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Ich glaube da wird etwas durcheinander geschmissten. In der Referenz zu analogRead() ist von max. 10.000 Lesevorgängen pro Sekunde die Rede. Das ist nicht das gleiche wie die empfohlene Frequenz für den ADC, die zwischen 50kHz und 200kHz liegen soll.
Du kannst die Abtastung aber für Deine Ansprüche selber programmieren. Mit den Registerwerten ADPS0 bis ADPS2 des Registers ADCSRA kann ein Vorteiler eingestellt werden, der die Samplingrate des ADC beeinflusst. Der maximale Teiler beträgt 128. Wird der µController, wie das bei den Nanos und Unos üblich ist mit 16Mhz betrieben, ergibt das eine Frequenz von 125kHz. Der ADC braucht 13 Takte für eine Wandlung. Das wären dann grob 9600 Samples pro Sekunde (125.000 / 13), bzw. du könntest 9600 Werte pro Sekunde einlesen (siehe Lesevorgänge oben).
Aber eigentlich muss ich das gar nicht mehr alles schreiben, weil es steht hier gut beschrieben wie das funktioniert. Im Prinzip steht da auch schon der Code den Du (vermutlich) brauchst.
Wenn Du mehr über die Timer von AVR-Controllern wissen möchtest, kann ich nur die Beträge von Wolles-Elektronikkiste empfehlen:
Auf den Seiten wird zwar viel über PWM geschrieben aber die Mechanismen die man braucht, um in bestimmten Zeitabständen eine Aktion auszuführen, sind dort auch beschrieben ("normal Mode").