Arduinoボードの電力消費を計測する方法を学びます。

Arduinoボードを含むすべての電子機器は電力を消費します。電力消費は、アンペア時(ampere-hours(Ah))で測定され、低電圧機器では、通常mAhで測定されます。

バッテリーで動作するプロジェクトや、電源に制約のある場合は、電力消費を考慮することが重要です。これは、どのような種類のバッテリーを使う必要があるのかを決めるのに役立ちます。

この記事では、電力プロファイラーを利用して、電力消費テストをどのように実施するのかを示します。電力プロファイラーは、ある時間電力消費を測定し、数千サンプルを記録するのに利用されます。この記事では、ハードウェア設定方法とソフトウェア設定方法、実際の電力消費テスト方法を示します。

必要なハードウェアとソフトウェア

この記事の電力消費テストでは、以下のハードウェアとソフトウェアを使います。市場には、多くの代替製品があります。

• nRF Connect for Desktop
• Power Profiler Kit II
• Arduinoボード
• ジャンプワイヤー

電力消費の測定

電力省にの測定は、ArduinoボードとPCの間に電力プロファイラーを接続して実施します。電力プロファイラーはUSBでPCに接続し、ジャンプワイヤーでArduinoに接続します。電力消費を測定するには、電源とアースの2本の電線だけを使います。電源ケーブルはArduinoボードの電源ピンに接続し、アースケーブルはボードのGNDピンに接続します。

接続すると、電力プロファイラーはボードの電力消費を高精度で測定します。ボードが消費する電力をすべて検出し、(nRF Connect for Desktopのような)ソフトウェアツールで、電力消費を記録します。

我々は何を測定しているのでしょうか? とても簡単な用語では、すべての電子機器は、大小を問わず、電流が流れます。例えば、小さいLEDでは10mA(0.01A)の電流が流れ、サーボモーターでは、最大1000mA(1A)流れます。10mA流れるLEDを1時間点灯させた場合は、mAhで表し、1時間で消費されるミリアンペアを意味します。

電力消費の例

具体的な例として、Nano ESP32を使い、analogRead()関数を連続して実行する簡単なスケッチを実行します。テストを60秒実行し、100000サンプル記録しました。結果、平均で31.05mA流れました。

このアプリケーションを、300mAhのバッテリーで利用する場合は、以下の公式を使います。

この情報があれば、どのような形式のバッテリーを入手する必要があるかを推測することができます。例えば、600mAhのような、より大容量のバッテリーでは、理論的には2倍の期間動作し続けます。

ソフトウェア設定

ソフトウェア設定は、スケッチのアップロードとnRF Connect for Desktopのインストールの2ステップからなります。

スケッチのアップロード

このステップは簡単です。電力消費を測定したいスケッチをアップロードしてください。以下は、アナログピンを定期的に読み込む最小限のスケッチです。

1
2
3
4
5
6

void setup() {}

void loop() {
  int analog_value = analogRead(A0);
  delay(1);
}

デスクトップアプリケーションのインストール

電力消費を測定するのに、nRF Connect for Desktopを利用します。これは、PCにインストールするプログラムです。

ハードウェア設定

利用するプロファイラーは、Power Profiler Kit IIです。

1. まず、USBケーブルをボードから抜きます。ボードには、電力プロファイラーから直接給電します。そのため、この時点ではUSBケーブルは不要です。
2. キットに付属のケーブルを使い、以下の図のように、ボードのGNDと電源ピンに接続します。

電力消費テスト

ハードウェアとソフトウェアを設定したら、デバイスの電力消費を記録する方法を見ていきましょう。

1. nRF Desktop Appを起動します。
2. “Enable Power Output"オプションをクリックし、電源出力を有効にします。

3. サンプル期間(60秒)とサンプル数(100k)を選択します。
4. “Begin Sampling"をクリックし、電力消費テストを開始します。

5. テストを行っている間、電力消費をリアルタイムに見ることができます。60秒後(あるいはサンプル期間が終了したら)、最大と平均の消費量を含むデータが出力されます。データを見るときに、ズームすることもできます。

これで、デバイスの電力消費を記録しました。この後参照するために、結果をメモしたり、.csvにエクスポートしたり、スクリーンショットをとったりします。

結果例

このセクションでは、いくつかのArduinoボードで実行した、異なる条件での試験結果をいくつか示します。

単純なアナログ入力

単純なアナログ入力のスケッチで、継続的にアナログピンを読み込みます。

1
2
3
4
5
6

void setup() {}

void loop() {
  int analog_value = analogRead(A0);
  delay(1);
}

このスケッチでの、各ボードでの結果を以下の表に示します。

Arduino Cloud Basic

Arduino Cloud Basicスケッチは、Arduino Cloudにセンサーデータを送信し、ダッシュボードから有効にされたときにLEDを点灯します。

 1
 2
 3
 4
 5
 6
 7
 8
 9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32

#include "thingProperties.h"

void setup() {
  // Initialize serial and wait for port to open:
  Serial.begin(9600);
  // This delay gives the chance to wait for a Serial Monitor without blocking if none is found
  delay(1500);

  // Defined in thingProperties.h
  initProperties();

  // Connect to Arduino IoT Cloud
  ArduinoCloud.begin(ArduinoIoTPreferredConnection);

  setDebugMessageLevel(2);
  ArduinoCloud.printDebugInfo();
  pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT);
}

void loop() {
  ArduinoCloud.update();
  digitalWrite(LED_BUILTIN, led);
}

/*
  Since Led is READ_WRITE variable, onLedChange() is
  executed every time a new value is received from IoT Cloud.
*/
void onLedChange()  {
  Serial.print("Led status changed:");
  Serial.println(led);
}

このスケッチでの、各ボードでの結果を以下の表に示します。

まとめ

このガイドでは、Arduinoボードの電力消費データを記録するのに、電力プロファイラーを使う方法を示しました。アプリケーションの電力要件を示し、適切な電源を選択するのに役立つ素晴らしいユーティリティです。

オリジナルのページ

https://docs.arduino.cc/learn/electronics/power-consumption/

最終更新日

August 2, 2026