Arduino で交流を測定する（疑似的に）ために分圧抵抗を実験してみる – さてどうするか・・また考える

ずいぶんとのんびりな感じでやっていますけど、スミマセン。

まぁ急ぐものでもないしなんて思ってるその心構えが悪いんだな。

確かに他にやることがたくさんあるのも事実ではあるけどさ。

でもいいんだ、少しずつ進んでる（たぶん）。

さて前回は、こんな感じの分圧抵抗で、やってみようかというお話まででした。

分圧抵抗

少しですが詳細が決まってきたので列記しておくと、

• AC IN はトランスから得る AC 4.9V を使用する
• DC IN は Arduino から得られる DC 5V とするが、当面は実験用電源等で代用する
• A 点では AC 4V Peak to Peak の電圧とする
• B 点では  DC 2.5V の電圧とする
• R2 / R3 は手持ちの抵抗器から 20KΩの抵抗器を使用する

こんな感じであります。

R2 と R3 は DC IN から入ってきた DC 5V を分圧し、DC 2.5V とする抵抗ですね。

なぜ DC 2.5V かというと降圧した交流分がプラス側マイナス側に振れるのを下駄をはかせてプラス側に下駄をはかせるためで、入ってくる交流の Peak to Peak は AC 4V とするので、Arduino のアナログ入力の 5V の真ん中、すなわち 2.5V としたわけです。
ここから降圧した AC 4V Peak to Peak が入ってくれば、それぞれ 0.5V 程度の余裕をもって直流として測定できるから。

また、抵抗の数値の決め方は、オームの法則に倣ってと書くのが筋かとも思うのですが、実際にはそんなことはしないで、分圧比という考え方で行い、電圧だけの測定が目的なのであまり電流を流す必要がないのと手持ちの抵抗の関係で R2 / R3 は 20KΩとしました。

そうするとあとは R1 を決めるだけとなるわけですが、これも計算すれば出てきはしますが、実はあまり意味がないのです。

それは細かな数値は得られはしますが、その抵抗のシリーズによって入手できる抵抗値を持った抵抗が限られること、また、その抵抗を持っていることがまずは無いであろうことが理由です。

で、また分圧比の考え方が出てくるわけですが、R2 は 20KΩで AC IN は、AC4.9V（実効値）で Peak to Peak だと 13.859Vとなり、欲しい AC は 4V Peak to Peak なわけですから、その比率は 3.4647 となります。
こんな値を参考にして、抵抗値を決めるわけですが、希望する抵抗がないのでここには 100KΩ程の適当な可変抵抗を使ってしまいます。

で、できたのがこんな代物。

AC トランスを使った分圧回路

一応波形を確認して、トリマーで微調整する。

AC トランスを使った分圧回路 – 出力波形の確認

この波形は、下の直線が DC 0V を示しているので、予定の通り分圧した AC に DC を加えてプラス側に振られているのがわかりますね。

さてここまで来れば・・

早速スケッチを書いて、Arduino に転送してとりあえず結果を見てみる。

今はまだ、0～1023のアナログ入力された値のままだけど、とにかく AC 100V から出ている正弦波が再現できるのかなっと。

データはとりあえず microSD に書き込んで、Excel にコピペ。

microSD に書き込むのには Ethernet シールドを使ったので、先に作った LCD モジュールのピンを動かした。

Ethernet シールドは、D4、D13、D12、D11 を使うというので、仕方がないよね。

こんな感じ。

LiquidCrystal lcd = LiquidCrystal(9,8,7,6,5,3,2);

で、mcroSD カード上にファイルを作って、とりあえず 250 個データを取得して Excel でグラフとしたのが、以下の波形。

Arduino のアナログ入力した値で正弦波を再現

ふん。まぁまぁ。少しひずんでいるような気もするけど、まぁ満足な結果かな？

Arduino のアナログ入力のスピードも、そこそこ出ていることがわかりますね。

これで後は、アナログ入力された生の値を電圧に変換してあげればよいわけだ。

これでその時の AC 電圧が測定できるね。

さて、次はその時の AC 電流を計りたい。

素性の分からない素子が手元にあって、これを使う予定なのだけど、その動作を確認するところから始めなければ・・

先は長いけど・・

これだけ書いたら最終的に何を作ろうとしているのかわかると思うのだけど、それはまた次回にね。

お楽しみに。

のんびり行きますので、長い目で見てやってください。

minorus

電子機器が大好きです。
プログラムを書くのをお仕事としていたこともあるので、両方できる PIC や Arduino を使って、いろいろな（役にあんまり立たない）ものを作っています。
実は UNIX 関連のお仕事も長かったので、Raspberry Pi もお手の物なのですけれど、これから触る機会が多くなるのかなぁ。
ボチボチ行きますが、お付き合いください。
若いころの写真なので、現時点では、まだ髪の毛は黒くてありますが、お髭は真っ白になりました。
愛車の国鉄特急カラーのカスタムしたリトルカブで、時々、秋月電子通商の八潮店に出没します。