注釈

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2.1.7 可変抵抗器(MCP3008)

注釈

キットのバージョンによって ADC0834 または MCP3008 が含まれている場合があります。自分のキットを確認し、該当するセクションを参照してください。

はじめに

ADC 機能はアナログ信号をデジタル値に変換するために使用されます。この実験では MCP3008 ADC チップを使用して変換を行います。可変抵抗器を使用して可変電圧を生成し、その変化を MCP3008 がデジタル値に変換し、Raspberry Pi で読み取って処理します。

必要な部品

このプロジェクトで必要な部品は以下の通りです。

../_images/list2_2.1.4_potentiometer.png

部品を一式そろえたキットを購入すると便利です。リンクはこちら：

名称	キット内の数量	リンク
Raphael Kit	337	Raphael Kit

個別に購入する場合は以下のリンクを参照してください。

部品名	購入リンク
GPIO拡張ボード	購入
ブレッドボード	購入
ジャンパーワイヤー	購入
抵抗器	購入
LED	購入
ポテンショメータ	購入
MCP3008	-

回路図

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

../_images/schematic_2.1.7_potentiometer_mcp3008.png

実験手順

ステップ 1: 回路を組み立てます。

注釈

図の位置を参考にチップを配置してください。チップの溝が左側になるように置いてください。

ステップ 2: コードファイルを開きます。

cd ~/raphael-kit/nodejs/

ステップ 3: コードを実行します。

sudo node potentionmeter-2.js

コードを実行した後、可変抵抗器のつまみを回すと LED の明るさが変化します。

コード

const Gpio = require('pigpio').Gpio;
const mcpadc = require('mcp-spi-adc');

// MCP3008 チャンネル0 (アナログ入力 CH0) を開く
const adc = mcpadc.openMcp3008(0, { speedHz: 1000000 }, (err) => {
if (err) {
    console.error("ADC チャンネルを開けませんでした:", err);
    process.exit(1);
}

console.log("MCP3008 チャンネル0が正常に開かれました。");

// GPIO22 の LED を PWM 出力モードで初期化
const led = new Gpio(22, { mode: Gpio.OUTPUT });

// 100ms ごとに ADC 値を読み取り LED の明るさを更新
setInterval(() => {
    adc.read((err, reading) => {
    if (err) {
        console.error("ADC 読み取りエラー:", err);
        return;
    }

    // 浮動小数値 (0.0～1.0) を PWM 範囲 (0～255) に変換
    const pwmVal = Math.round(reading.value * 255);

    console.log(`現在のアナログ値: ${pwmVal}`);

    // PWM を使って LED の明るさを更新
    led.pwmWrite(pwmVal);
    });
}, 100);
});

コード解説

const Gpio = require('pigpio').Gpio;

pigpio モジュールをインポートし、正確な PWM と GPIO 制御を可能にします。

const mcpadc = require('mcp-spi-adc');

mcp-spi-adc ライブラリをインポートし、SPI インターフェースを介して MCP3008 ADC と通信します。

const adc = mcpadc.openMcp3008(0, { speedHz: 1000000 }, (err) => {
    if (err) {
        console.error("ADC チャンネルを開けませんでした:", err);
        process.exit(1);
    }
});

MCP3008 のアナログ入力チャンネル0 を初期化します。 SPI 通信速度は 1 MHz に設定されています。初期化に失敗した場合、エラーログを出力して終了します。

const led = new Gpio(22, { mode: Gpio.OUTPUT });

Raspberry Pi の GPIO22 番ピンを出力として設定し、PWM 制御で LED の明るさを変更するために使用します。

setInterval(() => {
    adc.read((err, reading) => {
        if (err) {
            console.error("ADC 読み取りエラー:", err);
            return;
        }

        const pwmVal = Math.round(reading.value * 255);
        console.log(`現在のアナログ値: ${pwmVal}`);
        led.pwmWrite(pwmVal);
    });
}, 100);

100ミリ秒ごとに MCP3008 チャンネル0 のアナログ値を読み取ります。 ADC は 0.0 ～ 1.0 の範囲で正規化された浮動小数点値を返します。この値を 0 ～ 255 の範囲に変換し、 pwmWrite() を使用して GPIO22 に出力して LED の明るさを制御します。PWM 値はコンソールにも表示されます。