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2.2.1 Fotoresistenza (MCP3008)

Nota

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

Introduzione

La fotoresistenza è un componente comunemente usato per rilevare l’intensità della luce ambientale. Aiuta il controller a riconoscere il giorno e la notte e a realizzare funzioni di controllo della luce, come ad esempio una lampada notturna. Questo progetto è molto simile a quello con il potenziometro, con la differenza che qui la variazione di tensione è legata all’intensità luminosa.

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
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-pi5

Passo 4: Esegui il file eseguibile.

sudo python3 2.2.1-2_Photoresistor_zero.py

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

Avvertimento

Se compare l’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 un LED PWM sul pin GPIO 22
led = PWMLED(22)

# Inizializza la comunicazione SPI (Bus 0, CE0 -> GPIO8)
spi = spidev.SpiDev()
spi.open(0, 0)  # Bus 0, CS0
spi.max_speed_hz = 1000000  # 1 MHz

# Funzione per leggere da un canale MCP3008 (0–7)
def read_adc(channel):
    """
    Legge un valore analogico da MCP3008 (0–1023)
    """
    if channel < 0 or channel > 7:
        return -1
    # Protocollo MCP3008: bit di avvio, modalità single-ended, canale (3 bit), filler
    r = spi.xfer2([1, (8 + channel) << 4, 0])
    value = ((r[1] & 3) << 8) | r[2]
    return value

# Funzione per mappare i valori da un intervallo a un altro
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

# Ciclo principale per leggere il valore ADC e controllare la luminosità del LED
def loop():
    while True:
        # Legge il valore analogico dal canale 0 di MCP3008
        analogVal = read_adc(0)
        print('value = %d' % analogVal)

        # Mappa 0–1023 in intervallo PWM 0.0–1.0
        led.value = analogVal / 1023.0

        # Attende 0,2 secondi
        time.sleep(0.2)

# Esegue il ciclo principale e gestisce l'interruzione KeyboardInterrupt
try:
    loop()
except KeyboardInterrupt:
    led.value = 0  # Spegne il LED prima di uscire

Spiegazione del codice

1. Questa parte importa la classe PWMLED dalla libreria gpiozero per il controllo dei LED PWM, spidev per la comunicazione SPI con MCP3008 e time per le funzioni di pausa/ritardo.

   import spidev
   import time
   from gpiozero import PWMLED
   

2. Inizializza un LED PWM collegato al pin GPIO 22 e configura l’interfaccia SPI per MCP3008 (Bus 0, CE0) con una velocità di 1 MHz.

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

3. Definisce una funzione per leggere un valore analogico da un canale specifico di MCP3008. Invia un comando di 3 byte tramite SPI e ricava un valore 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
   

4. Definisce una funzione MAP() di supporto per convertire un numero da un intervallo a un altro, utile per mappare i valori dell’ADC nell’intervallo PWM.

   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. Implementa un ciclo che legge continuamente il valore analogico dal canale 0 di MCP3008, lo converte in un valore di luminosità PWM (0.0–1.0) e lo applica al LED. Il ciclo si interrompe per 0,2 secondi ad ogni iterazione.

   def loop():
       while True:
           analogVal = read_adc(0)
           print('value = %d' % analogVal)
           led.value = analogVal / 1023.0
           time.sleep(0.2)
   

6. Gestisce l’uscita con KeyboardInterrupt. Quando l’utente interrompe il programma (Ctrl+C), il LED viene spento prima della chiusura.

   try:
       loop()
   except KeyboardInterrupt:
       led.value = 0