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アナログ電圧を測定する（ADCの基本）

 今回は、Raspberry Pi Pico のアナログ入力機能（ADC） を使って、電圧を読み取るテストを行います。Pico には ADC（アナログ-デジタル変換器） が 5 つありますが、このうちユーザーが自由に使えるのは 3 チャンネルです。

ADC 番号 用途 GPIO ピン ピン番号
ADC(0) ユーザー用 GP26 31 番
ADC(1) ユーザー用 GP27 32 番
ADC(2) ユーザー用 GP28 34 番
ADC(3) 電源電圧の測定（Vsys） ― ―
ADC(4) 内蔵温度センサー ― ―

▼ Pico の ADC 特性

  • 分解能は 12ビット（0～4095）で、0V～3.3V の電圧をデジタル値に変換します。

  • 実際に値を読み取るときは、16ビット（0～65535）として取得されます（下位4ビットは常に0）。

実験内容

今回は、ADC(0)（GP26） を使って電圧を測定します。

▼ 回路の構成

  • 10kΩの可変抵抗（ボリューム） に 3.3V を加えます。

  • ボリュームの中央の端子（電圧が変わる部分）を GP26（ADC0）に接続します。

  • ボリュームを回すことで電圧が変化し、その値を Pico が読み取ります。

この実験を通して、Raspberry Pi Pico のアナログ入力機能を使ってセンサーや電圧の変化を読み取る基本が学べます。
まずは電圧の変化を画面に表示してみましょう！

回路

ソースコード

from machine import ADC, Pin   # ADC と GPIO 制御に必要
import time                    # ウェイト用タイマ

# （任意）GP26 を明示的に入力設定。
#   ADC を使うだけならなくても動くが、ピンの用途を示す意味で残している。
Pin(26, Pin.IN)

adc = ADC(0)                   # ADC チャネル 0 → 物理ピン GP26
VREF = 3.3                     # 基準電圧 [V]（ボードの電源電圧等）
SCALE = VREF / 65535           # 16‑bit 値を実電圧に変換する係数

while True:
    raw_value = adc.read_u16()        # 0‑65535（16‑bit）で取得
    voltage   = raw_value * SCALE     # 実電圧 (V) に換算
    print('V = {:.2f} V'.format(voltage))  # 小数点 2 桁で表示
    time.sleep(1)                     # 1 秒おきにサンプリング

回路

LM61BIZ 温度センサを読むサンプル

from machine import ADC, Pin   # ADC と GPIO 制御
import time                    # ウェイト用タイマ

# ── GPIO / ADC 初期化 ──────────────────────────────
Pin(26, Pin.IN)        # GP26 を「入力」に設定（ADC 使用時は省略可だが明示）
adc = ADC(0)           # ADC0 ⇔ GP26

# ── 定数（環境に合わせて調整） ───────────────────
VREF  = 3.3            # 参考電圧 [V]（Pico 3.3 V レールを想定）
SCALE = VREF / 65535   # ADC 生データ (0‑65535) → 電圧 [V] への係数

# ── 温度読み取り関数 ──────────────────────────────
def read_temperature_c(samples: int = 16) -> float:
    """
    LM61BIZ の温度を摂氏で返す。
    :param samples: 平均化に用いるサンプル数（デフォルト 16 回）
    """
    total = 0
    for _ in range(samples):
        total += adc.read_u16()     # 16‑bit スケールで読み取り
        time.sleep_us(20)           # サンプル間に 20 µs の小休止（任意）
    raw_avg     = total // samples  # 平均値（整数演算）
    voltage     = raw_avg * SCALE   # 実電圧 [V] へ換算
    voltage_mV  = voltage * 1000    # mV へ変換
    # LM61BIZ の一次特性式で温度計算
    temperature = (voltage_mV - 600) / 10
    return temperature

# ── メインループ ────────────────────────────────
while True:
    temp_c = read_temperature_c()   # 温度取得（平均化付き）
    # 小数点 2 桁で温度を表示
    print("Temperature: {:.2f} °C".format(temp_c))
    time.sleep(1)                   # 1 秒ごとに更新



>>> %Run -c $EDITOR_CONTENT

MPY: soft reboot
Temperature: 25.89 °C
Temperature: 25.88 °C
Temperature: 25.93 °C
Temperature: 25.91 °C
Temperature: 25.93 °C
Temperature: 25.89 °C
Temperature: 25.91 °C

🔄 処理の流れ

  1. 🛠️ GPIO 初期化

    • Pin(26, Pin.IN) で GP26（ADC0） を入力モードに設定。

  2. 🎛️ ADC 準備

    • adc = ADC(0) で ADC0 を選択。

    • 定数 VREF = 3.3 V、SCALE = VREF / 65535 を計算し、ADC カウントを電圧へ変換できるようにする。

  3. 📊 温度読み取り関数 read_temperature_c()

    • 🔁 16 回サンプリング（samples 引数で変更可）し、ノイズ低減のため平均を取る。

    • 📐 平均値を 電圧 [V] → 電圧 [mV] に変換。

    • 🧮 LM61BIZ の換算式

      Temperature [°C]=VmV−60010 \text{Temperature [°C]} = \frac{V_{\text{mV}} - 600}{10}

      で摂氏温度を求めて返す。

  4. 🖨️ メインループ

    • 1 秒ごとに read_temperature_c() を呼び出し、
      Temperature: xx.xx °C の形式でシリアル（REPL）に表示。

  5. 💤 ウェイト

    • time.sleep(1) で 1 秒間隔を確保して次の計測へ。


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