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2.2.2 サーミスタ(MCP3008)
注釈
キットのバージョンにより、 ADC0834 または MCP3008 が含まれています。 該当するセクションを参照してください。
はじめに
フォトレジスタが光を検出できるのと同様に、サーミスタは温度に応じて抵抗値が変化する電子部品です。 温度制御、例えば過熱警報などの機能を実現できます。
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。
回路図
T-Board 名 |
物理ピン |
WiringPi |
BCM |
|---|---|---|---|
SPICE0 |
pin24 |
10 |
8 |
SPIMOSI |
pin19 |
12 |
10 |
SPIMISO |
pin21 |
13 |
9 |
SPISCLK |
pin23 |
14 |
11 |
実験手順
手順1: 回路を組み立てます。
手順2: SPI インターフェースを設定し、 spidev ライブラリをインストールします（詳細は SPI 設定 を参照）。すでに設定済みであれば省略できます。
手順3: コードのフォルダへ移動します。
cd ~/davinci-kit-for-raspberry-pi/python-pi5
手順4: 実行ファイルを起動します。
sudo python3 2.2.2-2_Thermistor_zero.py
コードが実行されると、サーミスタが周囲温度を検出し、計算後に温度が画面に表示されます。
警告
RuntimeError: Cannot determine SOC peripheral base address というエラーが出た場合は、「gpiozero」が動作しない場合。 を参照してください。
コード
#!/usr/bin/env python3
# -*- coding: utf-8 -*-
import spidev
import time
import math
# MCP3008 用 SPI 初期化（バス 0、CE0）
spi = spidev.SpiDev()
spi.open(0, 0) # バス 0、デバイス 0 (CE0)
spi.max_speed_hz = 1000000 # 1 MHz
def read_adc(channel):
"""
MCP3008 チャンネル (0–7) からアナログ値を読み取る
"""
if channel < 0 or channel > 7:
return -1
# MCP3008 通信フォーマット
adc = spi.xfer2([1, (8 + channel) << 4, 0])
value = ((adc[1] & 0x03) << 8) | adc[2]
return value
try:
while True:
# MCP3008 の CH0 からアナログ値を取得
analogVal = read_adc(0)
# 電圧に変換（3.3V 基準）
Vr = 3.3 * analogVal / 1023.0
# サーミスタの抵抗値を計算
Rt = 10000.0 * Vr / (3.3 - Vr)
# Steinhart–Hart 近似式でケルビン温度を計算
tempK = 1.0 / (((math.log(Rt / 10000.0)) / 3950.0) + (1.0 / (273.15 + 25.0)))
# 摂氏と華氏に変換
Cel = tempK - 273.15
Fah = Cel * 1.8 + 32
# 温度を表示
print('Celsius: %.2f °C Fahrenheit: %.2f °F' % (Cel, Fah))
# 次の読み取りまで待機
time.sleep(0.2)
except KeyboardInterrupt:
spi.close()
コード解説
spidevモジュールで MCP3008 ADC と SPI 通信を行い、timeモジュールで待機処理、mathモジュールで温度計算に必要な対数計算を行います。import spidev import time import math
バス 0、デバイス 0 (CE0) で SPI を初期化し、最大クロック周波数を 1 MHz に設定します。
spi = spidev.SpiDev() spi.open(0, 0) spi.max_speed_hz = 1000000
指定チャンネル（0–7）の MCP3008 からアナログ値を読み取る
read_adc()関数を定義します。SPI プロトコルで通信し、0〜1023 の 10 ビット整数を返します。def read_adc(channel): if channel < 0 or channel > 7: return -1 adc = spi.xfer2([1, (8 + channel) << 4, 0]) value = ((adc[1] & 0x03) << 8) | adc[2] return value
サーミスタからの読み取り値を電圧に変換し、抵抗値を算出し、Steinhart–Hart 式で温度（ケルビン）に変換します。最後に摂氏と華氏を計算して表示します。 各読み取りの間に短い待機時間を入れます。
analogVal = read_adc(0) Vr = 3.3 * analogVal / 1023.0 Rt = 10000.0 * Vr / (3.3 - Vr) tempK = 1.0 / (((math.log(Rt / 10000.0)) / 3950.0) + (1.0 / (273.15 + 25.0))) Cel = tempK - 273.15 Fah = Cel * 1.8 + 32
KeyboardInterrupt（Ctrl+C）を検出して安全に終了し、SPI 接続を閉じます。except KeyboardInterrupt: spi.close()