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2.2.1 Fotoresistore (MCP3008)

Nota

A seconda della versione del tuo kit, identifica se hai ADC0834 o MCP3008 e procedi con la sezione corrispondente.

Introduzione

Il fotoresistore è un componente comunemente usato per rilevare l’intensità della luce ambientale. Aiuta il controller a riconoscere giorno e notte e a realizzare funzioni di controllo della luce come le lampade notturne. Questo progetto è molto simile a quello con il potenziometro: potresti pensare che anch’esso modifichi la tensione per rilevare la luce.

Componenti richiesti

In questo progetto, ci servono i seguenti componenti.

È sicuramente conveniente acquistare un kit completo, ecco il link:

Nome	ARTICOLI IN QUESTO KIT	LINK
Raphael Kit	337	Raphael Kit

Puoi anche acquistarli separatamente dai link sottostanti.

INTRODUZIONE COMPONENTE	LINK DI ACQUISTO
Scheda di estensione GPIO	ACQUISTA
Breadboard	ACQUISTA
Cavi Jumper	ACQUISTA
Resistore	ACQUISTA
LED	ACQUISTA
MCP3008	-
Fotoresistore	ACQUISTA

Schema elettrico

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

Procedure sperimentali

Passo 1: Costruisci il circuito.

Passo 2: Configura l’interfaccia SPI e installa la libreria spidev (vedi Configurazione SPI per istruzioni dettagliate). Se hai già completato questi passaggi, puoi saltarli.

Passo 3: Vai alla cartella del codice.

cd ~/raphael-kit/python

Passo 4: Esegui il file eseguibile.

sudo python3 2.2.1-2_photoresistor.py

Quando il codice è in esecuzione, la luminosità del LED cambierà in base all’intensità della luce rilevata dal fotoresistore.

Avvertimento

Se compare il messaggio di errore RuntimeError: Cannot determine SOC peripheral base address, fai riferimento a If gpiozero doesn’t work.

Codice

Nota

Puoi Modificare/Resettare/Copiare/Eseguire/Fermare il codice qui sotto. Prima però devi andare nel percorso del codice sorgente come raphael-kit/python. Dopo aver modificato il codice, puoi eseguirlo direttamente per vedere l’effetto.

#!/usr/bin/env python3

import RPi.GPIO as GPIO
import spidev
import time

# Pin GPIO per LED PWM
PWM_PIN = 22

# Configura GPIO
GPIO.setmode(GPIO.BCM)
GPIO.setup(PWM_PIN, GPIO.OUT)

# Inizializza PWM (frequenza = 1000Hz)
pwm = GPIO.PWM(PWM_PIN, 1000)
pwm.start(0)  # Avvia con duty cycle 0%

# Inizializza SPI (MCP3008 su Bus 0, CE0)
spi = spidev.SpiDev()
spi.open(0, 0)
spi.max_speed_hz = 1000000  # 1 MHz

# Funzione per leggere il valore ADC da MCP3008
def read_adc(channel):
    """
    Legge il valore analogico da MCP3008 (canale 0–7)
    Restituisce: valore a 10 bit (0–1023)
    """
    if channel < 0 or channel > 7:
        return -1
    r = spi.xfer2([1, (8 + channel) << 4, 0])
    value = ((r[1] & 3) << 8) | r[2]
    return value

# Ciclo principale per leggere l'ADC e impostare la luminosità del PWM
try:
    while True:
        analogVal = read_adc(0)
        print(f"value = {analogVal}")

        # Scala il valore ADC (0–1023) a duty cycle (0–100)
        duty_cycle = analogVal * 100 / 1023
        pwm.ChangeDutyCycle(duty_cycle)

        time.sleep(0.2)

except KeyboardInterrupt:
    pass

finally:
    pwm.stop()
    GPIO.cleanup()
    spi.close()

Spiegazione del codice

1. Importa le librerie necessarie:

   • RPi.GPIO per controllare i pin GPIO e generare il segnale PWM.

   • spidev per comunicare con l’ADC MCP3008 tramite SPI.

   • time per gestire temporizzazioni e ritardi.

   #!/usr/bin/env python3
   
   import RPi.GPIO as GPIO
   import spidev
   import time
   

2. Configura il pin GPIO 22 come uscita PWM usando la modalità BCM. Inizializza quindi un PWM software a 1000 Hz con duty cycle iniziale dello 0%.

   # Pin GPIO per LED PWM
   PWM_PIN = 22
   
   GPIO.setmode(GPIO.BCM)
   GPIO.setup(PWM_PIN, GPIO.OUT)
   
   pwm = GPIO.PWM(PWM_PIN, 1000)
   pwm.start(0)  # Avvia con duty cycle 0%
   

3. Configura l’interfaccia SPI per comunicare con MCP3008 sul bus 0, chip enable 0 (CE0), e velocità SPI a 1 MHz.

   spi = spidev.SpiDev()
   spi.open(0, 0)
   spi.max_speed_hz = 1000000  # 1 MHz
   

4. Definisce una funzione read_adc(channel) per leggere valori analogici da MCP3008. La funzione invia tre byte al chip e ricostruisce un valore analogico a 10 bit (0–1023) dalla risposta.

   def read_adc(channel):
       if channel < 0 or channel > 7:
           return -1
       r = spi.xfer2([1, (8 + channel) << 4, 0])
       value = ((r[1] & 3) << 8) | r[2]
       return value
   

5. Il ciclo principale:

   • Legge l’ingresso analogico dal canale 0 di MCP3008.

   • Converte il valore in un duty cycle PWM (0–100%).

   • Regola la luminosità del LED tramite pwm.ChangeDutyCycle().

   • Si ripete ogni 0,2 secondi.

   try:
       while True:
           analogVal = read_adc(0)
           print(f"value = {analogVal}")
   
           duty_cycle = analogVal * 100 / 1023
           pwm.ChangeDutyCycle(duty_cycle)
   
           time.sleep(0.2)
   

6. Quando l’utente interrompe il programma con Ctrl+C, il PWM e i GPIO vengono correttamente ripristinati e l’interfaccia SPI viene chiusa.

   except KeyboardInterrupt:
       pass
   
   finally:
       pwm.stop()
       GPIO.cleanup()
       spi.close()