【第０８回】 電圧・電流計測部を実装する
Arduinoが動作することを確認できましたので、いよいよ電流と電圧を計測する部分の実装をしたいと思います。
電圧計測（ACアダプタ）も、電流計測（CTセンサ）も電圧をA/D変換ポートで計測することになります。
今回使用するポートは以下の通りとします。
A3とA4は、今後の拡張を考慮して、事前に実装を済ませておきますが、今回はCTセンサーをつなぎません
回路図は、以下のようになり、右側の写真のコネクタにそれぞれ接続します
今回、交流の入力になるため、電圧測定部も、電流測定部も±電圧がかかりますが、A/D変換は（＋）電圧しか計測できません。
（－）電圧はおそらくA/D変換の結果０になると思いますが、プラス電圧の測定結果を反転して補完する仕組みで進めることとします。
・・・たぶん±５Vぐらいなら、ArduinoのA/D変換ポートは壊れないと思います（マネをする人は自己責任でm(__)m）
将来的には、０Vをオフセットで２．５Vぐらいまで持ち上げて、マイナス電圧も測定するようにしたいと考えてます
続いて、サンプリング部分のプログラムです。
Case文を用いた「ステート制御」のアルゴリズムで実現します。
【各アナログポートからのサンプリングの順番を示した図】
あと、TimerOne.hは標準ライブラリではないので、以下からダウンロードする必要があります
http://playground.arduino.cc/Code/Timer1
≪ソースコード≫
#include <TimerOne.h>//=====================================================//電圧67回 + 電流67回 + 待ち866回 = 1000回//1000回 + タイマー周期250us = 250ms//250ms * 4ch = 1秒で1巡する//この設定は60Hz用なので50Hzの場合は、カウントを修正する必要あり//#define SAMPLE_CNT (80) //50Hz用//#define WAIT_CNT (840) //50Hz用//=====================================================#define SAMPLE_CNT (67) //サンプリング回数（1周期）#define WAIT_CNT (866) //1ch分の電圧電流をサンプリングした後の待ちカウント//ステート制御用変数int state_smp;//サンプリングテーブルint myArrayA[SAMPLE_CNT]; //電流サンプリング値int myArrayV[SAMPLE_CNT]; //電圧サンプリング値int arrCnt; //サンプリングカウンター//タイマー割り込みのステート制御用定数#define STATE_START 0 #define STATE_ANP1 1#define STATE_VLT1 2#define STATE_WAIT1 3#define STATE_ANP2 4#define STATE_VLT2 5#define STATE_WAIT2 6#define STATE_ANP3 7#define STATE_VLT3 8#define STATE_WAIT3 9#define STATE_ANP4 10#define STATE_VLT4 11#define STATE_WAIT4 12//####################################################//タイマー割り込み関数（250usごとにコールされる）//４ｃｈ分のサンプリングを定期的に行う//####################################################void callback(){ switch(state_smp){ case STATE_START: arrCnt = 0; state_smp = STATE_ANP1; break; //---------------------------------------------- // CH1 //---------------------------------------------- case STATE_ANP1: //電流のサンプリング myArrayA[arrCnt] = analogRead(1); arrCnt++; if(arrCnt == SAMPLE_CNT){ arrCnt = 0; state_smp = STATE_VLT1; } break; case STATE_VLT1: //電圧のサンプリング myArrayV[arrCnt] = analogRead(0); arrCnt++; if(arrCnt == SAMPLE_CNT){ arrCnt = 0; state_smp = STATE_WAIT1; } break; case STATE_WAIT1: //しばらく待ち arrCnt++; if(arrCnt == WAIT_CNT){ arrCnt = 0; state_smp = STATE_ANP2; } break; //---------------------------------------------- // CH2 //---------------------------------------------- case STATE_ANP2: //電流のサンプリング myArrayA[arrCnt] = analogRead(2); arrCnt++; if(arrCnt == SAMPLE_CNT){ arrCnt = 0; state_smp = STATE_VLT2; } break; case STATE_VLT2: //電圧のサンプリング myArrayV[arrCnt] = analogRead(0); arrCnt++; if(arrCnt == SAMPLE_CNT){ arrCnt = 0; state_smp = STATE_WAIT2; } break; case STATE_WAIT2: //しばらく待ち arrCnt++; if(arrCnt == WAIT_CNT){ arrCnt = 0; state_smp = STATE_ANP3; } break; //---------------------------------------------- // CH3 //---------------------------------------------- case STATE_ANP3: //電流のサンプリング myArrayA[arrCnt] = analogRead(3); arrCnt++; if(arrCnt == SAMPLE_CNT){ arrCnt = 0; state_smp = STATE_VLT3; } break; case STATE_VLT3: //電圧のサンプリング myArrayV[arrCnt] = analogRead(0); arrCnt++; if(arrCnt == SAMPLE_CNT){ arrCnt = 0; state_smp = STATE_WAIT3; } break; case STATE_WAIT3: //しばらく待ち arrCnt++; if(arrCnt == WAIT_CNT){ arrCnt = 0; state_smp = STATE_ANP4; } break; //---------------------------------------------- // CH4 //---------------------------------------------- case STATE_ANP4: //電流のサンプリング myArrayA[arrCnt] = analogRead(4); arrCnt++; if(arrCnt == SAMPLE_CNT){ arrCnt = 0; state_smp = STATE_VLT4; } break; case STATE_VLT4: //電圧のサンプリング myArrayV[arrCnt] = analogRead(0); arrCnt++; if(arrCnt == SAMPLE_CNT){ arrCnt = 0; state_smp = STATE_WAIT4; } break; case STATE_WAIT4: //しばらく待ち arrCnt++; if(arrCnt == WAIT_CNT){ arrCnt = 0; state_smp = STATE_ANP1; } }}//####################################################//起動時の処理//####################################################void setup() { Serial.begin(9600); // パソコンとシリアル通信の準備を行う //---------------------------------------------- //変数の初期化 //---------------------------------------------- state_smp = STATE_START; arrCnt = 0; //---------------------------------------------- //タイマー割り込みの設定(250us周期) //250usで67回サンプリングすると、ちょうど１周波（60Hz） //---------------------------------------------- Timer1.initialize(250); Timer1.pwm(9, 512); Timer1.attachInterrupt(callback);}//####################################################//空き時間処理//####################################################void loop() { //TODO： //ここでサンプリングした結果を計算して、Webページにアップロードする delay(1);}