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Arduinoで24時間、複数の電圧を自動で監視・測定する方法

更新日:


太陽光発電などの

自然エネルギーを使って発電する際

具体的に電圧はどのくらい出ているのか、

気になるところです。



一回一回、テスターで

測っているのも大変なので、

Arduinoを使って24時間、

自動で電圧を監視させてみました。



自然エネルギーなどを使った発電は

IoTセンサーとかに利用できるので、

自動電圧計があると、

いろいろと試行錯誤するときに便利だと思います。


使ったものは以下になります。

  • Arduino UNO
  • 電圧を測定したいもの(太陽光電池など)
  • デスクトップPC 


※ノートPCの場合は9V1.3AのACアダプターも必要です(秋月電子・スイッチサイエンス等で販売されています) 。



ノートPC(USB給電)で、

Arduinoを動かそうとすると、

測定した電圧が不安定で

上手く読み取れませんでした(後述)。



具体的な動作は、

電圧をArduinoで読み取って、

それをPCに送るだけです。

とってもシンプルですね。




Arduinoの給電方法



Arduinoを動かすには、

電源の供給が必要です。



電源供給の仕方は2種類あって、

大きく以下の方法になります。

  • PCからUSBケーブルで供給
  • ACアダプター



ここで注意が必要です。

デスクトップPCからUSBケーブルを

接続して供給する場合には大丈夫です。



しかしノートパソコンの場合だと

供給電圧が不安定なので、

Arduinoの動作に影響が出ます。



電圧を測定するので、

ある程度の正確度は必要になります。



測定値に雑音が載りすぎないようにするために、

しっかりと供給してあげましょう。



ちなみに、ノートPCから電源を供給させて、

乾電池の電圧を測定したら、

めちゃめちゃな結果になって、

正しい結果が得られませんでした。



実際つなげるとこんな感じです。



Aruduinoと乾電池の間に

外部抵抗値を挟んで、

電流を抑制した方が良いです。


もし測定したい電圧が

5V(定格電圧)を超える可能性があるなら、

Arduinoと測定したい装置との間に

外部抵抗を入れて、分圧させてください。



Arduinoの分解能は

10bit(2の10乗=1024)で、

5[V]÷1024=約4.8[mV]なので、

読み取れる限界は5mVまでです。




もっと高精度で読み取りたい場合は、

テスターを使うのが手っ取り早いかもしれません。




電圧自動測定のためのプログラム


Arduinoに書き込むプログラムは以下です。


5分毎に電圧を読み取ってます。

右上の虫眼鏡のボタンをクリックすれば、

シリアルモニタが開くので、測定値が見れます。



途中で値を5でかけて1024で割っています。



この処理をしないと、

シリアルモニタに表示される値は

0~1024の数字になってしまいます。



この0~1024という数字は、

それぞれが0.00~5.00[V]に

対応しているので、

変換しない場合は一目では読み取りにくいです。



※Serial.println(val, 3);
とすれば、

少数第三位まで出力出来ます。

Serial.println()は、デフォルトだと

少数第2位までしか出力してくれません。



Arduinoで複数の電圧を測定する場合のソースコード



次はもし太陽光電池を2台同時に

24時間測定したい場合の話しです。



色々調べてみたんですが、

これが一番簡単なのではないかな

っと思っています。



アナログピンA0に一つ目をつなげたので、

2台目は別のアナログピンを使います。



私はA5を使いました。

グラウンドもアナログピン側に

2つ用意されいるので、アノード極を

もう一つのグランドに挿しましょう。



プログラムも上の内容と

まったく同じことを追記するだけです。

したがってこんな感じで、シンプルです。



それぞれの電池を5分毎に測定し、

各々が測定したら2分30秒待たせます。



ちなみに一度に2つの電圧を読み取って、

そして5分待っても大丈夫です。



測定が終わったら、

シリアルモニタで表示された値を、

Excelにコピペします。



そしてExcelのフィルター機能を使って、

値を1台目と2台目に分ければ完成です。



これで同時にいくつか電圧監視ができます!

最後まで読んでいただいてありがとうございます。


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