Ler valores de um conversor analógico-digital

Um conversor analógico-digital (ADC) é um dispositivo que pode ler um valor de tensão de entrada analógica e convertê-lo em um valor digital. Os ADCs são usados para ler valores de termistores, potenciômetros e outros dispositivos que mudam a resistência com base em determinadas condições.

Neste tópico, vais usar .NET para ler valores de um ADC enquanto modulas a tensão de entrada com um potenciómetro.

Pré-requisitos

• Computador de placa única (SBC) baseado em ARM (ARMv7 ou superior)
• MCP3008 conversor analógico-digital
• Potenciómetro de três pinos
• Tabuleiro de pão
• Fios de ligação
• Placa de expansão Raspberry Pi GPIO (opcional/recomendado)
• .NET SDK 10 ou posterior

Preparar o SBC

Certifique-se de que o SBC está configurado para suportar os seguintes serviços:

• SSH
• SPI

Para muitos dispositivos, nenhuma configuração adicional é necessária. Para o Raspberry Pi, usa o raspi-config comando. Para mais informações sobre raspi-config, consulte a documentação do Raspberry Pi.

Preparar o hardware

Use os componentes de hardware para construir o circuito conforme descrito no diagrama a seguir:

O MCP3008 usa SPI (Serial Peripheral Interface) para se comunicar. A seguir estão as conexões do MCP3008 para o Raspberry Pi e potenciômetro:

• V_DD para 3,3V (mostrado a vermelho)
• V_REF a 3.3V (vermelho)
• AGND à terra (preto)
• CLK para SCLK (laranja)
• D_OUT para MISO (laranja)
• D_IN para MOSI (laranja)
• CS/SHDN a CE0 (verde)
• DGND para o chão (preto)
• CH0 para pino central variável no potenciómetro (amarelo)

Forneça 3.3V e terra aos pinos externos do potenciômetro. A ordem não é importante.

Consulte os diagramas de pinagem abaixo conforme necessário.

MCP3008	Raspberry Pi GPIO
	Imagem cortesia da Raspberry Pi Foundation.

Criar a aplicação

Conclua as seguintes etapas em seu ambiente de desenvolvimento preferido:

1. Crie uma nova aplicação de consola .NET usando .NET CLI ou Visual Studio. Chama-lhe AdcTutorial.

   dotnet new console -o AdcTutorial
   cd AdcTutorial
   

2. Adicione o pacote Iot.Device.Bindings ao projeto. Use .NET CLI do diretório do projeto ou Visual Studio.

   dotnet package add Iot.Device.Bindings --version 4.1.0
   

3. Substitua o conteúdo do Program.cs pelo seguinte código:

   using System;
   using System.Device.Spi;
   using System.Threading;
   using Iot.Device.Adc;
   
   var hardwareSpiSettings = new SpiConnectionSettings(0, 0);
   
   using SpiDevice spi = SpiDevice.Create(hardwareSpiSettings);
   using var mcp = new Mcp3008(spi);
   while (true)
   {
       Console.Clear();
       double value = mcp.Read(0);
       Console.WriteLine($"{value}");
       Console.WriteLine($"{Math.Round(value/10.23, 1)}%");
       Thread.Sleep(500);
   }
   

   No código anterior:

   • hardwareSpiSettings é definido para uma nova instância de SpiConnectionSettings. O construtor define o busId parâmetro para 0 e o chipSelectLine parâmetro para 0.
   • Uma declaração de uso cria uma instância de SpiDevice ao chamar SpiDevice.Create e passando hardwareSpiSettings. Isto SpiDevice representa o barramento SPI. A using declaração garante que o objeto é eliminado e que os recursos de hardware são devidamente libertados.
   • Outra using declaração cria uma instância de Mcp3008 e passa o SpiDevice para o construtor.
   • Um while loop corre indefinidamente. Cada iteração:
     1. Limpa o console.
     2. Lê o valor de CH0 no ADC chamando mcp.Read(0).
     3. Grava o valor bruto na consola.
     4. Grava o valor no console formatado como uma porcentagem.
        • Para calcular a porcentagem, o valor é dividido por 10,23. O MCP3008 é um ADC de 10 bits, o que significa que retorna 1024 valores possíveis que variam de 0 a 1023. Dividindo o valor por 10,23 representa o valor como uma porcentagem.
        • A percentagem é arredondada para 0,1 mais próximo.
     5. Espera 500 ms.

4. Crie o aplicativo. Se estiver a usar a CLI .NET, execute dotnet build. Para construir em Visual Studio, pressione Ctrl+Shift+B.

5. Implante o aplicativo no SBC como um aplicativo independente. Para instruções, consulte Deploy .NET apps para Raspberry Pi. Certifique-se de dar permissão de execução ao executável usando chmod +x.

6. Execute a aplicação no Raspberry Pi mudando para o diretório de implantação e executando o executável.

   ./AdcTutorial
   

   Observe a saída ao rodar o mostrador do potenciómetro. Isto deve-se ao facto de o potenciómetro variar a tensão fornecida a CH0 no ADC. O ADC compara a tensão de entrada no CH0 com a tensão de referência fornecida ao V_REF para gerar um valor.

7. Termine o programa pressionando Ctrl+C.

Parabéns! Você usou o SPI para ler valores de um conversor analógico-digital.

Obter o código-fonte

A fonte deste tutorial está disponível em GitHub.

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