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2.1.7 Potentiometer (MCP3008)

Bemerkung

Abhängig von Ihrer Kit-Version identifizieren Sie bitte, ob Sie ADC0834 oder MCP3008 haben, und fahren Sie mit dem entsprechenden Abschnitt fort.

Einführung

Die ADC-Funktion wird verwendet, um analoge Signale in digitale Werte umzuwandeln. In diesem Experiment verwenden wir den MCP3008-ADC-Chip, um diese Umwandlung durchzuführen. Ein Potentiometer wird verwendet, um eine variable Spannung zu erzeugen, die die physikalische Größe verändert. Der MCP3008 wandelt diese analoge Spannung dann in einen digitalen Wert um, der vom Raspberry Pi gelesen und verarbeitet werden kann.

Benötigte Komponenten

In diesem Projekt benötigen wir die folgenden Komponenten:

Es ist definitiv bequem, ein komplettes Kit zu kaufen. Hier ist der Link:

Name	ELEMENTE IN DIESEM KIT	LINK
Raphael Kit	337	Raphael Kit

Sie können sie auch einzeln über die untenstehenden Links kaufen.

KOMPONENTENBESCHREIBUNG	KAUFLINK
GPIO Extension Board	KAUFEN
Steckbrett	KAUFEN
Jumper-Kabel	KAUFEN
Widerstand	KAUFEN
LED	KAUFEN
Potentiometer	KAUFEN
MCP3008	-

Schaltplan

T-Board Name	Physikalisch	WiringPi	BCM
SPICE0	Pin24	10	8
SPIMOSI	Pin19	12	10
SPIMISO	Pin21	13	9
SPISCLK	Pin23	14	11
GPIO22	Pin15	3	22

Experimentelle Verfahren

Schritt 1: Bauen Sie die Schaltung auf.

Bemerkung

Bitte setzen Sie den Chip entsprechend der im Bild dargestellten Position ein. Achten Sie darauf, dass die Einkerbung des Chips nach links zeigt, wenn er eingesetzt wird.

Schritt 2: Richten Sie die SPI-Schnittstelle ein und installieren Sie die spidev-Bibliothek (siehe SPI-Konfiguration für detaillierte Anweisungen). Wenn Sie diese Schritte bereits abgeschlossen haben, können Sie diesen Schritt überspringen.

Schritt 3: Öffnen Sie die Codedatei

cd ~/raphael-kit/python-pi5

Schritt 4: Ausführen

sudo python3 2.1.7-2_Potentiometer_zero.py

Nachdem der Code ausgeführt wurde, drehen Sie den Knopf am Potentiometer, und die Helligkeit der LED ändert sich entsprechend.

Warnung

Wenn die Fehlermeldung RuntimeError: Cannot determine SOC peripheral base address angezeigt wird, lesen Sie bitte If gpiozero doesn’t work..

Code

Bemerkung

Sie können den untenstehenden Code Ändern/Zurücksetzen/Kopieren/Ausführen/Stoppen. Vorher müssen Sie jedoch zum Quellcodepfad wie raphael-kit/python-pi5 wechseln. Nach dem Ändern des Codes können Sie ihn direkt ausführen, um das Ergebnis zu sehen.

#!/usr/bin/env python3

import spidev
import time
from gpiozero import PWMLED

# PWM-LED an GPIO22 initialisieren
led = PWMLED(22)

# SPI initialisieren
spi = spidev.SpiDev()
spi.open(0, 0)  # Bus 0, CS0 (CE0)
spi.max_speed_hz = 1000000

def read_adc(channel):
    """
    Lese analogen Wert vom MCP3008
    :param channel: ADC-Kanal (0-7)
    :return: 10-Bit-Integer (0-1023)
    """
    if channel < 0 or channel > 7:
        return -1
    # MCP3008-Protokoll
    adc = spi.xfer2([1, (8 + channel) << 4, 0])
    value = ((adc[1] & 3) << 8) | adc[2]
    return value

def MAP(x, in_min, in_max, out_min, out_max):
    """
    Wertebereich abbilden
    """
    return (x - in_min) * (out_max - out_min) / (in_max - in_min) + out_min

try:
    while True:
        # Lese von MCP3008 Kanal 0
        res = read_adc(0)
        print('res = %d' % res)

        # Bereich 0–1023 auf 0–100 % abbilden
        R_val = MAP(res, 0, 1023, 0, 100)

        # LED-Helligkeit einstellen
        led.value = R_val / 100.0

        time.sleep(0.2)

except KeyboardInterrupt:
    led.value = 0  # LED ausschalten

Code-Erklärung

1. gpiozero wird für die PWM-LED-Steuerung verwendet, spidev für die SPI-Kommunikation mit MCP3008 und time für Pausen.

   import spidev
   import time
   from gpiozero import PWMLED
   

2. Initialisiert ein PWMLED-Objekt an GPIO-Pin 22 und richtet die SPI-Kommunikation (Bus 0, CE0) mit MCP3008 ein.

   led = PWMLED(22)
   spi = spidev.SpiDev()
   spi.open(0, 0)
   spi.max_speed_hz = 1000000
   

3. Definiert eine Funktion read_adc, um über SPI Werte von MCP3008-Kanälen (0–7) auszulesen.

   def read_adc(channel):
       adc = spi.xfer2([1, (8 + channel) << 4, 0])
       value = ((adc[1] & 3) << 8) | adc[2]
       return value
   

4. Definiert eine Funktion MAP, um Wertebereiche umzuwandeln, nützlich zum Anpassen der ADC-Werte an die LED-Helligkeit.

   def MAP(x, in_min, in_max, out_min, out_max):
       return (x - in_min) * (out_max - out_min) / (in_max - in_min) + out_min
   

5. Liest kontinuierlich den ADC-Wert, skaliert ihn auf 0–100 %, steuert die LED-Helligkeit und pausiert 0,2 Sekunden zwischen den Messungen.

   try:
       while True:
           res = read_adc(0)
           R_val = MAP(res, 0, 1023, 0, 100)
           led.value = R_val / 100.0
           time.sleep(0.2)
   except KeyboardInterrupt:
       led.value = 0