注釈

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2.12 光を感じる

このレッスンでは、Raspberry Pi Pico 2 Wを使用して フォトレジスター （光依存抵抗器またはLDRとしても知られています）で光の強度を測定する方法を学びます。フォトレジスターは、受ける光の量に応じてその抵抗が変化します。光が強いほど、抵抗は低くなります。これにより、周囲の光の変化を検出するのに理想的なセンサーとなります。

必要な部品

このプロジェクトで必要な部品は以下の通りです。

全ての部品がセットになったキットを購入するのが便利です。こちらのリンクをご覧ください：

名前

このキットのアイテム

リンク

Pico 2 Wスターターキット

450+

Pico 2 W Kit

また、以下のリンクから部品を個別に購入することもできます。

SN

コンポーネント

数量

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ています。GP28はフォトレジスターを通過する電圧を読み取ります。一方、10KΩ抵抗は電流を制限して保護の役割を果たします。

  • 明るい光: フォトレジスターの抵抗が減少し、その電圧とGP28の読み取り値が低くなります。強い光の中では、その抵抗はゼロに近づき、GP28は0に近い値を読み取ります。この時、10KΩ抵抗は保護的な役割を果たし、3.3VとGNDが接続されることによるショートを防ぎます。

  • 暗闇: フォトレジスターの抵抗が増加し、その電圧とGP28の値が上昇します。完全な暗闇では、その抵抗はほぼ無限大（10KΩ抵抗は無視できる）となり、GP28は65535に近い値を読み取ります。

計算式は以下の通りです。

デジタル値 = (アナログ電圧/3.3V) * 65535

配線

wiring_photoresistor

コードの記述

フォトレジスターからアナログ値を読み取り、表示するためのMicroPythonプログラムを作成します。

注釈

  • pico-2w-kit-main/micropython の 2.12_feel_the_light.py ファイルを開くか、以下のコードをThonnyにコピーします。次に「現在のスクリプトを実行」をクリックするか、 F5 を押して実行します。

  • Thonnyの右下に「MicroPython（Raspberry Pi Pico）.COMxx」のインタープリタが選択されていることを確認してください。

  • 詳細な手順については コードを開いて直接実行 を参照してください。

import machine
import utime

# GP28のADCを初期化
photoresistor = machine.ADC(28)

while True:
    # アナログ値（0-65535）を読み取る
    light_value = photoresistor.read_u16()
    print("Light value:", light_value)
    utime.sleep(0.5)

コードを実行すると、コンソールに表示された値を観察します。

  • フォトレジスターに手をかざして暗闇をシミュレートします。値は増加するはずです。

  • フォトレジスターに光や懐中電灯を当てると、値は減少するはずです。

コードの理解

  1. モジュールのインポート：

    • machine: ハードウェア関連の関数にアクセスします。

    • utime: 時間関連の関数（スリープなど）を使用します。

  2. ADCピンの初期化：

    • photoresistor = machine.ADC(28): GP28をアナログ入力として設定し、電圧レベルを読み取ります。

  3. メインループ：

    while True: 無限ループを開始します。 light_value = photoresistor.read_u16(): フォトレジスターからアナログ値を読み取ります。値は0（0V）から65535（3.3V）までの範囲です。 print("Light value:", light_value): 光の値をコンソールに出力します。 utime.sleep(0.5): 次の読み取り前に0.5秒間待機します。

さらに実験する

  • 測定値のキャリブレーション：

    アナログ値をパーセンテージやより意味のあるスケールにマッピングします。

    import machine
import utime

photoresistor = machine.ADC(28)

while True:
    light_value = photoresistor.read_u16()
    light_percentage = (light_value / 65535) * 100
    print("Light level: {:.2f}%".format(light_percentage))
    utime.sleep(0.5)

  • 光の強度に基づいてLEDを制御：

    光センサーを使用して、暗闇でLEDを点灯させ、明るい光でLEDを消灯させます。

    import machine
import utime

photoresistor = machine.ADC(28)
led = machine.Pin(15, machine.Pin.OUT)

while True:
    light_value = photoresistor.read_u16()
    if light_value > 50000:
        led.value(1)  # 暗闇でLEDを点灯
    else:
        led.value(0)  # 明るい光でLEDを消灯
    utime.sleep(0.5)

  • 光で作動するアラームや通知を作成：

    光のレベルが大きく変化したときにアクションをトリガーします。

結論

Raspberry Pi Pico 2 Wとフォトレジスターを使用して、アナログ入力を読み取り、環境光の変化に応じて反応する方法を学びました。この知識は、自動照明システム、光追従ロボット、または光の変化に反応するセキュリティデバイスなど、さまざまなプロジェクトに応用できます。