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commit 8ceeb15219
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GPG Key ID: 4AEE18F83AFDEB23

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# 通过传感器和执行器与物理世界交互
![课程概览](../../../sketchnotes/lesson-3.jpg)
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> 由 [Nitya Narasimhan](https://github.com/nitya) 绘制。 单击图像可查看大图。
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比如电位计。是可以在两个位置间旋转的刻度盘,传感器会测量旋转角度。
![A potentiometer set to a mid point being sent 5 volts returning 3.8 volts](../../../images/potentiometer.png)
![A potentiometer set to a mid point being sent 5 volts returning 3.8 volts](../../../../images/potentiometer.png)
物联网设备将以电压(例如 5V向电位计发送电信号。当电位计调整时它会改变从另一侧发出的电压。假设电位计标有从 0 到 [11](https://wikipedia.org/wiki/Up_to_eleven) 的刻度盘,如放大器上的音量旋钮。当电位计处于完全关闭位置 (0) 时,即输出 0V。当处于完全打开位置 (11) 时,即输出 5V。
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最简单的数字传感器是按钮或开关。一个具有两种状态(开或关)的传感器。
![A button is sent 5 volts. When not pressed it returns 0 volts, when pressed it returns 5 volts](../../../images/button.png)
![A button is sent 5 volts. When not pressed it returns 0 volts, when pressed it returns 5 volts](../../../../images/button.png)
物联网设备上的引脚(如 GPIO可直接将此信号测量为 0 或 1。如果发送的电压与返回的电压相同则读取的值为 1否则值为 0。其无需信号转换只会是 1 或 0。
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例如家中可能有的调光灯。提供给灯的电压强度决定了它的亮度。
![A light dimmed at a low voltage and brighter at a higher voltage](../../../images/dimmable-light.png)
![A light dimmed at a low voltage and brighter at a higher voltage](../../../../images/dimmable-light.png)
与传感器一样物联网设备在数字信号上工作而非模拟信号。这意味着要发送模拟信号设备需要数模转换器DAC无论是自身具备或使用连接器板。这将来自物联网设备的 0 和 1 转换为执行器可以使用的模拟电压。
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假设你在使用一个 5V 的电机,你向电机发送短脉冲,将电压切换到高电平(5V)持续 0.02 秒。此时间内,电机可旋转十分之一,即 36°。接着信号暂停 0.02 秒后,发送低电平信号(0V)。每个开关周期持续 0.04 秒,并不断重复该循环。
![Pule width modulation rotation of a motor at 150 RPM](../../../images/pwm-motor-150rpm.png)
![Pule width modulation rotation of a motor at 150 RPM](../../../../images/pwm-motor-150rpm.png)
这意味着在 1 秒钟内,有 25 次 5V 脉冲使电机每次旋转 0.02 秒,每个脉冲之后有 0.02 秒的 0V 暂停电机旋转。每次脉冲使电机旋转十分之一,电机每秒将完成 2.5 转。即使用数字信号以每秒 2.5 转或 [每分钟 150 转](https://wikipedia.org/wiki/Revolutions_per_minute) (旋转速度的非标准度量) 的速度旋转电机。
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> 🎓 当 PWM 信号导通一半时间,关断一半时间时,称为[50%占空比](https://wikipedia.org/wiki/Duty_cycle)。占空比以信号处于导通与关断状态的时间百分比来衡量。
![Pule width modulation rotation of a motor at 75 RPM](../../../images/pwm-motor-75rpm.png)
![Pule width modulation rotation of a motor at 75 RPM](../../../../images/pwm-motor-75rpm.png)
可以通过更改脉冲的大小来更改电机速度。例如,使用相同的电机,可保持相同的 0.04 秒循环时间,导通脉冲减半至 0.01 秒,关断脉冲增加到 0.03 秒。每秒具有相同数量的脉冲 (25),但每个脉冲的长度只有之前的一半。半长脉冲仅使电机旋转二十分之一,每秒 25 个脉冲将完成每秒 1.25 转或 75rpm。即通过改变数字信号的脉冲速度可将电机的速度减半。
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例如 LED 就是简单的数字执行器。当设备发送数字信号 1 时,会发送高电压点亮 LED。当发送 0 时,电压降至 0VLED 熄灭。
![A LED is off at 0 volts and on at 5V](../../../images/led.png)
![A LED is off at 0 volts and on at 5V](../../../../images/led.png)
✅ 你还能想到哪些简单的具备2种状态的执行器例如螺线管它是一种电磁铁可通电激活磁性来执行某些操作如移动门栓来锁定/解锁门。

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