Projecte de fotònica

Els pasos a seguir informaticament són els seguents:

• Tenir instalat Arduino IDE v.2.2.1 i instal·lar un enllaç a Archivo > Preferencies >fitxer que permetrà instal·lar plaques adicionals de ESP32.
• La instalació anterior fa que surtin més opcións en el menú Herrmanientas > Placa > Gestor de placas i busquem la nostre placa, per exemple ESP32 S3 i s'instalaran els drivers.
• Errors de drivers: Hem de comprovar els errors de drivers mirant el apartat Herrmanientas > Placa > esp32 > ESP32 S2 Dev Module i ha de quedar un ✔ al costat es a dir: EP32S3 Dev Module ✔ i ha de quedar el port que en el cas de windows s'anomena COMx per exemple des de COM3 fins a COM9 amb un tick al costat, COM3 ✔, si no està el tick no està seleccionat ni el port ni la placa.
• Quart: Si no surt el port o la placa s'ha d'anar a: Administrador de dispositivos des de Inicio. Si dona errors s'ha d'apretar amb el botó dret i comprobar que no diu funciona correctament si no ho diu podeu amb el boto dret donarli a Actualitzar Controlador des de Windows o buscar en el meu ordinador que he d'instalar previament el driver CP102
• Hem de entendre perfectement el nostre microcontorlador, especialment les capacitat de cada pin (o pin out), es a dir, accepta entrades analògiques(analog input, pe a travès de convertidor analògic digitàl de 10, 12 o 16 bits), entrades digitals(digital input), sortides analògiques (analog output produït per PWM o pulse with modulation) i sortides digitals.
• Expliquem el "pinout"del ESP32-S3 (Esspressif, Shangai, Xina) a travès d'aquesta imatge

• GPIO significa General Purpose Input Output, que vol dir entrada i sortida de propòsit general.
• Alguns GPIO són ADC Concretament 20 GPIO. Això vol dir que són possibles llocs per conectar un sensor perquè poden convertir una señal analògica continua per exemple de llum ultravioleta en un señal digital format només per 0 i 1 perquè és un ADC (Analog Digital Converter). Malaugradament no és recomanable utilitzar algúns d'aquests ADC per conectar alguns sensors degut a que tenen altres capacitats els pins que perdem aquestes capacitats que el propi fabricant no recomanaconectar en algúns pins.
• L'ADC és un conversor analogic digital de 12 bits, en el cas de ESP32-S3 i Genuino 101, de 10 bits en el cas d'Arduino Uno i de 15-16 bits en el cas del ADSn1115 que es un microchip que es por conectar a arduino i a Raspberry Pi o Banana Pi
• Que significa de forma pràctica de 10 o 16 bits? Que tenim 2 elevat al numero de bits de mesures del sensor, es a dir per al de 10 bits 2¹⁰=1024 valors diferents, des de 0 a 1023 per qualsevol sensor.
• En el cas de ADC de 12 bits, que pertany a ESP32-3, si connectem qualsevol sensor ens podrà donar 2¹²=4096 valors que aniràn des del 0 a 4095
• Que singifica aquests valors de 0 a 4095? Són valors que no tenen unitats però es poden transformar a voltage que en el cas de ESP32-S3 pot ser 3V3 (3.3 volts, es posa així perquè els punts es poden esborrar de la placa i pot haver-hi confusió i espatllar el circuit, al igual que 4K7 vol dir 4700 Ohms) o 5 volts ja que el sensor pot tenir 3 potes o més una anià a voltatge, una altre anirà a terra/GND per tencar el circuit i la tercera anirà les dades del sensór(números del 0 a 4095). Si hi ha més potes poden estar unides a un rellotge CLK o a pins de comunicació.

• Com està conectat a 5V i és un Arduino UNO a l'imatge superior té 1024 nivells difernts, quant seria cada nivell en volts? 5V / 1024 = 0,0048828125V = 4,88 mV. Si el valor fos 314 quants serien els volts? 314 * 4,88 mV = 1,533203125V
• Què significa 1.53V? Equival a un nivell de radiació ultraviolada determinat, potser mesurada en mW/m² i potser relacionada amb el voltatgeen una formula lineal què es troba en el ful de característiques (o datasheet) del fabricànt.
• En el codi següent veiem la transformació del valor que dona Arduino de 0 a 1023 a volts

  float sensorVoltage; 
                   float sensorValue;
                    sensorValue = analogRead(A0);                   
                   sensorVoltage = sensorValue/1024*5.0;
       

Tipus de variable en arduino

Primer de tot hem de crear una variable anomenada sensorValue i per crear-la utilitzem la instrucció float sensorValue Això crearà un espai de memória gran capaç de emmagatzemar un número decimal = "floating point number" = número amb coma flotant. Aquest espai de memória el puc anomenar com vulgui, si l'anomenés valorSensor en castellà o català només ho entendrien l'entendrien aquí. El posem an anglès en estil camelCase a lletra de camell. N'hi han altres estils com snake_case, PascalCase o kebab-case. És a dir la variable sensorValue que emmagatzema els valors del sensor pot anomenar-se en esls estils anteriors com: sensorValue (camelCase), sensor_value(snake_case), SensorValue(PascalCase) i sensor-value(kebab-case). Un cop començes a utilitzar una forma de anomenar no pots canviar-ho en el mateix codi, és important el punt i coma de cada línia perque indica que la instrucció ha acabat. En els microocontroladors que tenen poca memoria (Arduino UNO té 16kb, molt poc comparat amb 512 de ESP32-S3) podrien gastar menys memória definint variables més petites que números decimals com per exemple numeros sencers. En aquest darrer cas seria int sensorValue; que int significa integrer number o número sencer i accepta 5 digits (5 espais de memòria) pero només fins el número 64000 o 32000 i el 1023 està dintre del marge, si en comptes d'un sensor fos una sortida analògica de 8 bits, que és igual a 2₈ igual a 255, quina variable utilitzaries que gastés la mínima memória?

Si tenim una variable float, quants digits guarda espai ala petita memória deel microcontrolador?

Si vull utilitzar byte no arribaia a 1023 sinó a 255 i no serviria per un sensor que llegeix de 0 a 1023. Aquest de 255 es podria fer servir per una sortida analògica PWM d'Arduino de 8 bits,però estem parlant de entrades analògiques, sensors, perquè 2⁸ = 255.

Convertidor analògic digital ADC

En el cas de Arduino UNO, la velocitat de mostreig del rellotge és de 125kH< que vol dir 12500 cicles per segón. En el cas d'ESP32-S3, la sevavelcitat màxima és de 2 MHz, (2000000 de mostres per segon) però realment s'aprofita 1000 per segon, via wifi. Aquests valors tan altssón teòrics.

Altres tius de variables que consumeixmolt poca memòria es boolean. Boolean ve de el nom d'un senyor Boole que va inventar àlgebra basada en 0 i 1, en el seu equivalent false i true. Es pot fer servir per començar el moviment, primer és en false i desprès es true si toques una tecla per exemple, es a dir, si es compleix una condició.

Char, es una altre tipus de variable que siginifica caràcter i és compatible amb arduino, i que incolu els caràcters ASCII on podem veure que els caràcters són números tan decimals com binaris, per exemple la lletra "a" és el número decimal 97 i el número binari 01100001. Perqué 0*2⁷ + 1*2⁶ + 1*2⁵ + 0*2⁴ + 0*2³ + 0*2² + 0*2¹ + 1*2⁰ =

Com podem veure a la taula, posa que el floatacepta números de fins a 3.4028235E+38, que vol dir 3.4028235*10³⁸, es a dir 38 espais de de memòria disponibles per aquesta variable


• Per exemple sl codi següent utilitza una entrada analògica de 12 bits de ESP32-S3 i on està connectat un sensor UV anomenat GUVA-S12