電圧計を自作する

分圧回路を使った電圧計を作る機会が多いため、
新しく作る時にスムーズに作ることができるよう、備忘録としてまとめておきます。

分圧回路の仕組み

VCCの電圧は、図の抵抗R1・R2の比率でVOUTに出力されるようになっています。

最大電圧がおおよそ分かっている場合、あとは取り出したい電圧の範囲になるよう、
抵抗値を計算して制作することができます。

抵抗値の計算

以下のサイトで計算できます。
抵抗計算ツール

今回は例として、最大電圧22VになるVINを、0〜3.3Vになるよう変換します。
以下のような結果になります。

R1が6.8kΩ、R2が1.2kΩという結果になりました。
これらの抵抗を準備して、制作していきます。

回路の実装

材料を準備して、電圧計を制作します。
- 抵抗
- 6.8kΩ
- 1.2kΩ
- ターミナルブロック
- ユニバーサル基板
- ピンヘッダ、もしくはピンソケット（1×3ピン）

回路図に沿って配線し、はんだ付けします。

プログラミング

VOUTの値をアナログ入力で受け取ります。
Arduinoマイコンを使用します。

voltage_divider.ino

void setup()
{
  Serial.begin(115200UL);
}
void loop()
{
  float value = analogRead(A0);
  value *= 3.3;    // 取り出したい電圧の最大値
  value /= 1024;   // アナログ入力の分解能(10ビット)
  value /= 1.2;    // R2の値
  value *= 8;      // R1+R2の値(6.8+1.2 = 8)
  Serial.print("Voltage is:")
  Serial.println(value);
  delay(1000);
}

配線・動作

Arduino	分圧回路	電池
-	ターミナルブロックの +(プラス)穴	+(プラス)
-	ターミナルブロックの -(マイナス)穴	-(マイナス)
A0	VOUT	-
GND	GND	-

表のように配線し、プログラムを実行します。
シリアルモニタを確認すると、以下のように1秒毎に電圧が表示されるようになります。

まとめ

写真で載せた通り、かなり小さくまとめることができました。
今後作ることになった時にも、スムーズに作ることができるよう心がけたいです。