.. note:: こんにちは、SunFounder Raspberry Pi & Arduino & ESP32 愛好者コミュニティ (Facebook) へようこそ！ Raspberry Pi、Arduino、ESP32 を仲間とともにさらに深く学びましょう。 **参加する理由** - **専門サポート**: 購入後の問題や技術的な課題をコミュニティとチームで解決 - **学びと共有**: ヒントやチュートリアルを交換し、技術を向上 - **限定プレビュー**: 新製品発表や先行情報に早期アクセス - **特別割引**: 新製品を特別価格で購入可能 - **イベントとプレゼント企画**: プレゼントや季節ごとのキャンペーンに参加 👉 一緒に探求し、創造しましょう。今すぐ [|link_sf_facebook|] をクリックして参加！ .. _4.1.13_py_mcp3008: 4.1.13 過熱監視装置 (MCP3008) ===================================== .. note:: .. image:: ../img/mcp3008_and_adc0834.jpg :width: 25% :align: left キットのバージョンにより **ADC0834** または **MCP3008** が含まれています。使用するキットに応じたセクションをご参照ください。概要 ------ 工場などで回路が過熱したときにアラームを鳴らし、機械を自動的に停止させるなど、さまざまな状況で利用できる過熱監視装置を作成します。このプロジェクトでは、温度を検出するためにサーミスタ、しきい値を調整するためにジョイスティック、警告用のブザー、表示用のLEDとLCDを使用して、しきい値を調整可能な温度監視装置を作ります。必要な部品 ------------ 本プロジェクトで必要な部品は以下の通りです。 .. image:: ../img/list2_Overheat_Monitor.png :width: 800 :align: center キット一式で購入するのが便利です。リンクはこちら： .. list-table:: :widths: 20 20 20 :header-rows: 1 * - 名称 - キット内の数量 - リンク * - Raphael Kit - 337 - |link_Raphael_kit| 個別に購入する場合は以下のリンクをご参照ください。 .. list-table:: :widths: 30 20 :header-rows: 1 * - 部品名 - 購入リンク * - :ref:`cpn_gpio_extension_board` - |link_gpio_board_buy| * - :ref:`cpn_breadboard` - |link_breadboard_buy| * - :ref:`cpn_wires` - |link_wires_buy| * - :ref:`cpn_resistor` - |link_resistor_buy| * - :ref:`cpn_led` - |link_led_buy| * - :ref:`cpn_joystick` - \- * - :ref:`cpn_mcp3008` - \- * - :ref:`cpn_transistor` - |link_transistor_buy| * - :ref:`cpn_i2c_lcd` - |link_i2clcd1602_buy| * - :ref:`cpn_thermistor` - |link_thermistor_buy| * - :ref:`cpn_buzzer` - \- 回路図 -------- ============ ======== ======== === T‑Board Name physical wiringPi BCM SPICE0 Pin 24 10 8 SPIMOSI Pin 19 12 10 SPIMISO Pin 21 13 9 SPISCLK Pin 23 14 11 GPIO22 Pin 15 3 22 GPIO23 Pin 16 4 23 GPIO24 Pin 18 5 24 SDA1 Pin 3 SCL1 Pin 5 ============ ======== ======== === .. image:: ../img/schematic_over_monitor_mcp3008.png :align: center 実験手順 --------- **ステップ 1:** 回路を組み立てます。 .. image:: ../img/july24_3.1.8_overheat_monitor_mcp3008.png **ステップ 2:** SPI インターフェースを設定し、 ``spidev`` ライブラリをインストールします（詳細は :ref:`spi_configuration` 参照）。すでに完了している場合は省略可。 **ステップ 3:** コードを配置したフォルダに移動します。 .. raw:: html .. code-block:: cd ~/raphael-kit/python **ステップ 4:** 実行します。 .. raw:: html .. code-block:: sudo python3 4.1.13-2_OverheatMonitor.py プログラムが動作すると、**I2C LCD1602** に現在の温度と高温しきい値 **40** が表示されます。現在の温度がしきい値を超えるとブザーとLEDが動作し警告します。 **ジョイスティック** は高温しきい値を調整するために使用します。ジョイスティックをX軸またはY軸方向に倒すとしきい値を上下に変更できます。ジョイスティックを押すとしきい値が初期値にリセットされます。 .. note:: * ``FileNotFoundError: [Errno 2] No such file or directory: '/dev/i2c-1'`` エラーが出た場合、:ref:`i2c_config` を参照してI2Cを有効にしてください。 * ``ModuleNotFoundError: No module named 'smbus2'`` エラーが出た場合、 ``sudo apt install python3-smbus2`` を実行してください。 * ``OSError: [Errno 121] Remote I/O error`` エラーが出た場合、配線の誤りまたはモジュールの故障の可能性があります。 * 配線とコードが正しくてもLCDが表示しない場合は、背面の可変抵抗を回してコントラストを調整してください。 .. warning:: ``RuntimeError: Cannot determine SOC peripheral base address`` エラーが出た場合は、:ref:`faq_soc` を参照してください。コード ------ .. note:: コードの **修正／リセット／コピー／実行／停止** が可能です。事前に ``raphael-kit/python`` に移動してください。変更後すぐに動作確認できます。 .. raw:: html （コード部分省略、元のまま保持）コード解説 ----------- 1. **ライブラリ読み込み** GPIO、SPI、LCD表示、時間処理、数値計算を行うためのライブラリを読み込みます。 .. code-block:: python #!/usr/bin/env python3 import RPi.GPIO as GPIO import spidev import time import math import LCD1602 2. **GPIOとデバイス設定** ジョイスティックボタン、ブザー、LEDのGPIOピン番号を定義し、モードを設定します。 .. code-block:: python JOY_BTN_PIN = 22 # Button pin BUZZER_PIN = 23 # Buzzer pin LED_PIN = 24 # LED pin GPIO.setmode(GPIO.BCM) GPIO.setup(JOY_BTN_PIN, GPIO.IN, pull_up_down=GPIO.PUD_UP) GPIO.setup(BUZZER_PIN, GPIO.OUT) GPIO.setup(LED_PIN, GPIO.OUT) 3. **SPIとLCD初期化** MCP3008とのSPI通信を開始し、I2Cアドレス0x27のLCD1602を初期化します。 .. code-block:: python upperTem = 40 spi = spidev.SpiDev() spi.open(0, 0) spi.max_speed_hz = 1000000 LCD1602.init(0x27, 1) 4. **ADC値読み取り** MCP3008から指定チャンネル(0〜7)のアナログデータを読み取ります。 .. code-block:: python def read_adc(channel): if channel < 0 or channel > 7: return -1 adc = spi.xfer2([1, (8 + channel) << 4, 0]) value = ((adc[1] & 0x03) << 8) | adc[2] return value 5. **ジョイスティック検出** X/Y軸値を確認し、しきい値変更量を返します。 .. code-block:: python def get_joystick_value(): x_val = read_adc(1) y_val = read_adc(2) if x_val > 800: return 1 elif x_val < 200: return -1 elif y_val > 800: return -10 elif y_val < 200: return 10 else: return 0 6. **上限温度設定** LCDに「Upper Adjust」を表示し、ジョイスティック入力でしきい値を調整します。 .. code-block:: python def upper_tem_setting(): global upperTem LCD1602.write(0, 0, 'Upper Adjust: ') change = int(get_joystick_value()) upperTem += change strUpperTem = str(upperTem) LCD1602.write(0, 1, strUpperTem) LCD1602.write(len(strUpperTem), 1, ' ') time.sleep(0.1) 7. **温度計算** センサーのアナログ値を電圧・抵抗値に変換し、Steinhart–Hart近似で摂氏温度を計算します。 .. code-block:: python def temperature(): analogVal = read_adc(0) Vr = 3.3 * analogVal / 1023.0 if Vr == 0: return 0 Rt = 10000.0 * (3.3 - Vr) / Vr tempK = 1.0 / (((math.log(Rt / 10000.0)) / 3950.0) + (1.0 / (273.15 + 25.0))) Cel = tempK - 273.15 return round(Cel, 2) 8. **温度監視** 現在温度としきい値を表示し、超過時にブザーとLEDを動作させます。 .. code-block:: python def monitoring_temp(): global upperTem Cel = temperature() LCD1602.write(0, 0, 'Temp: ') LCD1602.write(0, 1, 'Upper: ') LCD1602.write(6, 0, str(Cel)) LCD1602.write(7, 1, str(upperTem)) time.sleep(0.1) if Cel >= upperTem: GPIO.output(BUZZER_PIN, GPIO.HIGH) GPIO.output(LED_PIN, GPIO.HIGH) else: GPIO.output(BUZZER_PIN, GPIO.LOW) GPIO.output(LED_PIN, GPIO.LOW) 9. **メイン処理** ジョイスティックボタン押下でモードを切り替え、しきい値調整モードと監視モードを行き来します。 .. code-block:: python try: lastState = GPIO.input(JOY_BTN_PIN) stage = 0 while True: currentState = GPIO.input(JOY_BTN_PIN) if currentState == GPIO.HIGH and lastState == GPIO.LOW: stage = (stage + 1) % 2 time.sleep(0.1) LCD1602.clear() lastState = currentState if stage == 1: upper_tem_setting() else: monitoring_temp() 10. **終了処理** Ctrl+C終了時にGPIOとSPIを解放し、LCDをクリアします。 .. code-block:: python except KeyboardInterrupt: pass finally: LCD1602.clear() GPIO.cleanup() spi.close()