エレキ素人が何か考える（その５：デジタルポテンショメータ）

デジタルポテンショメータ

Arduinoを使い、抵抗値をマイコンから制御できるデジタルポテンショメータを試した。スイッチサイエンスで購入できる、MCP4131デジタルポテンショメータ 10KΩを利用。

MCP4131-103基本情報

データシートよりいくつかピックアップ。

7bit,10KΩタイプ

用いるデジタルポテンショメータは、7bitかつ10KΩタイプであった。

0から10KΩを128段階で設定可能（129 Step）、設定情報はRAMにあり、SPIで制御（設定）する。

ピン情報および抵抗値

ピン5-7のRab値が10KΩとなっており、ピン6をマイコンから制御できる。Raw+Rwb=Rabという関係になる。

Arduinoとの接続

上側の図、Host ControlがArduinoとなる。LEDを接続したときの回路図例は下記となる。

実際の配線状況の写真。

ソフトウェア関連

WriteおよびReadコマンドにより、Wiper（抵抗設定）データをハンドリング。

ソースコード

参照情報

Arduino本家からは、サンプルとしてこれが見つかるが、ここでは、このサイトの情報をもとに下記コードを作成。

使ったコード

# include <SPI.h>

# define W_ADDR 0x00  // ①
# define R_ADDR 0x0c  // ①
# define CS 10

//#define LOOP 1  // ②

void setup() {
  pinMode(CS, OUTPUT);
  SPI.begin();
  Serial.begin(9600);
# ifndef LOOP
  digitalPotWrite(95); // 0, 63, 95, 127  ③
  delay(10);
  int val = digitalPotRead();
  Serial.print("Read  "); Serial.println(val);  // ③
# endif
}

void loop() {
# ifdef LOOP  // ④
  int i, val;
  for (i = 0; i < 256; i++) {  // does not work for more than 128
    Serial.print("Write "); Serial.println(i);
    digitalPotWrite(i);
    delay(10);
    val = digitalPotRead();
    Serial.print("Read  "); Serial.println(val);
    delay(110);
  }
# endif  
}

int digitalPotWrite(int value) {  // Writeコマンド
  digitalWrite(CS, LOW);
  SPI.transfer(W_ADDR);  // ①
  SPI.transfer(value);
  digitalWrite(CS, HIGH);
}

int digitalPotRead() {  //　Readコマンド
  int val;
  digitalWrite(CS, LOW);
  SPI.transfer(R_ADDR);  // ①
  val = SPI.transfer(255); // Must be 255, instead of 127  ⑤
  digitalWrite(CS, HIGH);
  return val;
}

• ①：データシートより、Addressが「00」、Writeコマンドは「00」、Readコマンドは「11」、よって、SPIにセットするデータはWrite時「0x00」、Read時は「0x0c」となる。
• ②：本ソースコードで、loop()を使うかどうかのフラグ。
• ③：loop()未使用時に、代表的なWiper値（抵抗設定値）を書き込み、書き込まれた値を読み込む。
• ④：loop()使用時は、Wiper値を0から255まで変化させる。（ただし、7bitデバイスのため、値が設定できても、128以上の値はWiper値として機能しないようだ。）
• ⑤：種々トライしたが、Writeした値を正しく読むには、255に設定する必要があった。

検証

loop()未使用時の分圧の様子

③で95を設定したときのRaw間の電圧。Arduinoからは5Vが供給されている。そのおよそ4分の1の値。

こちらは、シリアルコンソール表示。

なお、128以上の値が設定できても、実際には機能していない。下記データ参照。

③の値	Rawの電圧(v)	Rwbの電圧(v)
0	4.892	0.0247
63	2.489	2.414
95	1.28	3.631
127	0.0612	4.855
191	0.0235	4.896
255	0.0235	4.896

なお、Wiper値はRAMに保存されているため、電源OFF/ONでクリアされる。なお、初期値は「64」となっているようだ。

loop()使用時のLED点灯の様子

EOF