เรียนรู้การใช้งาน ADC (Analog to Digital Converter)

หลักการทำงานของ ADC (Analog-to-Digital Converter)

ADC เป็นวงจรที่ใช้แปลงสัญญาณ Analog ให้เป็น Digital เพื่อให้ไมโครคอนโทรลเลอร์ประมวลผลได้

ขั้นตอนการทำงานของ ADC
1.Sampling → อ่านค่าสัญญาณเป็นช่วง ๆ (ค่าต่อเนื่อง → จุดตัวอย่าง)
2.Quantization → แปลงค่าตัวอย่างเป็นระดับดิจิทัล (Bit Resolution)
3.Encoding → ส่งออกเป็นค่าดิจิทัล เช่น 8 บิต (0-255) หรือ 12 บิต (0-4095)

ตัวอย่าง: ADC 12 บิต ของ ESP32 อ่านค่าแรงดัน 0-3.3V ได้เป็นค่า 0-4095

• ถ้าแรงดัน 1.65V → ค่า ADC ≈ 2048
• ถ้าแรงดัน 3.3V → ค่า ADC ≈ 4095

การเปลี่ยนค่าความละเอียดของ ADC บน ESP32

โดยค่าเริ่มต้น analogRead() ของ ESP32 จะใช้ความละเอียด 12 บิต (0-4095) แต่เราสามารถกำหนดความละเอียดได้ด้วยคำสั่ง

analogReadResolution(10); // กำหนดให้ ADC ใช้ 10 บิต (ค่า 0-1023)

ตัวอย่างค่าที่ได้ตามความละเอียดบิตที่ตั้งค่า

หากไม่มีการกำหนดความละเอียดของ ADC (analogReadResolution(bits)) ESP32 จะใช้ค่าเริ่มต้นที่ 12 บิต ซึ่งหมายความว่าค่าที่ได้จาก analogRead() จะอยู่ในช่วง 0 – 4095 (2¹² ระดับ)

ตัวอย่างการใช้งาน ADC (Analog to Digital Converter) โดยไม่ต้องต่อเซ็นเซอร์

อ่านค่า Noise หรือสัญญาณรบกวนของ ADC

• สามารถอ่านค่าจากขา ADC ที่ไม่มีการเชื่อมต่ออะไรเลย (Floating Input) ซึ่งจะได้ค่าแบบสุ่มจากสัญญาณรบกวน
• เหมาะสำหรับการทดสอบฟังก์ชันการอ่านค่า ADC

ตัวอย่างโค้ด (Arduino IDE)

const int adcPin = 4; // ใช้ขา ADC ที่ไม่มีการเชื่อมต่อ (GPIO4)

void setup() {
    Serial.begin(115200);
}

void loop() {
    int adcValue = analogRead(adcPin);
    Serial.println(adcValue);
    delay(500);
}

ผลลัพธ์ที่ได้: ค่า ADC จะเปลี่ยนไปแบบสุ่มเนื่องจากไม่มีสัญญาณอินพุตที่แน่นอน

ตัวอย่างการเชื่อมต่อภายนอก Analog / ADC with MQ-02 Sensor

int analogPin = 4; //ประกาศตัวแปร analog ขาที่4
int val = 0;
void setup() {
pinMode(ledPin, OUTPUT); // sets the pin as output
Serial.begin(9600);
}
void loop() {
val = analogRead(analogPin); //อ่านค่าสัญญาณ analog
Serial.print("val = "); // พิมพ์ข้อมความ "val = "
Serial.println(val); // พิมพ์ค่าของตัวแปร val
delay(100);
}

หมายเหตุ: ADC บน ESP32 C3 Super Mini
เลี่ยงการใช้ GPIO5 เนื่องจากเป็น ADC2 อาจใช้งาน ADC ได้ไม่ราบรื่น หากมีการใช้พินนี้เป็น ADC จะส่งผล WiFi ถูกบล๊อกการทำงานและไม่สามารถเชื่อมต่อ WiFi ได้ Restrictions for GPIOs