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2.1.7 Potenziometro (MCP3008)

Nota

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

Introduzione

La funzione ADC viene utilizzata per convertire segnali analogici in valori digitali. In questo esperimento utilizziamo il chip ADC MCP3008 per eseguire questa conversione. Un potenziometro viene utilizzato per generare una tensione variabile, che cambia la quantità fisica. Il MCP3008 converte quindi questa tensione analogica in un valore digitale che può essere letto ed elaborato dal Raspberry Pi.

Componenti richiesti

In questo progetto, abbiamo bisogno dei seguenti componenti.

È sicuramente comodo 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
Potenziometro	ACQUISTA
MCP3008	-

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.

Nota

Posiziona il chip seguendo la posizione corrispondente mostrata nell’immagine. Nota che la scanalatura del chip deve essere rivolta verso sinistra quando viene posizionato.

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: Apri il file del codice

cd ~/raphael-kit/python-pi5

Passo 4: Esegui.

sudo python3 2.1.7-2_Potentiometer_zero.py

Dopo l’esecuzione del codice, ruota la manopola del potenziometro: l’intensità del LED cambierà di conseguenza.

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 al percorso del codice sorgente, ad esempio raphael-kit/python-pi5. Dopo aver modificato il codice, puoi eseguirlo direttamente per vederne l’effetto.

#!/usr/bin/env python3

import spidev
import time
from gpiozero import PWMLED

# Inizializza LED PWM su GPIO22
led = PWMLED(22)

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

def read_adc(channel):
    """
    Leggi il valore analogico dal MCP3008
    :param channel: canale ADC (0-7)
    :return: intero a 10 bit (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

def MAP(x, in_min, in_max, out_min, out_max):
    """
    Converte un valore da un intervallo ad un altro
    """
    return (x - in_min) * (out_max - out_min) / (in_max - in_min) + out_min

try:
    while True:
        # Leggi dal canale 0 del MCP3008
        res = read_adc(0)
        print('res = %d' % res)

        # Converte 0–1023 in 0–100%
        R_val = MAP(res, 0, 1023, 0, 100)

        # Imposta la luminosità del LED
        led.value = R_val / 100.0

        time.sleep(0.2)

except KeyboardInterrupt:
    led.value = 0  # Spegni il LED

Spiegazione del codice

1. gpiozero per il controllo del LED PWM, spidev per la comunicazione SPI con MCP3008 e time per implementare ritardi.

   import spidev
   import time
   from gpiozero import PWMLED
   

2. Inizializza un oggetto PWMLED collegato al pin GPIO 22 e configura la comunicazione SPI (Bus 0, CE0) con MCP3008.

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

3. Definisce una funzione read_adc per comunicare con MCP3008 e leggere valori analogici dal canale specificato (0–7).

   def read_adc(channel):
       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. Definisce una funzione MAP per convertire un intervallo di valori in un altro, utile per mappare i valori ADC al livello di luminosità 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. Legge continuamente il valore ADC in un ciclo, mappando il valore ADC a 10 bit (0–1023) a un livello di luminosità (0–100) per il LED. Regola di conseguenza la luminosità del LED e attende 0,2 secondi tra ogni lettura.

   try:
       while True:
           res = read_adc(0)
           print('res = %d' % res)
           R_val = MAP(res, 0, 1023, 0, 100)
           led.value = R_val / 100.0
           time.sleep(0.2)
   except KeyboardInterrupt:
       led.value = 0  # Spegni il LED