ArduinoでAD変換！分解能10bitで電圧測定してみた

Arduino Unoのアナログ入力を使用してAD変換してみました。

分解能は10bitですが趣味の電圧測定には十分使用できるレベルです。

Arduinoとの接続方法からプログラムまで分かりやすく紹介します。

ArduinoでAD変換！分解能10bitで電圧測定してみた
1. Arduinoにはアナログ入力がある
2. ArduinoのAD変換の分解能は10bit
Arduinoで電圧調整しながらAD変換する
1. テスターで電圧測定もしてみる
ArduinoにAD変換のプログラムを書いてみる
ArduinoのAD変換値とテスターの電圧値を比較する
1. 比較したテスト結果
まとめ

ArduinoでAD変換！分解能10bitで電圧測定してみた

Arduinoのアナログ入力に可変抵抗を接続してAD変換してみました。

分解能10bitですが、電圧測定できていることをテスター含めて確認しました。

「テスターでの測定」と「AD変換」の値が大体同じになっています。

Arduinoとの配線からプログラムの動かし方まで紹介していきます。

簡単なプログラムでAD変換値と電圧値の取得が可能です。

下記の動画だとテスターとAD変換の動きが分かりやすいので是非ご覧ください。

電圧値をしっかり読み取れていることが分かります。

Arduinoにはアナログ入力がある

Arduinoの特徴の一つとしてアナログ入力があり、Arduino UnoはA0～A5まで6chあります。

アナログ入力からAD変換して電圧値が読み取ることが可能です。

ラズベリーパイだとアナログ入力が無いため、AD変換は外付けのデバイスが必要です。

下記記事ではラズパイにUSBのAD変換ボードを接続する例を紹介しています。(リンク先はこちら)

ラズベリーパイでデータロガー！電圧測定してグラフにしてみた

ラズベリーパイでデータロガーを格安で自作してみました。 USBで簡単に接続でき、10チャンネル分のアナログ電圧入力を測定可能です。 Pythonでデータ取得してリアルタイムでプロットするまでを一から紹介します。

ArduinoのAD変換の分解能は10bit

Arduinoには多くの種類がありますが、一番メジャーなArduino Unoの分解能は「10bit」です。

筆者はArduino Uno互換品を2種類所持していますが、もちろん両方とも10bitです。

※Arduino Dueなど分解能が12bitの製品もありますが、今回は省略します。

「電圧5V」で「10bit((2^10)分解能」のため、5V/1024≒5mV刻みのAD変換となります。

Arduinoで電圧調整しながらAD変換する

AD変換のテストをするために可変抵抗(10kΩ)を使って電圧調整を行います。

配線は市販の電子工作セットのブレッドボードとジャンパー線を使用しています。

実際の回路図イメージとしては下記形です。

「Arduinoからの5V」→「10kΩ可変抵抗」→「10kΩ抵抗」→「GND」で接続しています。

※「抵抗10kΩ」は特に深い意図はないです。無しでも大丈夫です。

今回の回路では可変抵抗を調整することで電圧値を2.5V～5Vに調整できます。

可変抵抗が10kΩのとき…電圧2.5V(AD変換値_511)
可変抵抗が0Ωのとき…電圧5V(AD変換値_1023)

テスターで電圧測定もしてみる

今回は単純にAD変換するだけでなく、テスターで電圧測定しながら実施してみます。

ブレッドボードにジャンパー線という工作レベルで何処まで精度が出るのか確認します。

今回使用しているテスターはHIOKI製のテスターです。

下記記事でも紹介していますが、非常にコンパクトで使いやすいです。(リンク先はこちら)

HIOKI(日置電機) 3244-60 デジタルマルチメーターの使い方

ArduinoにAD変換のプログラムを書いてみる

PCからUSB接続でArduinoにプログラムを書き込んで行きます。

Arduino IDEをインストールする

開発環境である「Arduino IDE」をPCにインストールします。

(ダウンロードのリンク先はこちらです。)

インストールしたら「ツール」からボードの項目で「Arduino Uno」を選択します。

AD変換のプログラムをArduinoに書き込む

今回使用したArduinoのプログラムは下記です。

アナログ入力の「0」ピンを読み取り、1秒間隔で表示する簡単なプログラムです。

void setup() {
  // put your setup code here, to run once:
  Serial.begin(9600);
}

void loop() {
  // put your main code here, to run repeatedly:
  float analog_0 = analogRead(0);
  float voltage_0 = (analog_0*5)/1024;
  
  Serial.print("ADC=");
  Serial.print(analog_0);
  Serial.print("\t");
  
  Serial.print("V=");
  Serial.print(voltage_0);
  Serial.println("");
  delay(1000);
}