技術解説 アナログ多値入力回路 2

実用アナログ回路

アナログ多値入力回路 2

前回は、アナログによる多値入力の基本例を紹介しました。本稿では、基本回路を応用発展してロータリーエンコーダのスイッチ回路を用いた任意に4桁とか5桁の桁の整数値を入力する例を紹介します。

桁数の大きな整数値の入力をするには

前述したアナログ入力判定回路を応用として、10進数のBCDロータリーエンコーダを使用して桁数の大きな整数値の入力を行う例を紹介します。

ロータリーエンコーダのCOM端子とVCCの間にTop抵抗R5を接続し、4bitの各端子にR1,R2,R3,R4の抵抗を対GNDへ接続します。これで、前述のラダー抵抗DACと同じ考え方でアナログ判定が可能になります。

下表に10進数に応じたロータリーエンコーダの各ポジション位置でのADCへ入力される電圧値を示します。

例えば、4桁（0～9999）の整数値入力回路を形成するには、回路を4個用意し、各々を1の位、10の位、100の位、1000の位用に使用します。この場合、各桁用にADC入力が必要になりますので4本のADC入力端子を使用することになります。

BCDロータリーエンコーダとMCUを使用した5桁数入力回路の実例

MCUに小型マイコンボードとして普及しているArduinoシリーズのArduino Nanoを使用した回路例を示します。

●小型AVRマイコンボード Arduino Nano

同回路を実際に組み込んだ例

●INEDLaboratry社製ZCK-200基板

この5桁の数値化をソフトウェアで行う処理は、下記の様になります。

1. ロータリーエンコーダでのDAC値をADCで計測し10進数の値にします。
2. 各桁毎の桁処理を行います。 この場合、0.1の桁、1の桁、10の桁、100の桁、1000の桁と 5つの数値を求め変数値に代入しておきます。
3. 最終的に5つの変数値を総加算して、5桁の整数値を求めます。

Arduinoのプログラム例

参考例として上記回路でArduino Nanoで実行処理するプログラム例を下記に記載します。

==(↓ここから)=========================================

1. /**
2. * 5digit Analog input
3. * use Arduino Nano
4. **/
5. int analogPin1 = 1; // digit1 R-SW1で生成のanalog値を読む端子A1
6. int vin1 = 0; // digit1 読み取った値を格納する変数
7. int analogPin2 = 2; // digit2 R-SW2で生成のanalog値を読む端子A2
8. int vin2 = 0; // digit2 読み取った値を格納する変数
9. int analogPin3 = 3; // digit3 R-SW3で生成のanalog値を読む端子A3
10. int vin3 = 0; // digit3 読み取った値を格納する変数
11. int analogPin4 = 6; // digit4 R-SW4で生成のanalog値を読む端子A6
12. int vin4 = 0; // digit4 読み取った値を格納する変数
13. int analogPin5 = 7; // digit5 R-SW5で生成のanalog値を読む端子A7
14. int vin5 = 0; // digit5 読み取った値を格納する変数
15. float ain1;
16. float ain2;
17. float ain3;
18. float ain4;
19. float ain5;
20. float dig1;
21. float dig2;
22. float dig3;
23. float dig4;
24. float dig5;
25. float dig;
26. float tout;
27. float duty;
28. void setup() {
29. }
30. void loop() {
31. //digit1 1000の桁
32. vin1 = analogRead(analogPin1); // digit1 1000の桁を読み取る
33. ain1 = vin1*0.004714;
34. if ((ain1 > 3.27)&&(ain1 < 3.33)) {
35. dig1 = 0;
36. }
37. if ((ain1 > 1.89)&&(ain1 < 1.92)) {
38. dig1 = 1000;
39. }
40. if ((ain1 > 3.07)&&(ain1 < 3.09)) {
41. dig1 = 2000;
42. }
43. if ((ain1 > 1.81)&&(ain1 < 1.84)) {
44. dig1 = 3000;
45. }
46. if ((ain1 > 2.87)&&(ain1 < 2.9)) {
47. dig1 = 4000;
48. }
49. if ((ain1 > 1.73)&&(ain1 < 1.78)) {
50. dig1 = 5000;
51. }
52. if ((ain1 > 2.69)&&(ain1 < 2.73)) {
53. dig1 = 6000;
54. }
55. if ((ain1 > 1.67)&&(ain1 < 1.71)) {
56. dig1 = 7000;
57. }
58. if ((ain1 > 2.6)&&(ain1 < 2.62)) {
59. dig1 = 8000;
60. }
61. if ((ain1 > 1.635)&&(ain1 < 1.66)) {
62. dig1 = 9000;
63. }
65. //digit2 100の桁
66. vin2 = analogRead(analogPin2); // digit2 100の桁を読み取る
67. ain2 = vin2*0.004714;
68. if ((ain2 > 3.27)&&(ain2 < 3.33)) {
69. dig1 = 0;
70. }
71. if ((ain2 > 1.89)&&(ain2 < 1.92)) {
72. dig2 = 100;
73. }
74. if ((ain2 > 3.07)&&(ain2 < 3.09)) {
75. dig2 = 200;
76. }
77. if ((ain2 > 1.81)&&(ain2 < 1.84)) {
78. dig2 = 300;
79. }
80. if ((ain2 > 2.87)&&(ain2 < 2.9)) {
81. dig2 = 400;
82. }
83. if ((ain2 > 1.73)&&(ain2 < 1.78)) {
84. dig2 = 500;
85. }
86. if ((ain2 > 2.69)&&(ain2 < 2.73)) {
87. dig2 = 600;
88. }
89. if ((ain2 > 1.67)&&(ain2 < 1.71)) {
90. dig2 = 700;
91. }
92. if ((ain2 > 2.6)&&(ain2 < 2.62)) {
93. dig2 = 800;
94. }
95. if ((ain2 > 1.635)&&(ain2 < 1.66)) {
96. dig2 = 900;
97. }
99. //digit3 10の桁
100. vin3 = analogRead(analogPin3); // digit3 10の桁を読み取る
101. ain3 = vin3*0.004714;
102. if ((ain3 > 3.27)&&(ain3 < 3.33)) {
103. dig3 = 0;
104. }
105. if ((ain3 > 1.89)&&(ain3 < 1.92)) {
106. dig3 = 10;
107. }
108. if ((ain3 > 3.07)&&(ain3 < 3.09)) {
109. dig3 = 20;
110. }
111. if ((ain3 > 1.81)&&(ain3 < 1.84)) {
112. dig3 = 30;
113. }
114. if ((ain3 > 2.87)&&(ain3 < 2.9)) {
115. dig3 = 40;
116. }
117. if ((ain3 > 1.73)&&(ain3 < 1.78)) {
118. dig3 = 50;
119. }
120. if ((ain3 > 2.69)&&(ain3 < 2.73)) {
121. dig3 = 60;
122. }
123. if ((ain3 > 1.67)&&(ain3 < 1.71)) {
124. dig3 = 70;
125. }
126. if ((ain3 > 2.6)&&(ain3 < 2.62)) {
127. dig3 = 80;
128. }
129. if ((ain3 > 1.635)&&(ain3 < 1.66)) {
130. dig3 = 90;
131. }
132. //digit4 1の桁
133. vin4 = analogRead(analogPin4); // digit4 1の桁を読み取る
134. ain4 = vin4*0.004714;
135. if ((ain4 > 3.27)&&(ain4 < 3.33)) {
136. dig4 = 0;
137. }
138. if ((ain4 > 1.89)&&(ain4 < 1.92)) {
139. dig4 = 1;
140. }
141. if ((ain4 > 3.07)&&(ain4 < 3.09)) {
142. dig4 = 2;
143. }
144. if ((ain4 > 1.81)&&(ain4 < 1.84)) {
145. dig4 = 3;
146. }
147. if ((ain4 > 2.87)&&(ain4 < 2.9)) {
148. dig4 = 4;
149. }
150. if ((ain4 > 1.73)&&(ain4 < 1.78)) {
151. dig4 = 5;
152. }
153. if ((ain4 > 2.69)&&(ain4 < 2.73)) {
154. dig4 = 6;
155. }
156. if ((ain4 > 1.67)&&(ain4 < 1.71)) {
157. dig4 = 7;
158. }
159. if ((ain4 > 2.6)&&(ain4 < 2.62)) {
160. dig4 = 8;
161. }
162. if ((ain4 > 1.635)&&(ain4 < 1.66)) {
163. dig4 = 9;
164. }
165. //digit5 0.1の桁
166. vin5 = analogRead(analogPin5); // digit5 0.1の桁を読み取る
167. ain5 = vin5*0.004714;
168. if ((ain5 > 3.27)&&(ain5 < 3.33)) {
169. dig5 = 0;
170. }
171. if ((ain5 > 1.89)&&(ain5 < 1.92)) {
172. dig5 = 0.1;
173. }
174. if ((ain5 > 3.07)&&(ain5 < 3.09)) {
175. dig5 = 0.2;
176. }
177. if ((ain5 > 1.81)&&(ain5 < 1.84)) {
178. dig5 = 0.3;
179. }
180. if ((ain5 > 2.87)&&(ain5 < 2.9)) {
181. dig5 = 0.4;
182. }
183. if ((ain5 > 1.73)&&(ain5 < 1.78)) {
184. dig5 = 0.5;
185. }
186. if ((ain5 > 2.69)&&(ain5 < 2.73)) {
187. dig5 = 0.6;
188. }
189. if ((ain5 > 1.67)&&(ain5 < 1.71)) {
190. dig5 = 0.7;
191. }
192. if ((ain5 > 2.6)&&(ain5 < 2.62)) {
193. dig5 = 0.8;
194. }
195. if ((ain5 > 1.635)&&(ain5 < 1.66)) {
196. dig5 = 0.9;
197. }
198. dig = dig1 + dig2 + dig3 + dig4 + dig5;
199. }

==(↑ここまで)========================================