ADCとは？ Arduinoで学ぶアナログ-デジタル変換

ADC（アナログ-デジタル変換器）は、ピンに加わる連続的に変化する電圧を、マイコンが扱える数値に変換する回路です。ArduinoでanalogRead()を呼び出すたびに、裏でこの変換器が働いています。Arduino Unoの10ビットADCは0〜5 Vの電圧を0〜1023の数値に、ESP32とRaspberry Pi Picoの12ビットADCはおよそ0〜3.3 Vを0〜4095の数値に変換します。ポテンショメーター、LDR、土壌水分センサー、ジョイスティック、温度センサーなど、アナログ出力のものを読み取るための鍵になるのがADCです。

このガイドでは、アナログ信号とデジタル信号の違い、ADCが電圧をステップごとに数値へ変換するしくみ、そして分解能と基準電圧が測定にどう影響するかを学びます。読み取り値を電圧に換算する式、analogReferenceによる測定範囲の変更、サンプリングレート、ノイズを減らす実践的な方法を、実際の数値を使って見ていきます。さらに、両端で直線にならないESP32のADC、Wi-FiとADC2の競合、減衰（attenuation）の設定、MicroPythonでのRaspberry Pi PicoのADCの使い方も取り上げ、最後に逆の働きをするDACを簡単に紹介します。

アナログ信号とデジタル信号の違いは？

アナログ信号は、ある範囲の中で無限の値をとることができ、時間とともに途切れなく変化する量です。ポテンショメーターの中央のピンの電圧が0 Vから5 Vへ変わるとき、1.2 V、1.21 V、1.215 Vのように、その間のあらゆる値を通ります。マイクが生み出す音の波、温度で変わるサーミスタの電圧、ゆっくり下がっていく電池の電圧もアナログです。一方、デジタル信号は決まったレベルしか持ちません。Arduinoのロジックの世界では、そのレベルはLOW（0）とHIGH（1）の2つです。Unoのデジタル入力は約1.5 Vより低いとLOW、3.0 Vより高いとHIGHとみなし、その間は不定の領域です。そのためdigitalRead()は電池の3.7 Vと4.2 Vの違いを見分けられず、どちらもHIGHと判断します。デジタル信号の強みはノイズに強いことで、4.6 Vでも5.0 Vでも同じHIGHを意味します。アナログの値を測ったり、保存したり、計算に使ったりするには、まずそれを数値、つまりデジタルの値に変換する必要があります。その役割を担う部品がADCです。

ADCとは？ どのように動くのか

ADCの仕事は2つのステップにまとめられます。1つ目はサンプリングです。変換器は測定の瞬間に入力電圧を小さなコンデンサ（サンプル・ホールド回路）に写し取り、変換が終わるまで一定に保ちます。ATmega328Pではこのコンデンサは約14 pFです。2つ目は量子化です。保持した電圧を、基準電圧を等しいステップに分けた目盛りの中でいちばん近いステップに丸め、そのステップの番号を結果として返します。Arduino Uno、ESP32、PicoのADCはすべて逐次比較型（SAR、Successive Approximation Register）です。SAR ADCは数当てゲームのように動きます。まず基準電圧の半分を試し、入力のほうが高ければ最上位ビットを1に、低ければ0のままにします。次に残りの範囲の半分を試し、これをビットごとに繰り返します。こうして10ビットのADCは、わずか10回の比較で1024通りの中から正しいステップを見つけます。下の表では、わかりやすくするために、基準電圧5 Vの4ビットADCが3.2 Vの入力をどう測るかを示しています。

結果に出た0.075 Vの差が量子化誤差で、どのADCもこれからは逃れられません。実際の電圧が2つのステップの間にあっても、ADCはそのどちらか一方しか答えられないからです。誤差は1ステップ（LSB）未満に収まるので、ステップが小さいほど細かく測れます。また、サンプル・ホールド用のコンデンサは測定のたびに充電される必要があるため、ADCにつながる信号源の抵抗も重要です。ATmega328Pのデータシートでは、信号源の出力インピーダンスを約10 kΩ以下にすることを推奨しています。抵抗値の大きい分圧回路ではコンデンサを時間内に充電できず、読み取り値がずれてしまいます。マイコンに入っているSAR型以外にも、ADCにはほかの種類があります。シグマデルタ型のADCは遅いものの非常に高精度で、はかりのプロジェクトで使うHX711は24ビット、I2Cで接続するADS1115モジュールは16ビットの分解能があります。フラッシュ型のADCはステップごとに専用のコンパレーターを使います。非常に高速で、オシロスコープなどに使われています。

ADCの分解能：10ビットと12ビットとは？

分解能は、ADCが測定範囲をいくつのステップに分けるかを表します。NビットのADCは2^N個のステップを持ちます。10ビットなら1024ステップ（0〜1023）、12ビットなら4096ステップ（0〜4095）、16ビットなら65,536ステップです。1ステップあたりの電圧をLSB（最下位ビット）と呼び、LSB = Vref / 2^Nで求めます。Arduino Unoでは5 V / 1024 = 4.88 mV、ESP32とPicoでは3.3 V / 4096 = 0.81 mVです。つまりUnoは4.88 mVより小さな変化を見分けられません。10 mV/°Cを出力するLM35なら、約0.5 °C刻みということになります。ただし、分解能と精度は同じではありません。ADCのノイズ、非線形性、基準電圧の誤差によって、カタログ上のビットの一部は役に立たなくなります。これを表す指標が有効ビット数（ENOB）です。Raspberry Pi PicoのRP2040のADCは12ビットの結果を返しますが、データシートによると有効ビット数は8.7です。3つのボードのADCを並べて比べてみましょう。

ADCの読み取り値を電圧に換算する式

ADCが返す数値はそれだけでは意味を持ちません。電圧に換算するには、基準電圧とステップ数を使います。電圧 = ADCの値 × Vref / 2^Nです。Arduino UnoではV = 値 × 5.0 / 1024となり、analogRead()が512を返したなら、ピンの電圧は512 × 5 / 1024 = 2.50 Vです。逆に、ある電圧がどの数値になるかは値 = V × 1024 / Vrefで求められます。3.3 VはUnoでは約675と読み取られます。多くの例では1024ではなく1023で割っています。ATmega328PのデータシートにはADC = Vin × 1024 / Vrefという式が載っており、最大値の1023はVrefより1ステップ低い電圧を表します。1023で割ると最大値がちょうど5.00 Vと表示されますが、すべての値が約0.1%ずれます。この差はADC自体の±2 LSBの誤差より小さいので、どちらでも問題ありません。大切なのはプロジェクトの中で統一することです。本当に大きな誤差の原因はVrefそのものです。USBから給電したUnoの5Vピンは4.7〜5.1 Vくらいのことが多く、式に5.0と書くと最大5%の誤差が出ます。そのため精密な測定では、5Vピンをテスターで測って、実際の値をコードに書いてください。ESP8266の唯一のアナログ入力（A0）も10ビットです。チップ自体は0〜1 Vを測りますが、NodeMCUやWemos D1 Miniなどのボードでは内蔵の分圧回路によって測定範囲が約0〜3.2 Vに広がっています。

ポテンショメーターの配線：Arduino、ESP32、Pico

ステップごとに：Arduinoで初めてのADC読み取り

1. 回路を組む：10 kΩのポテンショメーターの端のピンを5VとGNDに、中央のピンをA0につなぎます。
2. 5Vピンを測る：テスターで5VとGNDの間の電圧を測り、コードの定数VREFに書き込みます（例：4.93）。
3. コードを書き込む：下のスケッチをArduino IDEで開き、ボードとポートを選んで書き込みます。
4. シリアルモニタを開く：9600ボーに設定し、つまみを回すとADCの値が0〜1023の間で変わる様子を確認します（詳しくはシリアルモニタのガイドを参照）。
5. 確認する：テスターでA0とGNDの間を測り、画面の電圧と比べます。差は10〜20 mV程度に収まるはずです。

1// Potansiyometreyi ADC ile okuma / Reading a potentiometer with the ADC
2// Kenar bacaklar 5V ve GND'ye, orta bacak A0'a / Outer legs to 5V and GND, wiper to A0
3const int POT_PIN = A0;
4const float VREF = 5.0;      // 5V pininde ölçtüğün gerilim / voltage you measured on the 5V pin
5
6void setup() {
7  Serial.begin(9600);
8}
9
10void loop() {
11  int raw = analogRead(POT_PIN);             // 0-1023 arası sayı / number between 0-1023
12  float volts = raw * VREF / 1024.0;         // sayıyı volta çevir / convert the number to volts
13  int percent = map(raw, 0, 1023, 0, 100);   // yüzdeye ölçekle / scale to percent
14
15  Serial.print(F("ADC: "));
16  Serial.print(raw);
17  Serial.print(F("  Gerilim / Voltage: "));
18  Serial.print(volts, 3);
19  Serial.print(F(" V  Yuzde / Percent: "));
20  Serial.println(percent);
21  delay(200);
22}

analogRead()は約100 µsで測定を終え、0〜1023の整数を返します。コードではこの数値をまず式で電圧に、次にmap()でパーセントに変換しています。map()は整数演算なので小数部分は切り捨てられます。小数の結果が必要なら、floatを使って自分で計算してください。これはレシオメトリック測定です。ポテンショメーターとADCが同じ5 Vから給電されているので、電源が4.9 Vに下がっても、つまみの位置、つまりADCの値は変わりません。変わるのは計算した電圧だけです。LDRやNTCのように分圧回路で読み取るセンサーも同じです。一方、電池の電圧や、LM35のように決まったmVを出力するセンサーを測るときは、Vrefの実際の値がそのまま結果に影響します。

基準電圧とanalogReference

基準電圧（Vref）はADCの目盛りの最上点です。入力電圧がVrefと同じかそれを超えると、結果は最大値（1023）に張り付きます。Vrefを下げると測定範囲は狭くなりますが、1ステップが小さくなるので小さな信号を細かく測れます。Arduino UnoではanalogReference()関数で基準電圧を選びます。INTERNALを選ぶとVrefは1.1 Vになり、1ステップは1.07 mVまで小さくなります。10 mV/°CのLM35なら約0.1 °C刻みで読み取れますが、その代わり1.1 V、つまり110 °Cを超える値は測れません。内部の1.1 V基準電圧自体もチップごとに1.0〜1.2 Vの範囲でばらつくので、精密なプロジェクトではテスターで一度キャリブレーションする必要があります。基準電圧を切り替えた直後の数回の読み取りは不正確なことがあり、Arduinoのドキュメントにもそう書かれています。切り替えたあとに数回分の読み取りを捨てるのはよい習慣です。また、基準電圧の設定はボードのすべてのアナログピンに同時に影響します。選べる設定はボードによって異なります。

サンプリングレート：ADCは1秒に何回測れる？

サンプリングレートとは、ADCが1秒間に何回測定できるかを表すものです。Arduino Unoでは、16 MHzを128で割ってADCのクロックを125 kHzにしており、1回の変換に13クロックかかります。そのためanalogRead()には約100 µsかかり、1秒あたり最大10,000回程度の測定ができます。温度、明るさ、電池の電圧のようにゆっくり変わる量にはこれで十分すぎるほどで、1秒に10回でも足りることがほとんどです。速い信号ではナイキストのルールが関係してきます。信号を失わずにとらえるには、その最高周波数の少なくとも2倍の速さでサンプリングする必要があり、実際には5〜10倍が好まれます。50 Hz（西日本では60 Hz）の電源ハムを見るには少なくとも100回/秒、4 kHzまでの話し声を記録するには少なくとも8,000回/秒が必要です。Unoでもっと速く測りたい場合は、ADCのプリスケーラを小さくできます。setup()にADCSRA = (ADCSRA & 0xF8) | 0x04;と書くとプリスケーラが16になり、ADCのクロックが1 MHzに上がって、analogRead()は約16 µsまで短くなります。その代わり、精度がいくらか下がります。ESP32では、analogRead()を1回ずつ呼び出しても1秒に数万回の測定ができ、DMAを使う連続モード（ArduinoではanalogContinuous()）なら20 kHz〜2 MHzの範囲で速度を選べます。このモードはADC1のピンでしか使えません。Raspberry Pi PicoのADCは独立した48 MHzのクロックで動き、1回の変換を96クロック、つまり2 µsで終え、1秒あたり500,000回に達します。MicroPythonのループではこの速さに追いつけないので、最高速度で使うにはC SDKとDMAが必要です。

ESP32のADC：非線形性、ADC2とWi-Fiの競合、減衰

ESP32の12ビットADCは、カタログ上はUnoより4倍細かく測れますが、実際には注意すべき点が3つあります。1つ目は非線形性です。ESP32のADCは0 V付近では約100〜150 mVまで0を返し、上の端では入力が3.3 Vに届く前に4095で飽和します。その間の曲線も完全な直線ではありません。2つ目は基準電圧のばらつきです。ESP32の内部基準電圧は設計上1100 mVですが、Espressifによるとチップごとに1000〜1200 mVの範囲でばらつきます。これはキャリブレーションなしの読み取りで約±9%の誤差になるということです。そのためEspressifは、製造時にキャリブレーションデータをチップのeFuseに書き込んでいます。ArduinoのanalogReadMilliVolts()関数はこのデータを使って生の値をキャリブレーション済みのミリボルトに直接変換するので、たいていの場合はanalogRead() × 3.3 / 4095で計算するよりずっと正確です。3つ目は減衰（attenuation）です。ADCのコアが測れるのは約1 Vまでで、それより高い電圧は入力部にある調整可能な減衰器で小さくされます。Arduinoの初期設定は11 dBで、約3.1 Vまで読み取れますが、この設定でEspressifが推奨する正確な測定範囲は150〜2450 mVです。小さな信号では、減衰を下げると精度と分解能の両方が上がります。

1// ESP32 ADC: ham değer ve kalibre milivolt / ESP32 ADC: raw value and calibrated millivolts
2// Potansiyometre: 3V3, GND ve orta bacak GPIO 34 / Pot: 3V3, GND and wiper to GPIO 34
3const int POT_PIN = 34;      // ADC1_CH6, Wi-Fi açıkken de çalışır / ADC1_CH6, works with Wi-Fi on
4
5void setup() {
6  Serial.begin(115200);
7  analogReadResolution(12);                     // 0-4095 (varsayılan / default)
8  analogSetPinAttenuation(POT_PIN, ADC_11db);   // yaklaşık 3,1 V'a kadar / up to about 3.1 V
9}
10
11void loop() {
12  uint32_t rawSum = 0;
13  uint32_t mvSum = 0;
14  for (int i = 0; i < 16; i++) {                // 16 ölçümün ortalaması / average of 16 readings
15    rawSum += analogRead(POT_PIN);              // ham ADC değeri / raw ADC value
16    mvSum += analogReadMilliVolts(POT_PIN);     // eFuse kalibrasyonlu mV / eFuse-calibrated mV
17  }
18  float raw = rawSum / 16.0;
19  float naiveV = raw * 3.3 / 4095.0;            // basit formül / naive formula
20  float calibratedV = mvSum / 16.0 / 1000.0;    // kalibre edilmiş / calibrated
21
22  Serial.printf("Ham / Raw: %4.0f  Formul / Formula: %.3f V  Kalibre / Calibrated: %.3f V\n",
23                raw, naiveV, calibratedV);
24  delay(500);
25}

このコードは2つの結果を並べて表示します。簡単な式で生の値を換算したものと、analogReadMilliVolts()がキャリブレーションした値です。ポテンショメーターを両端に向けて回すほど差が大きくなり、いちばん下で式が0.000 Vを示すところでも、テスターではまだ0.1 Vくらいを測っていることに気づくでしょう。analogSetPinAttenuation()は1本のピンだけの減衰を、analogSetAttenuation()はすべてのピンの減衰を変更します。ESP32はUnoよりはっきりとノイズが多く、特にWi-Fiの送信中は顕著です。Espressif自身も、入力に100 nFのコンデンサを入れ、複数回のサンプルを平均することを勧めており、コードの16回平均がそれにあたります。ESP32-S3やESP32-C3などの新しいチップでは、より高度なカーブフィッティングによるキャリブレーションが使われますが、ピン番号やADC2のルールはモデルによって違うので、必ずボードのピン配置を確認してください（「ピン配置」ツール）。3.3 Vより高い電圧を測るための分圧回路の作り方は、分圧回路のガイドで解説しています。

Raspberry Pi PicoのADC（MicroPython）

Raspberry Pi Picoには外部から使えるアナログ入力が3つあります。GP26（ADC0）、GP27（ADC1）、GP28（ADC2）です。GP29（ADC3）はボード上でVSYS電源電圧の3分の1を測り、ADC4はチップ内部の温度センサーにつながっています。MicroPythonのread_u16()関数は12ビットの結果を0〜65535の範囲に換算するので、同じコードを異なるボードで使えますが、実際の分解能は4096ステップのままです。RP2040には独立した基準電圧がなく、ADC自身の電源を基準にしています。Picoでは、この電源（ADC_VREF、ピン35）は3.3 Vのスイッチングレギュレーター（SMPS）の出力を約200 Ωの抵抗でフィルタリングして作られています。Raspberry Piのボードのデータシートには、その結果が3つはっきり書かれています。3.3 Vの精度には限りがあること、電源に多少ノイズがあること、そしてADCが引き込む電流によって約30 mVのオフセットが生じることです。対策も同じ資料にあります。GP23をHIGHにしてレギュレーターをリップルの少ないPWMモードにすること、使っていないADCチャンネルをAGNDにつないで、その読み取り値をオフセットとして差し引くこと、そしてずっと高い精度が必要ならADC_VREFとAGNDの間にLM4040のような3.0 Vの基準電圧ICをつなぐこと（この場合、測定範囲は0〜3.0 Vになります）です。また、RP2040のADCには512、1536、2560、3584の値で小さな段差（DNL誤差）があることが知られています。複数回の読み取りを平均するとその影響を減らせます。Pico WではGP23が無線チップ用に予約されていて、レギュレーターのモードはWL_GPIO1で制御されるので、Pico Wでは下のコードのGP23の行を削除してください。

1from machine import ADC, Pin
2import time
3
4pot = ADC(26)                 # GP26 = ADC0 (pin 31)
5chip_temp = ADC(4)            # dahili sıcaklık sensörü / internal temperature sensor
6VREF = 3.3                    # ADC_VREF; multimetreyle ölçüp düzelt / measure and correct with a multimeter
7
8# Yalnız Pico ve Pico 2 (W değil): SMPS PWM moduna, daha az gürültü / Plain Pico and Pico 2 only (not W): SMPS to PWM mode, less noise
9smps_mode = Pin(23, Pin.OUT)
10smps_mode.value(1)
11
12
13def read_average(adc, samples=16):
14    total = 0
15    for _ in range(samples):
16        total += adc.read_u16()           # 0-65535 (12 bit ölçeklenmiş / 12-bit scaled)
17    return total / samples
18
19
20while True:
21    raw = read_average(pot)
22    volts = raw * VREF / 65535            # sayıyı volta çevir / convert the number to volts
23    t_volts = read_average(chip_temp) * VREF / 65535
24    temp_c = 27 - (t_volts - 0.706) / 0.001721    # RP2040 veri sayfası formülü / RP2040 datasheet formula
25    print("ADC: {:5d}  {:.3f} V  Yonga / Chip: {:.1f} C".format(int(raw), volts, temp_c))
26    time.sleep(0.5)

ADCのノイズを減らす方法

一定の電圧を測っていても、ADCの値が1〜2ステップほど揺れるのは普通のことです。量子化、電源ラインのリップル、長い配線が拾う干渉、近くのモーターやWi-Fiの送信などがその原因になります。Unoでは±1〜2ステップの揺れは正常とみなされ、それよりずっと大きければ、たいてい回路に問題があります。ノイズにはハードウェアとソフトウェアの両方で対処できます。

• コンデンサを入れる：アナログピンとGNDの間に100 nFのセラミックコンデンサを入れると、速い干渉を取り除けるうえ、抵抗の大きい信号源でもサンプル・ホールド用のコンデンサにすぐ電荷を供給できます。
• 配線を短くする：センサーのケーブルが長い場合は、信号線とGND線をより合わせます。モーターやリレーの配線はアナログの配線から離して通します。
• グラウンドを正しく取る：モーター、リレー、LEDテープなど大電流の負荷の戻り電流が、センサーのGND線を流れないようにします。グラウンドは1か所でまとめます（一点アース）。
• きれいな基準電圧を使う：USB給電はノイズが多いので、電圧の絶対値を測る場合は内部基準電圧か外部の基準電圧ICを使うと安定します。
• チャンネルを切り替えたら最初の読み取りを捨てる：ADC入力のマルチプレクサには前のチャンネルの電荷が残ることがあります。複数のピンを順に読むときは、各ピンで1回分の読み取りを捨ててください。
• 平均する：N回の読み取りを平均すると、ランダムなノイズは約√N分の1になります。16回なら4分の1です。
• オーバーサンプリング：4^n回の読み取りを合計して結果をnビット右にシフトすると、分解能がnビット増えます。16回の合計を2ビットシフトすれば、Unoの10ビットが12ビットになります。これが効くには、信号に少なくとも1ステップ分の自然なノイズが含まれている必要があります。
• メディアンフィルタと指数移動平均：メディアンフィルタはモーターによる急なスパイクを取り除き、指数移動平均（EMA）はごくわずかなメモリでなめらかな曲線を作ります。

1// Ham, ortalama ve EMA filtreli ADC değerleri / Raw, averaged and EMA-filtered ADC values
2// Serial Plotter ile izle / Watch with the Serial Plotter
3const int SENSOR_PIN = A0;
4const float ALPHA = 0.1;     // EMA katsayısı (0-1) / EMA coefficient (0-1)
5float ema = 0;
6
7void setup() {
8  Serial.begin(115200);
9  analogRead(SENSOR_PIN);              // ilk okumayı at / discard the first reading
10  ema = analogRead(SENSOR_PIN);        // filtreyi başlat / seed the filter
11}
12
13void loop() {
14  int raw = analogRead(SENSOR_PIN);    // ham değer / raw value
15
16  long sum = 0;
17  for (int i = 0; i < 16; i++) {       // 16 ölçüm topla / sum 16 readings
18    sum += analogRead(SENSOR_PIN);
19  }
20  float average = sum / 16.0;          // ortalama (0-1023) / average (0-1023)
21
22  ema += ALPHA * (raw - ema);          // üstel hareketli ortalama / exponential moving average
23
24  Serial.print(F("ham:"));
25  Serial.print(raw);
26  Serial.print(F(" ortalama:"));
27  Serial.print(average);
28  Serial.print(F(" ema:"));
29  Serial.println(ema);
30  delay(20);
31}

コードを書き込んでArduino IDEのシリアルプロッタを開くと、3本の線が見えます。生の値はガタガタし、16回の平均ははっきり落ち着き、EMAはいちばんなめらかですが変化への反応が少し遅れる曲線です。ALPHA係数は0〜1の間で選びます。0.1は、新しい読み取りが結果に10%ずつ反映される、つまりおよそ直近10回分の読み取りが効くフィルタという意味です。値を大きくすると反応は速くなりますが、ノイズも増えます。どのフィルタを選ぶかは信号次第です。ゆっくり変わる温度には強めのEMA、すばやい反応が必要なジョイスティックには短い平均が向いています。移動平均、メディアンフィルタ、ヒステリシスは、センサーデータのフィルタリングのガイドで実際のセンサーの例を使って比べています。

DACの簡単な紹介：デジタルからアナログへ

DAC（デジタル-アナログ変換器）はADCの逆の働きをします。数値を受け取り、それに比例した電圧を作り出します。8ビットのDACに0を書けば0 V、255を書けば電源電圧に近い値、128を書けばその約半分が得られます。いちばん簡単なDACは、R-2Rと呼ばれる抵抗のはしご（ラダー）で作られます。ここでよくある勘違いをはっきりさせておきましょう。Arduino UnoのanalogWrite()はDACではなく、PWMを出力します。ピンは実際には0 Vと5 Vの間を高速にオン・オフしています。LEDの明るさやモーターの速度にはこれで十分ですが、本当に一定の電圧が必要なら、PWM出力にRCローパスフィルタを追加する必要があります。フィルタの時定数は「RC時定数」ツールで計算できます。本物のDACを持つボードとしては、ESP32のGPIO 25とGPIO 26に8ビットのDACが2つあり、dacWrite(ピン, 値)で使います。一方、ESP32-S3とESP32-C3にはDACがありません。Arduino Uno R4にはA0ピンに12ビットのDACがあります。Uno R3、Nano、Picoでは、I2Cで接続する12ビットのMCP4725モジュールがいちばん手軽です。DACを使えば音を出したり、正弦波や三角波を出力したりでき、DACの出力をADCの入力につないで、既知の電圧でADCをテストすることもできます。

1// ESP32 DAC ile sinüs dalgası / Sine wave with the ESP32 DAC
2// Çıkış GPIO 25'te, osiloskopla izle / Output on GPIO 25, watch it with an oscilloscope
3const int DAC_PIN = 25;      // DAC1 = GPIO 25 (DAC2 = GPIO 26)
4const int STEPS = 64;        // bir periyottaki nokta sayısı / points per period
5uint8_t sineTable[STEPS];
6
7void setup() {
8  for (int i = 0; i < STEPS; i++) {
9    sineTable[i] = 128 + 127 * sin(2 * PI * i / STEPS);  // 1-255 arası tablo / table between 1-255
10  }
11}
12
13void loop() {
14  for (int i = 0; i < STEPS; i++) {
15    dacWrite(DAC_PIN, sineTable[i]);   // 0 → 0 V, 255 → yaklaşık 3,3 V / 0 → 0 V, 255 → about 3.3 V
16    delayMicroseconds(150);            // yaklaşık 100 Hz / roughly 100 Hz
17  }
18}

ADCを使ったプロジェクトのアイデア

• デジタル電圧計：分圧回路で0〜25 Vを測り、結果をLCDに表示します。手順はArduinoで電圧計を作るのガイドにあります。
• 自動常夜灯：LDRの電圧を読み取り、暗くなったらLEDを点灯します。
• スマート植木鉢：土壌水分センサーのアナログ出力を使い、土が乾いたらポンプを動かします。
• ジョイスティックで操作するロボット：ジョイスティックの2つの軸は別々のアナログ入力です。その値をモーターの速度と向きに変換します。
• 電流計：ACS712の電流に比例した電圧を読み取り、機器がどれだけ電流を消費しているかを調べます。
• 音量メーター：KY-038サウンドセンサーのアナログ出力をすばやくサンプリングし、ピーク値に応じてLEDバーを点灯します。
• 電池残量計：電池で動くプロジェクトで電圧を測り、残りの充電量をパーセントでディスプレイに表示します。

よくある間違いと対処法

ADCは物理の世界とコードをつなぐ橋です。分解能、基準電圧、サンプリングレートがわかれば、画面に出る数値が何を表していて、どこまで信頼できるかもわかります。Unoでは基準電圧を正しく測り、ESP32ではADC1のピンとanalogReadMilliVolts()を使い、Picoではオフセットとノイズを考慮に入れます。そのうえで平均とフィルタで結果を落ち着かせましょう。BlueGraysアプリには、LDRで光の強さを測定、LCDディスプレイ付きデジタル電圧計、NTCでの温度測定、ポテンショメーターによるサーボモーターやLEDの明るさの制御など、アナログの読み取りを使うプロジェクトが、回路図とコード付きでステップごとに用意されています。