.. note:: こんにちは、SunFounder Raspberry Pi & Arduino & ESP32 愛好家コミュニティ（Facebook）へようこそ！ Raspberry Pi、Arduino、ESP32 を仲間と共にさらに深く学びましょう。 **参加する理由** - **専門的なサポート**: 購入後の問題や技術的な課題を、コミュニティとチームがサポートします。 - **学びと共有**: ヒントや作例を交換してスキルを高めます。 - **限定先行情報**: 新製品の発表や事前プレビューを入手できます。 - **特別割引**: 最新製品の限定割引を利用できます。 - **季節イベントと景品**: プレゼント企画や季節イベントに参加できます。 👉 一緒にものづくりの世界を探検しませんか？[|link_sf_facebook|] をクリックして今すぐ参加！ .. _3.1.4_c_pi5_mcp3008: 3.1.4 スマートファン(MCP3008) ============================= .. note:: .. image:: ../img/mcp3008_and_adc0834.jpg :width: 25% :align: left お使いのキットによって、 **ADC0834** または **MCP3008** のどちらを使用しているかを確認し、対応する説明に進んでください。 はじめに -------- このプロジェクトでは、モーター、ボタン、サーミスタを使って、手動と自動の両方で動作する風量調整可能なスマートファンを作ります。 必要な部品 ---------- このプロジェクトで使用する部品は以下の通りです。 .. image:: ../img/list2_Smart_Fan.png :align: center 回路図 ------ ============ ======== ======== === T-Board 名 物理ピン wiringPi BCM SPICE0 Pin 24 10 8 SPIMOSI Pin 19 12 10 SPIMISO Pin 21 13 9 SPISCLK Pin 23 14 11 GPIO22 Pin 15 3 22 GPIO5 Pin 29 21 5 GPIO6 Pin 31 22 6 GPIO13 Pin 33 23 13 ============ ======== ======== === .. image:: ../img/schematic_3.1.4_smart_fan_mcp3008.png :align: center 実験手順 -------- **手順1:** 回路を組み立てます。 .. image:: ../img/july24_3.1.4_smart_fan_mcp3008.png :align: center .. note:: 電源モジュールはキットに付属の 9V 電池スナップで 9V 電池を使用できます。 電源モジュールのジャンパキャップをブレッドボードの 5V バスストリップに挿し込みます。 .. image:: ../img/image118.jpeg :align: center **手順2:** コードのあるフォルダに移動します。 .. code-block:: cd ~/davinci-kit-for-raspberry-pi/c/3.1.4-2/ **手順3:** コンパイルします。 .. code-block:: gcc 3.1.4_SmartFan.c -o SmartFan -lwiringPi -lm **手順4:** 実行ファイルを動かします。 .. code-block:: ./SmartFan コードが動作すると、ボタンを押すことでファンを起動できます。 押すたびに速度段階が 1 段階ずつ変わります。速度段階は **0〜4** の 5 段階です。4 段階からさらに押すと停止（0）になります。 温度が ±2℃ 以上変化すると、自動で速度が 1 段階上がるか下がります。 .. note:: 実行後に動作しない場合や 「wiringPi.h: No such file or directory」というエラーが出る場合は、:ref:`install_wiringpi` を参照してください。 コード ------ .. code-block:: c #include #include #include #include #include #define SPI_CHANNEL 0 #define SPI_SPEED 1000000 #define MotorPin1 21 #define MotorPin2 22 #define MotorEnable 23 #define BtnPin 3 int read_ADC(int channel) { if (channel < 0 || channel > 7) return -1; unsigned char buffer[3]; buffer[0] = 1; // 開始ビット buffer[1] = (8 + channel) << 4; // シングルエンドモード + チャンネル buffer[2] = 0; wiringPiSPIDataRW(SPI_CHANNEL, buffer, 3); int result = ((buffer[1] & 3) << 8) | buffer[2]; return result; } int temperture() { int analogVal = read_ADC(0); double Vr = 3.3 * analogVal / 1023.0; double Rt = 10000.0 * Vr / (3.3 - Vr); double temp = 1 / (((log(Rt / 10000.0)) / 3950.0) + (1 / (273.15 + 25.0))); double cel = temp - 273.15; double Fah = cel * 1.8 + 32; printf("Celsius: %.2f C Fahrenheit: %.2f F\n", cel, Fah); return (int)cel; } int motor(int level) { if (level == 0) { digitalWrite(MotorEnable, LOW); return 0; } if (level >= 4) { level = 4; } digitalWrite(MotorEnable, HIGH); softPwmWrite(MotorPin1, level * 25); return level; } void setup() { if (wiringPiSetup() == -1) { printf("wiringPi setup failed!\n"); return; } if (wiringPiSPISetup(SPI_CHANNEL, SPI_SPEED) == -1) { printf("SPI setup failed!\n"); return; } softPwmCreate(MotorPin1, 0, 100); softPwmCreate(MotorPin2, 0, 100); pinMode(MotorEnable, OUTPUT); pinMode(BtnPin, INPUT); } int main(void) { setup(); int currentState, lastState = 0; int level = 0; int currentTemp, markTemp = 0; while (1) { currentState = digitalRead(BtnPin); currentTemp = temperture(); if (currentTemp <= 0) continue; if (currentState == 1 && lastState == 0) { level = (level + 1) % 5; markTemp = currentTemp; delay(500); } lastState = currentState; if (level != 0) { if (currentTemp - markTemp <= -2) { level = level - 1; markTemp = currentTemp; } if (currentTemp - markTemp >= 2) { level = level + 1; markTemp = currentTemp; } } level = motor(level); } return 0; } コード解説 ---------- .. code-block:: c int read_ADC(int channel) { if (channel < 0 || channel > 7) return -1; unsigned char buffer[3]; buffer[0] = 1; // Start bit buffer[1] = (8 + channel) << 4; // Single-ended mode and channel buffer[2] = 0; wiringPiSPIDataRW(SPI_CHANNEL, buffer, 3); int result = ((buffer[1] & 3) << 8) | buffer[2]; return result; } MCP3008 の指定チャンネルからアナログ値を読み取ります。 3 バイトの SPI コマンドを送信し、0〜1023 の 10 ビットデジタル値を返します。 .. code-block:: c int temperture() { int analogVal = read_ADC(0); double Vr = 3.3 * analogVal / 1023.0; // Use 3.3V as Vref for MCP3008 double Rt = 10000.0 * Vr / (3.3 - Vr); double temp = 1 / (((log(Rt / 10000.0)) / 3950.0) + (1 / (273.15 + 25.0))); double cel = temp - 273.15; double Fah = cel * 1.8 + 32; printf("Celsius: %.2f C Fahrenheit: %.2f F\n", cel, Fah); return (int)cel; } サーミスタからのアナログ値を MCP3008 経由で取得し、電圧・抵抗を計算して摂氏・華氏温度に変換します。 B 定数式（Steinhart–Hart 近似式）を用いて計算します。 .. code-block:: c int motor(int level) { if (level == 0) { digitalWrite(MotorEnable, LOW); return 0; } if (level >= 4) { level = 4; } digitalWrite(MotorEnable, HIGH); softPwmWrite(MotorPin1, level * 25); return level; } PWM を用いてファンの速度を制御します。 レベルは 0〜4 の範囲で、0 は停止、1 段階ごとにデューティ比を 25% ずつ増やします。 .. code-block:: c void setup() { if (wiringPiSetup() == -1) { printf("wiringPi setup failed!\n"); return; } if (wiringPiSPISetup(SPI_CHANNEL, SPI_SPEED) == -1) { printf("SPI setup failed!\n"); return; } softPwmCreate(MotorPin1, 0, 100); softPwmCreate(MotorPin2, 0, 100); pinMode(MotorEnable, OUTPUT); pinMode(BtnPin, INPUT); } WiringPi を初期化し、SPI を設定します。PWM 出力ピンとボタン入力ピンを構成します。 .. code-block:: c int main(void) { setup(); int currentState, lastState = 0; int level = 0; int currentTemp, markTemp = 0; while (1) { currentState = digitalRead(BtnPin); currentTemp = temperture(); if (currentTemp <= 0) continue; if (currentState == 1 && lastState == 0) { level = (level + 1) % 5; markTemp = currentTemp; delay(500); } lastState = currentState; if (level != 0) { if (currentTemp - markTemp <= -2) { level = level - 1; markTemp = currentTemp; } if (currentTemp - markTemp >= 2) { level = level + 1; markTemp = currentTemp; } } level = motor(level); } return 0; } メインループの動作: 1. ボタン状態と現在の温度を取得 2. ボタンが押されるとレベルを 1 段階増加（0〜4 を循環）し、その時点の温度を記録 3. 温度が ±2℃ 変化すると自動でレベルを 1 段階増減 4. ``motor(level)`` を呼び出し PWM 出力を更新