, el presentador explica los límites que pueden tomar los pines de retención de referencia más y menos.

• La atención de referencia a menos puede llegar a ser cero volts en 2.3 volts.

• El valor máximo que puede tomar está terminada que se llama ver es menos el ver es menos puedes tomar pues lo que tome este pin de acá que sea más verdes más menos 2 volts.

• Los valores exactos dependen del circuito utilizado.

Operación en Excel

Resumen de la sección: En esta sección, el presentador muestra cómo hacer una operación en Excel para determinar hasta cuánto es lo que puede haber de diferencia entre un número y otro.

• Se utiliza un valor mínimo de 2V para hacer la operación.

• La diferencia entre los números dependerá del ajuste realizado anteriormente.

Configuración del convertidor analógico-digital

Resumen de la sección: En esta sección, se discute la configuración necesaria para manejar las interrupciones con el convertidor analógico digital. Se habla sobre los permisos individuales y globales requeridos, así como la bandera de interrupción del convertidor analógico digital. También se explica cómo seleccionar el reloj necesario para el convertidor analógico digital.

Permisos necesarios para manejar las interrupciones

• El microcontrolador requiere permiso de periféricos aparte del permiso individual y global.

• Los permisos necesarios son:

• Permiso individual mount que se encuentra en el registro pie 1 es el bit 6.

• Permiso de periférico que es el pp que está en el registro in con 6.

• Permiso global que es este año con 7.

• La bandera de interrupción del convertidor analógico digital se llama a10 y está en el registro 61 y pide1.

Selección del reloj necesario para el convertidor analógico digital

• Es necesario seleccionar un reloj que le diga al controlador cada cuando estar haciendo actividades adentro del convertido.

• Hay dos opciones disponibles:

• Utilizar un reloj propio del convertidor analógico digital. Este tiene un relojito que puede ser seleccionado mediante los beats ads de ss2.

• Dividir el oscilador principal entre dos utilizando los beats de configuración.

Consideraciones sobre el reloj del convertidor analógico digital

• El reloj propio del convertidor analógico digital está hecho por una resistencia y un condensador, lo que significa que puede variar debido a la temperatura y las tolerancias.

• El valor mínimo para el tiempo del oscilador es de 1.6 microsegundos.

• Dividir el oscilador principal entre dos no siempre es una opción viable debido a la frecuencia resultante.

• La última opción disponible es dividir la frecuencia por 32.

Configuración del Convertidor Analógico-Digital

Resumen de la sección: En esta sección, el presentador explica cómo configurar el convertidor analógico-digital en un microcontrolador. Se discuten las opciones de frecuencia de oscilación y los tiempos de conversión.

Opciones de Frecuencia de Oscilación

• El tiempo mínimo para una conversión completa es 22 microsegundos.

• Es necesario dejar pasar 23 microsegundos entre cada conversión.

• La opción más pequeña para la frecuencia de oscilación es 1.6 microsegundos.

Control del Registro

• Los pines que se utilizan para la señal deben estar configurados como pines analógicos.

• El bit "steve" inicia una conversión automáticamente después de que se ha configurado el convertidor.

• No se recomienda iniciar una conversión mientras se está configurando el convertidor.

• El bit "ads m" determina si el resultado debe ser ajustado a la izquierda o a la derecha.

Resultados Ajustados a la Izquierda

• Los resultados ajustados a la izquierda son útiles cuando los resultados no caben en un solo registro.

• El bit más significativo está situado justo a la izquierda del resultado, mientras que el menos significativo está situado justo a su derecha.

Configuración de límites y referencias

Resumen de la sección: En esta sección, se explica cómo configurar los límites y las referencias en un convertidor analógico-digital.

Configuración de límites

• Los límites de la señal analógica se fijan internamente a 0 volts para el límite inferior y 5 volts para el límite superior.

• Si se desean valores distintos, es posible poner una referencia externa como referencia inferior y otra como referencia superior.

• Las referencias pueden ser compradas o conectadas internamente al microcontrolador.

Fines de referencia

• Los pines verdes más y verdes menos son los fines de referencia.

• Si estos pines ya están ocupados, no podrán utilizarse como entradas analógicas normales.

Receta para configurar el convertidor

1. Asegurarse de que no salgan valores lógicos por los pines que van a ser analógicos.

2. Configurar los pines que serán analógicos con los registros ángel.

3. Configurar el registro con 1 si se van a usar extensiones de referencia externas.

4. Sin iniciar una conversión, configurar el registro a 0.

5. Encender el convertidor en modo analógico y dejar pasar al menos 10 microsegundos para estabilizarlo.

6. Bajar la bandera si se usan interrupciones, proporcionar permisos e iniciar la conversión analógica-digital.

Errores comunes en la conversión de señales

Resumen de la sección: En esta sección, el presentador habla sobre errores comunes que pueden ocurrir al convertir señales y cómo evitarlos.

Impedancia del sensor

• La impedancia máxima que puede tener un sensor según el fabricante es importante considerarla para una correcta conversión.

• Si la impedancia del sensor es mayor a lo permitido, se debe utilizar un seguidor de tensión para evitar errores en las conversiones.

Tiempo entre conversiones

• Es importante dejar pasar al menos 12 ciclos antes de iniciar otra conversión para evitar fallas en el convertidor.

• El tiempo necesario entre conversiones depende del valor de los capacitores utilizados.

Uso de seguidores de tensión

Resumen de la sección: En esta sección, el presentador explica cómo utilizar un seguidor de tensión para mejorar la calidad de las mediciones.

Funcionamiento del seguidor de tensión

• Un seguidor de tensión permite adaptar la impedancia del sensor a la entrada del convertidor analógico-digital.

• El amplificador operacional utilizado como seguidor presenta una baja impedancia a su salida, lo que mejora la calidad de las mediciones.

Conexiones necesarias

• Para utilizar un amplificador operacional como seguidor, es necesario alimentarlo con dos fuentes diferentes: una positiva y otra negativa.

• La salida del amplificador operacional debe conectarse a la entrada del convertidor analógico-digital.

Amplificadores y Convertidores Analógico-Digital

Resumen de la sección: En esta sección, el presentador habla sobre los amplificadores y convertidores analógico-digital. Explica que no todos los amplificadores soportan una sola fuente y menciona algunos modelos útiles como el TLC084 y el LM324. También habla sobre el acoplador de impedancia y cómo conectarlo directamente al convertidor analógico-digital. El presentador enfatiza la importancia de considerar la impedancia al utilizar potenciómetros en experimentos.

Amplificadores

• No todos los amplificadores soportan una sola fuente.

• Modelos útiles incluyen TLC084 y LM324.

Acoplador de Impedancia

• Conecta directamente al convertidor analógico-digital.

• Útil para impedancias bajas.

Potenciómetros

• Considerar la impedancia al utilizar potenciómetros en experimentos.

• Preferible cambiar a un seguidor de tensión si es necesario.

Conclusión del Tema

Resumen de la sección: El presentador concluye su discusión sobre los convertidores analógico-digital. Anuncia que el siguiente video será un ejemplo práctico del uso del convertidor con el pico. Agradece a los espectadores por ver el video y espera que haya sido lo suficientemente claro para entenderlo.

Conclusión

• El siguiente video será un ejemplo práctico del uso del convertidor con el pico.

• Agradecimiento a los espectadores por ver el video.