注釈

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2.12 光を感じる

このレッスンでは、 フォトレジスター （または光依存抵抗器、LDR）を使用して、Raspberry Pi Pico 2 Wで光の強さを測定する方法を学びます。フォトレジスターは受け取る光の量に応じて抵抗値が変化します。光が明るいほど抵抗は低くなります。この特性により、周囲の光の変化を検出するのに最適です。

必要なコンポーネント

このプロジェクトに必要なコンポーネントは以下の通りです。

キットをまとめて購入するのが便利です。こちらがリンクです：

名前

このキットのアイテム

購入リンク

Pico 2 W スターターキット

450+

Pico 2 W Kit

これらのコンポーネントは、下記のリンクから個別に購入することもできます。

SN

コンポーネント紹介

数量

購入リンク

1

Pico 2 Wの概要

1

2

マイクロUSBケーブル

1

3

ブレッドボード

1

買う

4

ジャンパーワイヤー

数本

買う

5

抵抗器

1(10KΩ)

買う

6

フォトレジスター

1

買う

回路図

sch_photoresistor

この回路では、10KΩの抵抗とフォトレジスターが直列に接続され、電圧分割器を形成します。GP28はフォトレジスターを通る電圧を読み取り、10KΩの抵抗が電流を制限して保護します。

  • 明るい光: フォトレジスターの抵抗が低下し、電圧が下がり、GP28の読み値も下がります。強い光では、抵抗がゼロに近づき、GP28の読み値は0に近くなります。この時、10KΩの抵抗が保護役割を果たし、3.3VとGNDが直結されないようになり、ショート回路を防ぎます。

  • 暗闇: フォトレジスターの抵抗が増加し、電圧が上昇し、GP28の読み値も上がります。完全な暗闇では、抵抗はほぼ無限大になり（10KΩの抵抗は無視できる）、GP28の読み値は1023に近づきます。

計算式は以下の通りです。

Digital Value = (Analog Voltage/3.3V) * 1023

配線

wiring_photoresistor

コードの記述

const int sensorPin = 28;   // フォトレジスターはGP28（ADC2）に接続

void setup() {
  Serial.begin(115200);    // シリアルモニターの初期化
}

void loop() {
  // フォトレジスターからアナログ値を読み取る
  int sensorValue = analogRead(sensorPin);
  // センサーの値をシリアルモニターに表示
  Serial.println(sensorValue);
  delay(500);  // 500ミリ秒待機してから再度読み取る
}

コードが実行され、シリアルモニターが開いているとき：

  • センサー値の観察：

    フォトレジスターからのアナログ値を表す数値のストリームが表示されます。

  • フォトレジスターとのインタラクション：

    • フォトレジスターに懐中電灯やランプを当ててみましょう。センサーの値が減少するはずです（光が強いと抵抗が減少するため）。

    • フォトレジスターを手で覆うか、暗い場所に置いてみましょう。センサーの値が増加するはずです（光が少ないと抵抗が増加するため）。

コードの理解

  1. センサーピンの定義：

    センサーピンをGPIO 28に設定します。このピンはアナログ入力に接続されています。

    const int sensorPin = 28;   // フォトレジスターはGP28（ADC2）に接続

  2. シリアル通信の初期化：

    シリアル通信を開始し、シリアルモニターにメッセージを表示できるようにします。

    Serial.begin(115200);

  3. アナログ値の読み取り：

    sensorPinでアナログ電圧を読み取り、0から1023の間の値を返します。

    int sensorValue = analogRead(sensorPin);

  4. センサー値の表示：

    センサー値をシリアルモニターに出力します。

    Serial.println(sensorValue);

  5. 遅延の追加：

    次の読み取りの前に500ミリ秒待機します。

    delay(500);

電圧への変換

実際の電圧値を表示したい場合は、コードを次のように変更できます。

const int sensorPin = 28;   // フォトレジスターはGP28（ADC2）に接続

void setup() {
  Serial.begin(115200);    // シリアルモニターの初期化
}

 void loop() {
   int sensorValue = analogRead(sensorPin);
   // アナログ読み取り値を電圧に変換
   float voltage = sensorValue * (3.3 / 1023.0);
   Serial.print("Sensor Value: ");
   Serial.print(sensorValue);
   Serial.print("  Voltage: ");
   Serial.print(voltage);
   Serial.println(" V");
   delay(500);
 }

さらなる探求

  • 光に応じてLEDを制御：

    フォトレジスターを使用して、LEDの明るさを制御したり、光の強さに応じてオン/オフを切り替えます。

  • データロギング：

    時間をかけて光の強度を記録し、環境の変化を監視します。

  • ナイトライトの作成：

    暗くなると自動的に点灯するライトを作成します。

まとめ

このレッスンでは、Raspberry Pi Picoを使用してフォトレジスターで光の強度を測定する方法を学びました。電圧分割回路からアナログ電圧を読み取ることで、光の変化を検出し、その情報をプロジェクトで活用できます。