電源電圧を測定する

以前に、減電圧表示回路のほうで Attiny13a のアナログ読み取りと内部基準電圧を用いて測定する話題をやりました。
このときには、セオリー通り抵抗分圧してそのときの値を読み取るという感じで算出しましたが、 Atmega328P (Arduino Uno) を用いては、もう少し変わった方法があることを知りました。今回はこれを紹介したいと思います。

測定方法

気になる測定の方法ですが、「現在の電源電圧を基準電圧として、内部の基準電圧 1.1V を測定する」という方法になります。これにより、内部基準電圧 1.1V が現在の基準電圧(電源電圧)に対してどのくらいの割合になるかが測定されます。

スケッチ

内部基準電圧を測定対象とするためには通常の analogRead() 関数は使用できません。そのためレジスタの値に直接書き込むことにします。
スケッチについては以下のような内容となっています。複数回測定して平均値を出すようにしています。

#include 

void adcSetup()
{
  // 基準電圧は Vcc
  // ADチャンネルには 基準電圧 1.1V を接続.
  ADMUX = 0b01001110;
  ADCSRA |= (1 << ADEN);
  ADCSRA |= 0x07;
  delay(10);
}

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  adcSetup();
}

void checkVcc()
{
  long sum = 0;
  for(int n=0;n<10;n++)
  {
    sum += adc();
  }
  float result = (1.1 * 10240.0) / sum;
  Serial.print("Vcc=");
  Serial.println( result, 3 );
}

void loop() {
  checkVcc();
  delay(500);
}

結果

このスケッチを USB 接続している Aruduino UNO で実行して、電圧を確認してみたところ、 “5.029” と表示されました。そして、 Arduino Uno からとれる 3.3V 電源で、別の atmega328P を稼働させて、そちらで測定したときには、”3.352″ と表示されました。こちらのほうはテスターで計測してみたのですが、”3.32V” だったのでおおよそ合っているように思います。
さらに、単3電池2本で動かしてみたのですが、このときには、 テスター:2.78V、内部計測:2.81V となりました。先の結果よりは精度が落ちていますが、十分実用範囲だと思います。

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まとめ

この測定方法により、アナログピンを消費せずに計測できるようになりました。また分圧のための抵抗2本ほども省略できそうです。電源電圧の低下を目安として知るための方法としてはかなり有用なのではないかと思っています。

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