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2.1.7 Potenciómetro (MCP3008)

Nota

Dependiendo de la versión de tu kit, identifica si tienes ADC0834 o MCP3008 y procede con la sección correspondiente.

Introducción

La función ADC se utiliza para convertir señales analógicas en valores digitales. En este experimento, utilizamos el chip ADC MCP3008 para realizar esta conversión. Un potenciómetro se utiliza para generar un voltaje variable, que cambia la magnitud física. El MCP3008 convierte entonces este voltaje analógico en un valor digital que puede ser leído y procesado por la Raspberry Pi.

Componentes requeridos

En este proyecto, necesitamos los siguientes componentes.

Es definitivamente conveniente comprar un kit completo, aquí tienes el enlace:

Nombre	ELEMENTOS EN ESTE KIT	ENLACE
Kit Raphael	337	Raphael Kit

También puedes comprarlos por separado en los siguientes enlaces.

INTRODUCCIÓN DEL COMPONENTE	ENLACE DE COMPRA
Placa de Extensión GPIO	COMPRAR
Protoboard	COMPRAR
Cables de Puente	COMPRAR
Resistor	COMPRAR
LED	COMPRAR
Potenciómetro	COMPRAR
MCP3008	-

Diagrama esquemático

Nombre	T-Board	WiringPi	BCM
SPICE0	pin24	10	8
SPIMOSI	pin19	12	10
SPIMISO	pin21	13	9
SPISCLK	pin23	14	11
GPIO22	pin15	3	22

Procedimientos experimentales

Paso 1: Construye el circuito.

Nota

Coloca el chip siguiendo la posición correspondiente mostrada en la imagen. Ten en cuenta que la muesca del chip debe estar a la izquierda cuando se coloque.

Paso 2: Configura la interfaz SPI e instala la librería spidev (consulta Configuración de SPI para obtener instrucciones detalladas). Si ya has completado estos pasos, puedes omitirlos.

Paso 3: Abre el archivo de código

cd ~/raphael-kit/python-pi5

Paso 4: Ejecuta el programa.

sudo python3 2.1.7-2_Potentiometer_zero.py

Después de ejecutar el código, gira la perilla del potenciómetro, la intensidad del LED cambiará en consecuencia.

Advertencia

Si aparece el error RuntimeError: Cannot determine SOC peripheral base address, consulta Si «gpiozero» no funciona.

Código

Nota

Puedes Modificar/Restablecer/Copiar/Ejecutar/Detener el código siguiente. Pero antes de eso, necesitas ir a la ruta del código fuente como raphael-kit/python-pi5. Después de modificar el código, puedes ejecutarlo directamente para ver el efecto.

#!/usr/bin/env python3

import spidev
import time
from gpiozero import PWMLED

# Inicializar LED PWM en GPIO22
led = PWMLED(22)

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

def read_adc(channel):
    """
    Leer valor analógico del MCP3008
    :param channel: canal ADC (0-7)
    :return: entero de 10 bits (0-1023)
    """
    if channel < 0 or channel > 7:
        return -1
    # Protocolo MCP3008
    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):
    """
    Mapear un valor de un rango a otro
    """
    return (x - in_min) * (out_max - out_min) / (in_max - in_min) + out_min

try:
    while True:
        # Leer del canal 0 de MCP3008
        res = read_adc(0)
        print('res = %d' % res)

        # Mapear 0–1023 a 0–100%
        R_val = MAP(res, 0, 1023, 0, 100)

        # Ajustar brillo del LED
        led.value = R_val / 100.0

        time.sleep(0.2)

except KeyboardInterrupt:
    led.value = 0  # Apagar el LED

Explicación del código

1. gpiozero para el control del LED PWM, spidev para la comunicación SPI con MCP3008 y time para implementar retardos.

   #!/usr/bin/env python3
   
   import spidev
   import time
   from gpiozero import PWMLED
   

2. Inicializa un objeto PWMLED conectado al pin GPIO 22 y configura la comunicación SPI (Bus 0, CE0) con MCP3008.

   # Inicializar LED PWM en GPIO22
   led = PWMLED(22)
   
   # Inicializar SPI
   spi = spidev.SpiDev()
   spi.open(0, 0)  # Bus 0, CS0 (CE0)
   spi.max_speed_hz = 1000000
   

3. Define una función llamada read_adc para comunicarse con MCP3008 y leer valores analógicos del canal especificado (0–7).

   def read_adc(channel):
       """
       Leer valor analógico del MCP3008
       :param channel: canal ADC (0-7)
       :return: entero de 10 bits (0-1023)
       """
       if channel < 0 or channel > 7:
           return -1
       adc = spi.xfer2([1, (8 + channel) << 4, 0])
       value = ((adc[1] & 3) << 8) | adc[2]
       return value
   

4. Define una función llamada MAP para convertir un rango de valores a otro, útil para mapear valores ADC a niveles adecuados de brillo del LED.

   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. Lee continuamente el valor ADC en un bucle, mapeando el valor ADC de 10 bits (0–1023) a un nivel de brillo (0–100) para el LED. Ajusta el brillo del LED en consecuencia. Espera 0.2 segundos entre cada lectura.

   try:
       while True:
           # Leer del canal 0 de MCP3008
           res = read_adc(0)
           print('res = %d' % res)
   
           # Mapear 0–1023 a 0–100%
           R_val = MAP(res, 0, 1023, 0, 100)
   
           # Ajustar brillo del LED
           led.value = R_val / 100.0
   
           time.sleep(0.2)
   
   except KeyboardInterrupt:
       led.value = 0  # Apagar el LED