第4章【新人H君の徹底解剖】持ち運び可能なフリッカー測定機を作ってみる！‐光の強弱の数値化
meistier-forum前回は、LEDとオシロスコープを用いて
フリッカーの正体である光の強弱を波形として
観測することができた新人H君。
し か しー・・・
フリッカーの観測はできたけれど、
オシロスコープなんて家にないよ！
何処からか聞こえてくるポンズちゃんの声…
どうしようかなぁ…
H君、そういえばマイコンの
勉強は最近どうじゃ？
はっ！！その手があったか…！
新人教育でマイコンを勉強中の新人H君。
家庭でも気軽に測定するために、
マイコンで持ち運び可能なフリッカー測定機が
作れないかと、ふと思いついたようです。
博士、有難うございます！
頑張るんじゃぞぅ…ﾌｫﾌｫ
マイコンのAD変換でアナログ→ディジタル数値化？
第3章で観測したオシロスコープの波形は、
光センサが出力したアナログ波形をディジタル波形に
変換し、グラフ化したものです。
新人H君は、マイコンで光センサから出力された
アナログ値である電圧をディジタルの数値に
変換することにしました。
今回は、マイコンのAD変換という機能を用いて
アナログ信号である電圧をディジタル信号へ変換します。
AD変換を行うことで、連続性を持ち
中間値を持つアナログ信号だった電圧が
離散的で中間値を持たないディジタルの値に変換され
マイコンでも「数値」として扱うことが可能になります。
よし、やってみよう！
いざ、マイコンに光センサを繋げてみると…
実際に、マイコンにLEDを接続して
出力される電圧の測定を行う新人H君。
今回マイコンのプログラミングには
Mbedを使います！
MbedのAnalogInAPIでは、0~3.3Vの電圧の入力に対して
AD変換を行うと0~1.0の値を返します。
AD変換後の値をAnalogInAPIで取得した結果を
グラフ化すると下記のようになりました。
電圧の変化が小さくて
正確な測定が難しいなぁ…
そこで、マイコンを用いてフリッカー測定器を作る場合には、
LEDを光センサとして用いた場合よりも出力信号が大きくなる
フォトトランジスタを使用することにしました。
し か しー・・・
フォトトランジスタは光の強弱に応じた出力として
電圧の強弱ではなく電流の強弱を出力するため、
そのままでは電圧をディジタル信号へ変換する
AD変換で信号を数値化することができません。。
数値化…トホホ
ふむふむ。光センサと抵抗器を
直列に繋いでみたかの?
はっ！…やってみます！
教え甲斐があるのぅ…ﾌｫﾌｫ
博士のヒントをもとに、光センサと抵抗器を直列に繋ぎ、
抵抗器の両端に発生する電位差を測定することで
電流の変動を電圧の変動に変換できるのではないかと
新人H君は推測しました。
下記のような環境で測定を行い、
測定対象として、前回も使用した照明器具(LED懐中電灯)を使用します。
測定結果をグラフ化すると下記のようになります。
周期的な波形になっています！
光の強弱がより鮮明に
確認できるのぅ…ﾌｫﾌｫ
マイコンを用いた測定でも、オシロスコープを用いた時のように
フリッカーの周期的な波形を測定することができ、
光センサの出力をディジタルの数値化することが
出来ることが確認できました。
これで光センサの出力値を
使って演算ができるぞ！
今回の実験での学び
備忘録
光の強弱を検出できず失敗！
マイコンでフリッカー測定を行うにあたり、出力がより大きくなるフォトトランジスタに変更しましたが、最初のころは 光センサから出力される値は「電圧」であると思い込んでいました。
そのため、光センサとマイコンを直接接続しても、光の強弱が検出できず焦りました…
センサの出力はしっかりと調べる
必要があるのぅ…ﾌｫﾌｫ
持ち運び可能なフリッカー測定機の完成まで、あともう一歩？！
次回もお楽しみに！
