マイコン(Arduino)のデジタルI/OとアナログINの違いについて

Question

最近、電子工作がしたくなって、Arduinoをはじめようキットなるものを購入しました。

Arduino本体には、デジタルI/Oが13ピンとアナログINが5ピンあるのですが、このピン、同じINとして使う場合、デジタルとアナログで何がどう違うのでしょうか？(デジタル、アナログで何かデメリット、デメリットはあるのでしょうか？)

プログラムするにあたっても、配線をつなぐのにも、デジタル、アナログの違いは何もなさそうなのですが。。。

また、デジタルはI/OとINもOUTもいけるのに、どうしてアナログの場合はINだけなのでしょう？

Answer 1

ogura87さん、

ゲームのコントローラで、アナログコントローラがあると思いますが、スティックの傾き加減で、電圧が変化し(実際には可変抵抗)、値をアナログ入力として、取得しています。
8bitの精度であれば、0から255なので、センターにあるときは、128. 思いっきり倒すと0、反対に倒すと255。
ってな感じで、傾き加減での値を取得します。コントローラでは、左右と上下の2つ方向で、値を得ています。
かたや、A Bボタンは、押した・離したの、ON/OFFのみで、デジタル入力(1 / 0)を得ます。

出力に関しては、LEDを考えてもらうといいかと思いますが、
デジタル出力では、LEDの点灯・消灯(ON/OFF)の操作のみで、
アナログ出力では、LEDの明るさを変える、なんて感じですね。

Arduinoでは、(簡単な)アナログ出力(任意の電圧出力)は、PWMを使います。
PWMでは、電圧のLow/High (例:0V/3.3V)を(特定の周波数で)高速に切り替え、Lowの時間とHighの時間の比率(Duty Cycle)を調整することで、なが～い目でみて、それっぽい電圧を得ます。
LEDなんかは、そのままつないでも、人間の目ではうまく明るさが変化してるように見えますが、オシロスコープで見るとON/OFFしてるだけです。接続するデバイスによっては、R(抵抗)とC(コンデンサ)で、LPF(ローパスフィルタ)をつけたりします。

• "Arduinoをはじめようキット"では、"CdSセル"というのが、光の強度で電気抵抗が変わる素子なので、これを使うときに、アナログ入力を使うことになりますね。

Comments

[退会済みユーザー]

なるほど。
そんな事が出来るのですね。
詳しい説明、ありがとうございました！

Answer 2

えっと、「電子工作がしたくなって」と書かれているので、基礎知識あると思うのですが...

デジタル入力は、信号の ON 又は OFF どちらかの状態が認識できる入力です。
例えば、入力電圧が 3.3V の電圧である場合、0Vか、3.3Vのどちらかが検知できるだけです。

アナログ入力は、信号の電圧を検知できる入力です。
仮に、8bitのアナログ入力で、アナログ電源が3.3V の場合、0Vの時に値が 0　で、
3.3Vの時は、255となります。1.65Vの場合、値が 128 になります。

デジタル出力は、電源電圧が 3.3V の場合、端子に 0V を出力するか 3.3V を出力するかです。

アナログ出力は、端子に 0V から電源電圧の範囲で、分解能の精度で、任意の電圧を
出力する機能です。

お使いの Arduino が単に、アナログ出力機能を持っていないと言うだけです。

世の中には、デジタル入出力、アナログ入出力、両方ともあります。

Comments

[退会済みユーザー]

なるどぉ。
アナログの方がなんだか高性能な感じがしますね。。。