Το άρθρο αυτό δίνει σε περίληψη μερικές χρήσιμες πληροφορίες για τα Digital & Analog σήματα και αποτελεί την εισαγωγή για να εξετάσουμε με κάποιες λεπτομέρειες το πότε αξίζει και πότε όχι να επενδύσουμε σε ακριβά καλώδια .
Θεώρησα καλό τα δυο αυτά άρθρα να είναι ξεχωριστά καθώς το άρθρο που θα ακολουθήσει θα είναι μετάφραση , ως έχει, ολόκληρου του άρθρου από ένα γνωστό συγγραφέα και εκδότη περιοδικών σχετικού περιεχομένου/
Θεώρησα καλό να το μεταφράσω ως έχει για έμφαση και ενημέρωση των μελών του avsite ότι δεν χρειάζεται μεγάλη δαπάνη και για ψηφιακά καλώδια..

Τα πρώτα καλώδια video και audio σχεδιάστηκαν για αναλογικά σήματα.
Δείτε και το σχετικό λεπτομερές άρθρο : Καλώδια μεταφοράς Αναλογικών Σημάτων Audio

Το αναλογικό σήμα αντιπροσωπεύει τις πληροφορίες που μεταφέρονται με μια συνεχή κυματομορφή ανάλογη μ’ αυτές τις πληροφορίες.

Εάν πχ οι πληροφορία είναι ένας ημιτονικός τόνος 2KHz , το αναλογικό σήμα θα είναι μία τάση που κυμαίνεται συνεχώς από θετική σε αρνητική, 2000 φορές ανά δευτερόλεπτο, σε ένα σχήμα ημιτονοειδούς κύματος.

Το ψηφιακό σήμα, σε αντίθεση με ένα αναλογικό, δεν έχει καμιά ομοιότητα με τις πληροφορίες που μεταδίδει αλλά αποτελείται από μια σειρά από “1” και “0” bits (bitstream) , όπου ο ημιτονικός τόνος πχ 2KHz κωδικοποιείται σύμφωνα με κάποιο συγκεκριμένο standard και παραδίδεται σαν «τετραγωνικό κύμα» (Σχήμα 1).
Όταν το σήμα αποκωδικοποιείται, το αποτέλεσμα είναι ο παραπάνω τόνος των 2KHz.

Μία από τις πλέον ενδιαφέρουσες διαφορές μεταξύ ψηφιακών και αναλογικών σημάτων είναι ότι υποβαθμίζονται με εντελώς διαφορετικό τρόπο (από τους τεχνικούς χρησιμοποιείται ο όρος: ”degradation”).

Και τα δύο (Digital & Analog) είναι ηλεκτρικά σήματα και επομένως και τα δύο υπόκεινται σε κάθε μεταβολή των ηλεκτρικών χαρακτηριστικών του καλωδίου αλλά και σε παρεμβολή ΕΜΙ.

Όμως, ενώ η μεταβολή του αναλογικού είναι προοδευτική και συνεχής (όσος περισσότερος θόρυβος εισάγεται, τόσο περισσότερος θόρυβος θα ακουστεί από το μεγάφωνο μας, μαζί με τον ήχο ) αντίθετα το ψηφιακό σήμα υφίσταται αλλοίωση εντελώς διαφορετικά.

Το ψηφιακό σήμα, λόγω των απότομων πτώσεων των μετώπων του («τετραγωνικό κύμα»), υπόκειται άμεσα σε υποβάθμιση κυρίως απ΄τη σύνθετη αντίσταση του καλωδίου.
Αυτό σημαίνει ότι, ενώ το σήμα παράγεται ως τετραγωνικό κύμα, ποτέ δεν φτάνει σαν τέτοιο.

Ανάλογα με τη σύνθετη αντίσταση του καλωδίου, οι γωνίες του τετραγωνικού κύματος στρογγυλεύουν σε μεγαλύτερο ή μικρότερο βαθμό, και τα ίσια του τμήματα του στραβώνουν (Σχήμα 2).

Αυτό έχει ως αποτέλεσμα το κύκλωμα λήψης να προσδιορίζει με δυσκολία την ακρίβεια στο εισερχόμενο σήμα.

Όσο μεγαλύτερη η υποβάθμιση στο σήμα, τόσο πιο δύσκολο είναι για τη συσκευή λήψης να εξάγει με ακρίβεια το περιεχόμενο του bitstream.

Όμως το ψηφιακό σήμα, λόγω του τρόπου που αποθηκεύονται πληροφορίες του, είναι αρκετά ανθεκτικό.
Εννοώ ότι ενώ το σήμα , πάντα σε κάποιο βαθμό, υποβαθμίζεται στο καλώδιο, εάν το κύκλωμα λήψης μπορέσει να αναπαράγει το αρχικό bitstream, η λήψη του σήματος θα είναι τέλεια.

Δεν έχει σημασία πόσο πολύ jitter, πόσο στρογγυλοποίηση των μετώπων του τετραγωνικού κύματος, ή πόσο πολύ θόρυβο, έχουμε.
Αν το bitstream μπορέσει να αναπαραχθεί με ακρίβεια στη λήψη, το αποτέλεσμα είναι σαν να μη έχει υπάρξει καμία υποβάθμιση του σήματος .

Είναι ο αριθμός των σφαλμάτων δυαδικών ψηφίων διαιρούμενο με το συνολικό αριθμό των μεταφερόμενων bits και είναι ένα χαρακτηριστικό ποιότητας ενός μηχανήματος.

Απ’ τη δική μου εμπειρία στις Μικροκυματικές Ράδιο Ζεύξεις , το κατώφλι BER (Bit Error Ratio) το είχαμε:

• στο 10-6 για υποβάθμιση (degradation) και
• στα 10-3 για φίμωση (Squelch)

Στα καλώδια, το πόσο σύντομα θα φτάσει σ’ αυτό το κατώφλι, εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από το σήμα, καθώς και από τις ανοχές του καλωδίου.

Όσο υψηλότερο είναι το bitrate, τόσο πιο δύσκολο είναι να διατηρηθεί αξιόπιστη ψηφιακή επικοινωνία.

Η υποβάθμιση της ψηφιακής κυματομορφής εξαρτάται άμεσα από την προσαρμογή της σύνθετης αντίσταση μεταξύ της πηγής, του καλωδίου, και του φορτίου.

Οι προδιαγραφές για τα ‘’ψηφιακά’’ καλώδια είναι αυστηρότερες ειδικά της ανοχής στη σύνθετη αντίσταση (75 Ω) δηλαδή να την διατηρεί όσο το δυνατόν σ’ αυτή την τιμή (75Ω) άντε με απόκλιση +/- 2 Ohm και αν το μήκος είναι το κατάλληλο τότε πρακτικά η απόκλιση είναι μηδενική (Να κάτι που εκμεταλλεύονται για πουλάνε ‘φύκια για μεταξωτές κορδέλες ( ‘’φιδόλαδο’’) και εδώ ).

Πηγαίνοντας στον κόσμο του ομοαξονικού καλωδίου, μπορούμε τώρα να απαντήσουμε σε μερικές ερωτήσεις όπως: αν ένα ‘’αναλογικό’’ καλώδιο μπορεί να μεταφέρει και ψηφιακό σήμα και αντίστοιχα ένα ‘’ψηφιακό’’ καλώδιο μπορεί να μεταφέρει και αναλογικό σήμα.

Αμφότερα μετακινούν ηλεκτρόνια.Φυσικά τα ηλεκτρόνια δεν ‘’ξέρουν’’ αν είναι αναλογικά ή ψηφιακά!
Όλα αυτά βεβαίως μέχρις ενός σημείου εξαρτώμενου από παράγοντες κυρίως όπως :

• διατομή ,
• μήκος ,
• σύνθετη αντίσταση ,
• ειδική αντίσταση..

Στο ψηφιακό μέλλον, είναι προφανές, το πλεονέκτημα της χρήσης ‘’ψηφιακού καλωδίου” και σε αναλογικές εφαρμογές .

Το κόστος ενός καλωδίου, συμπεριλαμβανομένων των connectors, είναι εκπληκτικά χαμηλό (πιθανόν λίγα cents /μέτρο), ακόμη και για ποιοτικό καλώδιο. Αλλά ο δρόμος που χρειάζεται το καλώδιο να φθάσει στα χέρια σας προσθέτει όχι μόνο κάποιο, αλλά συνήθως το μέγιστο μέρος του κόστους. Αυτό περιλαμβάνει τη συσκευασία, τη διακίνηση, τη διαφήμιση , το μάρκετινγκ, μισθούς και διάφορες δαπάνες για τους εμπόρους λιανικής πώλησης .
Οι ειδικοί για όλα τα προϊόντα λένε: ‘’high price doesn’t always mean high quality’’. Το ίδιο ισχύει και για τα καλώδια….

Τα HDMI και USB καλώδια, για παράδειγμα, μπορεί να τα βρείτε από $ 1 έως πάνω από $ 1.000 για το ίδιο μήκος!!!!. ΑΓΟΡΑΣΤΕ ΤΑ ΦΤΗΝΟΤΕΡΑ…Μάλιστα οι τιμές για καλώδια ηχείου (καλώδια αναλογικού σήματος) είναι ακόμη πιο ακραίες, από μερικά cents/μέτρο , μέχρι εκατοντάδες δολάρια για τα ίδια βασικά spects…..

Τι είναι το Arduino;

Το Arduino είναι μια ανοιχτού κώδικα πλατφόρμα για τη δημιουργία ηλεκτρονικών έργων και συσκευών. Είναι ιδανικό για όσους θέλουν να μάθουν ηλεκτρονική και προγραμματισμό με πρακτικό και διασκεδαστικό τρόπο. Χρησιμοποιείται σε έργα που περιλαμβάνουν αισθητήρες, κινητήρες, φωτιστικά, και πολλά άλλα.

Δες το επίσημο βίντεο του Arduino για μια γενική παρουσίαση της πλατφόρμας.

Κατεβάστε το Βιβλίο: Arduino για αρχάριους

Πώς λειτουργεί το Arduino;

Το Arduino χρησιμοποιεί μικροελεγκτές που προγραμματίζονται μέσω του Arduino IDE. Όταν συνδέεις την πλακέτα με τον υπολογιστή μέσω USB, μπορείς να φορτώσεις προγράμματα που ελέγχουν διάφορες ηλεκτρονικές συσκευές, όπως LED, αισθητήρες και κινητήρες.

Βασικά Στοιχεία του Arduino:

• Μικροελεγκτής: Ο “εγκέφαλος” του Arduino, υπεύθυνος για την εκτέλεση του προγράμματος.

• GPIO Pins: Οι ακροδέκτες για τη σύνδεση με εξωτερικές συσκευές (π.χ. αισθητήρες, LED).

• Arduino IDE: Το περιβάλλον ανάπτυξης για να γράψεις και να φορτώσεις τον κώδικα στην πλακέτα.

Δες το βίντεο: “Πώς λειτουργεί το Arduino”

“Arduino 2009” από pighixxx διατίθεται με άδεια χρήσης CC by-nc-sa-2.0

Πλεονεκτήματα του Arduino

• Ανοικτός Κώδικας: Το Arduino είναι ανοιχτού κώδικα, επιτρέποντας στους χρήστες να δημιουργούν και να μοιράζονται προγράμματα.

• Εύκολο στη Χρήση: Ιδανικό για αρχάριους με πολλές οδηγίες και παραδείγματα.

Μεγάλη Κοινότητα: Υπάρχουν χιλιάδες χρήστες που μοιράζονται ιδέες και λύσεις σε φόρουμ και ιστοσελίδες.

Παραδείγματα Χρήσης του Arduino

Το Arduino μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε μια ποικιλία έργων:

• Φωτιστικά: Χρησιμοποιώντας LED για τη δημιουργία φωτιστικών συστημάτων.

• Αυτοματισμοί: Δημιουργία συστημάτων για το σπίτι (π.χ. έξυπνα φωτιστικά).

• Ρομποτική: Κατασκευή ρομπότ που αλληλεπιδρούν με το περιβάλλον.

Δες έργα που μπορείς να δημιουργήσεις με το Arduino στο Arduino Projects

Πώς ξεκινάς με το Arduino;

Ακολούθησε τα παρακάτω βήματα για να ξεκινήσεις με το Arduino:

1. Αγόρασε μια πλακέτα Arduino: Για αρχάριους, το Arduino Uno είναι η καλύτερη επιλογή.

2. Κατέβασε το Arduino IDE: Επισκέψου την επίσημη ιστοσελίδα του Arduino και κατέβασε την εφαρμογή για τον υπολογιστή σου.

3. Σύνδεσε το Arduino με τον υπολογιστή: Χρησιμοποιώντας το καλώδιο USB, σύνδεσε την πλακέτα στον υπολογιστή σου.

4. Γράψε και ανέβασε τον πρώτο σου κώδικα: Στο IDE, μπορείς να γράψεις τον πρώτο σου κώδικα και να τον ανεβάσεις στο Arduino.
   Δες το παρακάτω βίντεο για να μάθεις πώς να γράψεις και να ανεβάσεις τον πρώτο σου κώδικα: Πρώτο Πρόγραμμα Arduino – Blink LED

Πειραματίσου και δημιούργησε τα δικά σου έργα!

Εξερεύνησε παραδείγματα και έργα με Arduino:

• Δημιουργία ενός φωτεινού LED με το Arduino: Δες πώς να δημιουργήσεις έναν αναβοσβήνοντα LED με το Arduino εδώ.

Αναγνώριση θερμοκρασίας με αισθητήρα DHT11: Δες το παράδειγμα εδώ

Εξερεύνησε παραδείγματα και έργα με Arduino:

• Δημιουργία ενός φωτεινού LED με το Arduino: Δες πώς να δημιουργήσεις έναν αναβοσβήνοντα LED με το Arduino εδώ.

• Αναγνώριση θερμοκρασίας με αισθητήρα DHT11: Δες το παράδειγμα εδώ