🎛️ Аналоговые сигналы и ШИМ

1💡 ЦИФРОВОЙ СВЕТОДИОД:     💡 АНАЛОГОВЫЙ СВЕТОДИОД:
2   ВКЛ → ВЫКЛ → ВКЛ           🌟 → 🔅 → 💫 → ✨ → 🌟
3   Резкие переходы            Плавные переходы
4   Как выключатель            Как диммер

 1🪜 ЦИФРОВЫЕ СИГНАЛЫ = ЛЕСТНИЦА:
 2📍 Ступенька 0: 0 Вольт (LOW, ВЫКЛ)
 3📍 Ступенька 1: 3.3 Вольта (HIGH, ВКЛ)
 4📍 Между ступеньками: НИЧЕГО НЕТ!
 5
 6🎯 ПРИМЕРЫ В ЖИЗНИ:
 7💡 Выключатель света: ВКЛ или ВЫКЛ
 8🚪 Дверь: ОТКРЫТА или ЗАКРЫТА  
 9🔔 Звонок: ЗВЕНИТ или МОЛЧИТ
10📱 Кнопка: НАЖАТА или НЕ НАЖАТА

 1🛝 АНАЛОГОВЫЕ СИГНАЛЫ = ГОРКА:
 2📈 Плавный подъем от 0В до 3.3В
 3📉 Любое значение между ними возможно!
 4🎚️ Бесконечное количество уровней
 5
 6🎯 ПРИМЕРЫ В ЖИЗНИ:
 7🌡️ Температура: от -30° до +40° (любое значение)
 8🔊 Громкость: от тишины до максимума
 9💡 Яркость: от темноты до яркого света
10🚗 Скорость: от 0 до 100 км/ч (плавно)

 1🧪 ЛАБОРАТОРИЯ АНАЛОГОВЫХ СИГНАЛОВ:
 2
 3Задание 1: Измеряем напряжение батарейки при разряде
 4- Новая батарейка: _____ В
 5- Частично разряженная: _____ В  
 6- Почти севшая: _____ В
 7- Вывод: Напряжение меняется ПЛАВНО!
 8
 9Задание 2: Измеряем сопротивление при изгибе провода
10- Прямой провод: _____ Ом
11- Слегка согнутый: _____ Ом
12- Сильно согнутый: _____ Ом
13- Вывод: Сопротивление тоже аналоговое!

 1🔄 АЦП (Аналого-Цифровой Преобразователь):
 2
 3🌊 ВХОД (аналоговый):     📊 ВЫХОД (цифровой):
 40.0 В    →                0 (в программе)
 50.8 В    →                1000 (примерно)
 61.6 В    →                2000 (примерно)  
 72.4 В    →                3000 (примерно)
 83.3 В    →                4095 (максимум)
 9
10🎯 РАЗРЕШЕНИЕ ESP32: 12 бит = 4096 уровней (0-4095)
11Каждый уровень = 3.3В / 4096 = 0.0008 В = 0.8 мВ

1🚁 АНАЛОГИЯ С ПРОПЕЛЛЕРОМ:
2- Медленное вращение: видим лопасти (цифровой)
3- Быстрое вращение: видим "диск" (псевдо-аналоговый)
4
5💡 ШИМ ДЛЯ СВЕТОДИОДА:
6- Медленное мигание: ВКЛ-ВЫКЛ-ВКЛ-ВЫКЛ (видим мигание)
7- Быстрое мигание: ВКЛ-ВЫКЛ-ВКЛ-ВЫКЛ (видим тусклый свет)

 1🥧 СКВАЖНОСТЬ = ДОЛЯ "ВКЛЮЧЕННОГО" ВРЕМЕНИ:
 2
 3🟩⬜⬜⬜ 25% скважность:
 4- ¼ времени ВКЛ, ¾ времени ВЫКЛ
 5- Результат: 25% яркости
 6
 7🟩🟩⬜⬜ 50% скважность:  
 8- ½ времени ВКЛ, ½ времени ВЫКЛ
 9- Результат: 50% яркости
10
11🟩🟩🟩⬜ 75% скважность:
12- ¾ времени ВКЛ, ¼ времени ВЫКЛ  
13- Результат: 75% яркости
14
15🟩🟩🟩🟩 100% скважность:
16- Все время ВКЛ
17- Результат: 100% яркости

 1// 💡 ПРОГРАММА "ПЛАВНАЯ ЯРКОСТЬ"
 2// Урок 8: Аналоговые сигналы и ШИМ
 3
 4int ledPin = 2;    // Пин для светодиода
 5
 6void setup() {
 7  Serial.begin(9600);
 8  Serial.println("🌅 Запуск программы плавного освещения");
 9  
10  pinMode(ledPin, OUTPUT);
11  Serial.println("💡 Готов к демонстрации ШИМ!");
12}
13
14void loop() {
15  // 🌅 Плавное ВКЛЮЧЕНИЕ (рассвет)
16  Serial.println("🌅 Рассвет начинается...");
17  for (int brightness = 0; brightness <= 255; brightness++) {
18    analogWrite(ledPin, brightness);
19    Serial.print("Яркость: ");
20    Serial.print(brightness);
21    Serial.println("/255");
22    delay(20);  // Плавность изменения
23  }
24  
25  delay(1000);  // Пауза на максимальной яркости
26  
27  // 🌇 Плавное ВЫКЛЮЧЕНИЕ (закат)
28  Serial.println("🌇 Закат начинается...");
29  for (int brightness = 255; brightness >= 0; brightness--) {
30    analogWrite(ledPin, brightness);
31    Serial.print("Яркость: ");
32    Serial.print(brightness);
33    Serial.println("/255");
34    delay(20);
35  }
36  
37  delay(1000);  // Пауза в темноте
38}

 1🧪 ЭКСПЕРИМЕНТЫ С ШИМ:
 2
 3Эксперимент 1: Влияние задержки
 4- delay(50): медленный переход (видим ступеньки)
 5- delay(20): нормальный переход  
 6- delay(5): быстрый переход (очень плавно)
 7
 8Эксперимент 2: Разные уровни яркости
 9- analogWrite(pin, 64): 25% яркости
10- analogWrite(pin, 128): 50% яркости
11- analogWrite(pin, 192): 75% яркости
12- analogWrite(pin, 255): 100% яркости
13
14Эксперимент 3: Частота ШИМ
15- Стандартная частота: ~1000 Гц
16- Человеческий глаз не видит мигания выше 50 Гц
17- ESP32 может работать до 40 МГц!

 1🔧 ПОТЕНЦИОМЕТР ИЗНУТРИ:
 2
 3🎚️ Конструкция:
 4- Резистивная дорожка (например, 10 кОм)
 5- Подвижный контакт (ползунок)
 6- 3 вывода: начало, середина, конец
 7
 8⚡ Принцип работы:
 9Поворот влево:  ползунок ближе к началу → меньше сопротивления
10Поворот вправо: ползунок ближе к концу → больше сопротивления
11
12🧮 ДЕЛИТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ:
13+3.3В → [Верхняя часть] → Ползунок → [Нижняя часть] → GND
14Напряжение на ползунке = 3.3В × (положение / максимум)

 1🔗 СХЕМА ПОДКЛЮЧЕНИЯ:
 2
 3Потенциометр (3 ножки):
 4📍 Ножка 1 (левая): → +3.3В ESP32
 5📍 Ножка 2 (средняя): → GPIO 34 (аналоговый вход)  
 6📍 Ножка 3 (правая): → GND ESP32
 7
 8⚠️ ВАЖНО:
 9- Используем только аналоговые пины (GPIO 32-39)
10- Напряжение должно быть 0-3.3В (не больше!)
11- Средняя ножка - это сигнальный выход

 1// 🎚️ ПРОГРАММА "ЧИТАЕМ ПОТЕНЦИОМЕТР"
 2
 3int potPin = 34;      // Аналоговый пин для потенциометра
 4int potValue = 0;     // Переменная для хранения значения
 5
 6void setup() {
 7  Serial.begin(9600);
 8  Serial.println("🎚️ Мониторинг потенциометра запущен");
 9  Serial.println("Поворачивайте ручку и наблюдайте изменения!");
10}
11
12void loop() {
13  // 📖 Читаем значение с потенциометра (0-4095)
14  potValue = analogRead(potPin);
15  
16  // 🧮 Преобразуем в напряжение (0-3.3В)
17  float voltage = potValue * (3.3 / 4095.0);
18  
19  // 📊 Преобразуем в проценты (0-100%)
20  int percentage = map(potValue, 0, 4095, 0, 100);
21  
22  // 💬 Выводим все значения
23  Serial.print("Сырое значение: ");
24  Serial.print(potValue);
25  Serial.print(" | Напряжение: ");
26  Serial.print(voltage, 2);
27  Serial.print("В | Поворот: ");
28  Serial.print(percentage);
29  Serial.println("%");
30  
31  delay(500);  // Обновляем каждые полсекунды
32}

 1🔍 ДИАГНОСТИКА ПОТЕНЦИОМЕТРА:
 2
 3✅ ПРАВИЛЬНАЯ РАБОТА:
 4- Крайнее левое положение: 0-50 (почти 0В)
 5- Среднее положение: 2000-2100 (около 1.65В)  
 6- Крайнее правое положение: 4045-4095 (около 3.3В)
 7
 8❌ ПРОБЛЕМЫ И РЕШЕНИЯ:
 9- Значение не меняется: проверить подключение средней ножки
10- Только 0 или 4095: перепутаны крайние ножки
11- Шумные значения: добавить delay() или усреднение
12- Значения больше 4095: проверить напряжение питания!

 1// 🎛️ АНАЛОГОВЫЙ ДИММЕР v1.0
 2// Управление яркостью светодиода потенциометром
 3
 4// 🎯 Настройки пинов
 5int potPin = 34;      // Потенциометр на аналоговом входе
 6int ledPin = 2;       // Светодиод на ШИМ выходе
 7
 8// 📊 Переменные для значений
 9int potValue = 0;     // Сырое значение потенциометра (0-4095)
10int ledBrightness = 0; // Яркость светодиода (0-255)
11
12void setup() {
13  Serial.begin(9600);
14  Serial.println("🎛️ АНАЛОГОВЫЙ ДИММЕР ЗАПУЩЕН");
15  
16  pinMode(ledPin, OUTPUT);
17  
18  Serial.println("✅ Готов к работе!");
19  Serial.println("🎚️ Поворачивайте потенциометр для изменения яркости");
20}
21
22void loop() {
23  // 📖 Читаем положение потенциометра
24  potValue = analogRead(potPin);
25  
26  // 🔄 Преобразуем диапазон 0-4095 в диапазон 0-255
27  ledBrightness = map(potValue, 0, 4095, 0, 255);
28  
29  // 💡 Устанавливаем яркость светодиода
30  analogWrite(ledPin, ledBrightness);
31  
32  // 📊 Выводим информацию для отладки
33  Serial.print("Потенциометр: ");
34  Serial.print(potValue);
35  Serial.print(" → Яркость: ");
36  Serial.print(ledBrightness);
37  Serial.print("/255 (");
38  Serial.print((ledBrightness * 100) / 255);
39  Serial.println("%)");
40  
41  delay(100);  // Небольшая задержка для стабильности
42}

 1🧮 ФУНКЦИЯ map() - ПРОПОРЦИОНАЛЬНЫЙ ПЕРЕВОДЧИК:
 2
 3map(значение, мин_вход, макс_вход, мин_выход, макс_выход)
 4
 5🎯 ПРИМЕРЫ:
 6map(2048, 0, 4095, 0, 255) = 127
 7map(4095, 0, 4095, 0, 255) = 255  
 8map(0, 0, 4095, 0, 255) = 0
 9
10🗣️ НА ПРОСТОМ ЯЗЫКЕ:
11"Если потенциометр повернут наполовину (2048 из 4095),
12то светодиод должен гореть наполовину ярко (127 из 255)"
13
14🧮 ФОРМУЛА:
15выход = (значение - мин_вход) × (макс_выход - мин_выход) / (макс_вход - мин_вход) + мин_выход

 1// 🌈 РАСШИРЕННЫЙ ДИММЕР С ЭФФЕКТАМИ
 2
 3// 🎭 Эффект 1: Инверсная яркость
 4void inverseMode() {
 5  potValue = analogRead(potPin);
 6  ledBrightness = map(potValue, 0, 4095, 255, 0);  // Обратная зависимость
 7  analogWrite(ledPin, ledBrightness);
 8}
 9
10// 🌊 Эффект 2: Плавное следование
11void smoothFollow() {
12  potValue = analogRead(potPin);
13  int targetBrightness = map(potValue, 0, 4095, 0, 255);
14  
15  // Плавно приближаемся к целевой яркости
16  if (ledBrightness < targetBrightness) {
17    ledBrightness++;
18  } else if (ledBrightness > targetBrightness) {
19    ledBrightness--;
20  }
21  
22  analogWrite(ledPin, ledBrightness);
23  delay(10);
24}
25
26// ⚡ Эффект 3: Стробоскоп с переменной скоростью
27void stroboscope() {
28  potValue = analogRead(potPin);
29  int strobeSpeed = map(potValue, 0, 4095, 100, 1000);
30  
31  digitalWrite(ledPin, HIGH);
32  delay(strobeSpeed);
33  digitalWrite(ledPin, LOW);
34  delay(strobeSpeed);
35}

 1🧪 ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА "ТОЧНОСТЬ ДИММЕРА":
 2
 3Тест 1: Линейность отклика
 4│ Поворот │ Ожидаемая │ Реальная │ Погрешность │
 5│ потенц. │ яркость   │ яркость  │             │
 6├─────────┼───────────┼──────────┼─────────────┤
 7│   0%    │    0%     │   ___%   │    ___%     │
 8│  25%    │   25%     │   ___%   │    ___%     │
 9│  50%    │   50%     │   ___%   │    ___%     │
10│  75%    │   75%     │   ___%   │    ___%     │
11│ 100%    │  100%     │   ___%   │    ___%     │
12
13Тест 2: Стабильность работы
14- Держим потенциометр в среднем положении 30 секунд
15- Записываем разброс значений: мин___ макс___
16- Вычисляем стабильность: (макс-мин)/среднее = ___%
17
18Тест 3: Время отклика
19- Резко поворачиваем от 0% до 100%
20- Засекаем время полного изменения яркости: ___мс

 1🎯 ПРОЕКТ "УМНАЯ ЛАМПА v1.0":
 2
 3Базовые требования:
 4✅ Плавная регулировка яркости потенциометром
 5✅ Индикация уровня яркости в Serial Monitor
 6✅ Защита от резких изменений (сглаживание)
 7
 8Дополнительные функции (на выбор):
 9🌅 Режим "Рассвет" - автоматическое включение
10🌙 Режим "Ночник" - минимальная яркость  
11⚡ Режим "Стробоскоп" - переменная частота
12🌈 Режим "Дыхание" - плавная пульсация
13🎵 Режим "Музыка" - реакция на звук (симуляция)

 1📄 ПАСПОРТ УМНОЙ ЛАМПЫ
 2Команда: _________________ Дата: _________
 3
 4🎯 НАЗВАНИЕ ПРОЕКТА: _____________________
 5
 6⚙️ ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ:
 7- Диапазон регулировки: 0-100%
 8- Время отклика: _____ мс
 9- Плавность изменения: _____ шагов/сек
10- Стабильность: ±____%
11
12🎨 РЕАЛИЗОВАННЫЕ ФУНКЦИИ:
13□ Базовое управление яркостью
14□ Плавное сглаживание
15□ Режим "Рассвет"
16□ Режим "Ночник"  
17□ Режим "Стробоскоп"
18□ Режим "Дыхание"
19□ Пользовательский режим: _______________
20
21🔧 СХЕМА ПОДКЛЮЧЕНИЯ:
22[Рисунок схемы с подписанными компонентами]
23
24💻 КЛЮЧЕВЫЕ ФУНКЦИИ КОДА:
25- analogRead() для чтения потенциометра
26- analogWrite() для управления яркостью
27- map() для преобразования диапазонов
28- Дополнительные функции: _______________
29
30🏆 УНИКАЛЬНАЯ ОСОБЕННОСТЬ:
31____________________________________
32
33✅ ТЕСТИРОВАНИЕ:
34□ Все режимы работают корректно
35□ Нет резких скачков яркости
36□ Потенциометр откликается по всему диапазону
37□ Код работает стабильно
38
39⭐ САМООЦЕНКА КОМАНДЫ: ⭐⭐⭐⭐⭐

1❓ ПОКАЖИ НА ПОТЕНЦИОМЕТРЕ:
21. Где будет 50% яркости? (поворот в среднее положение)
32. Как получить минимальную яркость? (поворот влево)
43. Сколько уровней яркости может быть в ШИМ? (покажи пальцами: 2-5-6)
54. Какое максимальное напряжение для АЦП ESP32? (покажи 3 пальца)

 1🎚️ НА КАКОЙ ПОЗИЦИИ ВЫ НАХОДИТЕСЬ:
 2
 3┌─────────────────────────────────────┐
 4│ 0%    25%    50%    75%    100%    │
 5│ │      │      │      │       │     │
 6│ 😕     😐     🙂     😊      🤩    │
 7│Ничего  Чуть-  Понял  Все    Эксперт│
 8│не понял чуть  основы  понял         │
 9└─────────────────────────────────────┘
10
11Поверните воображаемый потенциометр на свой уровень!

 1📔 МОЙ ДНЕВНИК АНАЛОГОВЫХ СИГНАЛОВ - УРОК 8
 2
 3🌊 ГЛАВНЫЕ ОТКРЫТИЯ:
 4- Аналоговые сигналы: от ___В до ___В
 5- ШИМ значения: от ___ до ___
 6- АЦП разрешение: ___ бит = ___ уровней
 7
 8🎚️ МОЙ ДИММЕР:
 9Как работает: _________________________
10Самая интересная функция: ____________
11Где можно применить: __________________
12
13🧮 МАТЕМАТИКА ПРЕОБРАЗОВАНИЙ:
14map(1024, 0, 4095, 0, 255) = ___
15map(3000, 0, 4095, 100, 200) = ___
16
17🏠 АНАЛОГОВЫЕ УСТРОЙСТВА ДОМА:
181. ________________________________
192. ________________________________  
203. ________________________________
21
22💡 ИДЕИ ДЛЯ ПРОЕКТОВ:
231. ________________________________
242. ________________________________
253. ________________________________