ADC Nedir?
Elektronikte genelde birçok şey analogtur. Ama bazen analog olanları digital sistemlere dönüştürmemiz gerekebilir. Burada bizim için ADC’ler devreye girer. ADC yani Analog-Digital Converter, analog sinyalleri dijital sinyallerinin algılayabildiği şekilde dönüştüren çeviricidir. ADC’ler entegre halinde olabilmekle beraber mikroişlemci şeklinde de günümüzde yerini almaktadırlar. Mikroişlemci olan tipleri genelde 10 veya 12 bit, entegre olanlar 16 veya 24 bittir.
ADC Kullanım Örneği
ADC olarak en yaygın kullanılan MicroChip firmasının PIC mikroişlemcileri üzerine konuşabiliriz. Bu mikroişlemcinin ADC’si 10 bittir. Yani 2^10=1024 olur. Mikroişlemcilerin referans voltajı maksimum 5V’tur. Yani ADC modülü 1024 değerinin her birine bu voltajı paylaştırarak eşit olarak dağıtır. Her bir bit için 5/1024= 0.00488V olarak hesaplanır. Yani her bir bit için 0.00488V değerini okuruz ve ADC’de karşılığı olarak ne görüyorsak 0.00488 ile çarparak oradaki gerilim değerini bulabiliriz. Mikroişlemciyi beslemek ve voltaj hesaplamak için gerekli çarpan bulduğumuz 0.00488 değeri olur. Mikroişlemciyi beslemek için 5V kullandık diyelim. Bazen 5V beslemesi sağlayamayabiliriz bu değer ya 4,9V-5V arasında değişebilir. Bu şöyle olur referans gerilimizi besleme voltajını güç kaynağından aldık. Sonrasında multimetre ile ölçtük 5V gösteriyor. Ama bu demek değildir ki tam 5V. Çünkü multimetreyle yaptığımız ölçümler voltajın RMS değerini gösteriyor. O yüzden kesin bir sonuç görmek istersek osiloskobu kullanabiliriz. Osiloskopta olan değişimi görebiliriz.
Küçük Gerilim Değeri Değişimi Neyi Etkiler?
Bu küçük gerilim değişimi yani 1V’luk çözünürlük sizin için yeterliyse sorun yok. Ama büyük gerilim değerlerinde büyük devrelerde kullanılan ADC’ler için bu küçük değerler büyük hatalı ölçümlere sebep olabilir. Bunun yanı sıra küçük değer değişimi devre çalışırken de çeşitli dalgalanmalara, gürültelere neden olabilir. Elektronik kartlarda gürültü istenmeyen bir şeydir.
İstenilen Gerilim Değerini Elde Etmek İçin Ne Yapılmalıdır?
İlk olarak mikroişlemcinin besleme pinlerinin yanına yüksek akım çeken kapasitörler konur. Böylece hem gürültü ve dalgalanmalar hemde hatalı ölçüm bu kapasitörle çözüme kavuşur. Ama tabikide hatayı en aza indirmek için büyük kapasitörlere gerek yoktur. Direkt olarak referans pinine de bir kapasitör bağlamak yerine bir zener diyotla desteklemeniz iyi olabilir. Bu çözüm yolları çok hassasiyet gerektirmeyen devrelerde vardır.
Ancak hassas ölçüm yapılması gereken durumlarda kapasitör çözümü yeterli olmaz. Bunun için voltaj referans entegreleri geliştirmişler. Bu voltaj regülatörleri hem devrede bulunan komponentlerin maksimum gerilimi küçük bir değerdeyse onları yüksek gerilime karşı korur hem de gerilim olarak sabit 5V verir. Yani mesela devreye 12V verdik, devrede de maksimum gerilimi 12V’tan küçük bir entegre var. Devrede voltaj regülatörü varsa bunu sabitleyip 5V’a düşürür. Ayrıca bu durumda entegreyi yakmaktan kurtarır.
Gerilimi Sabitledik Peki Sonra?
Gerilimi sabitledik istediğimiz şekilde bir 5V veriyoruz. Ama gürültüleri düşünmedik. SMPS yani anahtarlamalı bir güç kaynağından besleme yaparsak çok gürültü elde edeceğiz. Temiz sinüs şeklinde bir 5V elde etmek için filtreleri kullanmalıyız. Filtreleme işlemini iki şekilde yapabiliriz. Yazılımsal ve donanımsal filtreleme vardır. Genelde donanımsal filtreleme tercih edilir. Donanımsal filtreleme olarak alçak geçiren filtre tipi kullanılmaktadır. Alçak geçiren filtre devresinde bir direnç ve bir kapasitör ile yapılması mümkündür. Yazılımsal olarak ise kartın kodlandığı programda belirli şekillerde kod yazarak yapılır.
Bu şekilde adımları takip ederek tam 5V kaynak ile besleme, temiz sinüsü olan ve gürültüsü mümkün olduğunca az ADC’si olan bir kart tasarlanabilir.
Kaynakça:
- www.diyot.net
- en.wikipedia.org
- www.robotistan.com
- www.mcu-turkey.com
