การทดลองที่ 3.4

การสร้างสัญญาณเอาต์พุต

ตามจังหวะสัญญาณอินพุตด้วย Ardunio

วัตถุประสงค์ในการทดลอง

1. รู้วิธีการใช้เครื่องกำเนิดสัญญาณดิจิทัลแบบมีคาบ เพื่อป้อนอินพุตให้กับบอร์ด Ardunio 

2. สามารถเขียนโค้ด  Ardunio  ให้เป็นไปตามเงื่อนไขเอาพุตที่กำหนดได้

3. ฝึกการสังเกต และวิเคราะห์ การเปลี่ยนแปลงของวงจรที่เกิดขึ้นเมื่อ เพื่อความถี่ทีละ 5Hz. ไปเรื่อยๆ

อุปกรณ์ที่ใช้ในการทดลอง

1. แผงต่อวงจร (เบรดบอร์ด)  1 อัน

2. บอร์ด Ardunio (ใชแรงดัน +5v.)   1 บอร์ด

3. ตัวต้านทาน 330 หรือ 470 โอห์ม  1 ตัว

4. ตัวต้านทาน 100 หรือ 150 โอห์ม  1 ตัว

5. ไดโอดเปล่งแสงขนาด 5 มม.  1 ตัว

6. สายไฟสำหรับต่อวงจร  1 ชุด

7. เครื่องกำเนิดสัญญาณดิจิทัล  1 เครื่อง

8. ออสซิโลสโคป  1 เครื่อง

ขั้นตอนและผลการทดลอง

1. สร้างสัญญาณดิจิทัลแบบมีคาบ (แรงดันในช่วง 0v. และ 5v. เท่านั้น ห้ามใช้แรงดันสูงกว่า หรือแรงดันเป็นลบ) มีรูปคลื่นสี่เหลี่ยม หรือแบบ Pluse (Duty Cycle = 50%) มีความถี่ 10Hz. จากเครื่องกำเนิดสัญญาณ โดยต่อผ่านตัวต้านทาน 100 หรือ 150 โอห์ม ไปยังขา D3 ของบอร์ด Ardunio เพื่อใช้เป็นอินพุต

ภาพการปรับเครื่องกำเนิดสัญญาณดิจิทัล แบบมีคาบ

ภาพการต่ออินพุตที่ขา D3 ของ Ardunio

2. ต่อวงจร LED พร้อมตัวต้านทานจำกัดกระแส ที่ขาD5 ของบอร์ด Ardunio เพื่อใช้แสดงสถานะ

ภาพการต่อวงจรไปยังขา D3 และ D5 ของ Ardunio

3. เขียนโค้ด Ardunio Sketch เพื่อทำให้หลอด LED บนแผงวงจร กระพริบตามความถี่ของสัญญาณอินพุต (อัตราการกระพริบของ LED จะต้องสอดคล้องกับความถี่ของสัญญาณอินพุต)

Ardunio
void setup() {
  pinMode(3, INPUT);
  pinMode(5, OUTPUT);
} /*กำหนดให้ D3 เป็นอินพุต และ D5 เป็นเอาต์พุต*/

void loop() {
   digitalWrite(5, digitalRead(3));

} /*กำหนดการแสดงผล โดยให้เอาต์พุตขึ้นอยู่กับสัญญาณอินพุต*/

4. ปรับความถี่ของสัญญาณอินพุตในช่วง 5Hz....20Hz (เพิ่มทีละ 5 Hz.) และใช้ออสซิโลสโคป 2 ช่องวัดสัญญาณอินพุตที่ขอ D3 และเอาต์พุตที่ขา D5 พร้อมกัน และบันทึกรูปคลื่นสัญญาณที่ได้ สำหรับความถี่ต่างๆในการทดลอง

ภาพการปรับความถี่ของสัญญาณอินพุตไปที่ 5Hz.

ใช้ออสซิโลสโคป 2 ช่องวัดสัญญาณที่ขา D3 และ D5

ภาพการปรับความถี่ของสัญญาณอินพุตไปที่ 10Hz.

ใช้ออสซิโลสโคป 2 ช่องวัดสัญญาณที่ขา D3 และ D5

ภาพการปรับความถี่ของสัญญาณอินพุตไปที่ 15Hz.

ใช้ออสซิโลสโคป 2 ช่องวัดสัญญาณที่ขา D3 และ D5

ภาพการปรับความถี่ของสัญญาณอินพุตไปที่ 20 Hz.

ใช้ออสซิโลสโคป 2 ช่องวัดสัญญาณที่ขา D3 และ D5

5. เขียนรายงานการทดลอง (เขียนโจทย์ แนวทางการทำโจทย์ ผังวงจรโดยรวมซึ่งใช้โปรแกรม Fritzing ในการวาด และโค้ด Ardunio Sketch พร้อมคำอธิบายโค้ด รูปตัวอย่างที่ได้จากการวัดสัญญาณ และ ภาพถ่ายการต่อทดลองวงจรจริง)

ผังวงจร

ภาพการต่อวงจร

บันทึกผลการทดลอง

เมื่อปรับสัญญาณความถี่ของสัญญาณอินพุตให้สูงขึ้น จะพบว่า LED มีการกระพริบถี่ขึ้น ดังคลิปวีดิโอนี้

• ความถี่เป็น 5Hz.

• ความถี่เป็น 10Hz.

• ความถี่เป็น 20 Hz.

• ภาพที่ได้จากออสซิโลสโคปเมื่อ f = 5Hz.

• ภาพที่ได้จากออสซิโลสโคปเมื่อ f = 10Hz.

• ภาพที่ได้จากออสซิโลสโคปเมื่อ f = 15Hz.

• ภาพที่ได้จากออสซิโลสโคปเมื่อ f = 20Hz.