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2.1.7 ポテンショメータ (MCP3008)
注釈
キットのバージョンによって ADC0834 か MCP3008 が含まれています。自分のキットに合ったセクションに従ってください。
概要
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。 ポテンショメータを使って可変電圧を生成し、その値を MCP3008 がデジタル値に変換し、Raspberry Pi で読み取り処理を行います。
必要な部品
このプロジェクトでは以下の部品を使用します。
キット一式で購入するのが便利です。リンクはこちら：
名前 |
キット内の部品数 |
リンク |
|---|---|---|
Raphael Kit |
337 |
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 |
|---|---|
- |
回路図
T-Board 名称 |
物理ピン |
WiringPi |
BCM |
|---|---|---|---|
SPICE0 |
pin24 |
10 |
8 |
SPIMOSI |
pin19 |
12 |
10 |
SPIMISO |
pin21 |
13 |
9 |
SPISCLK |
pin23 |
14 |
11 |
GPIO22 |
pin15 |
3 |
22 |
実験手順
ステップ 1: 回路を組み立てます。
注釈
図の配置に従ってチップを正しく配置してください。チップの溝が左側に来るように置いてください。
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 SPI 設定 を参照）。すでに完了している場合はこのステップを省略できます。
ステップ 3: コードファイルを開きます。
cd ~/raphael-kit/python
ステップ 4: 実行します。
sudo python3 2.1.7-2_Potentiometer.py
コードを実行すると、ポテンショメータのつまみを回すことで LED の明るさが変化します。
警告
RuntimeError: Cannot determine SOC peripheral base address というエラーが出た場合は、「gpiozero」が動作しない場合。 を参照してください。
コード
注釈
コードの変更／リセット／コピー／実行／停止 が可能です。
ただしその前に raphael-kit/python ディレクトリに移動してください。
コードを変更した後、直接実行して結果を確認できます。
#!/usr/bin/env python3
import spidev
import time
import RPi.GPIO as GPIO
PWM_PIN = 22
GPIO.setmode(GPIO.BCM)
GPIO.setup(PWM_PIN, GPIO.OUT)
pwm = GPIO.PWM(PWM_PIN, 1000)
pwm.start(0)
spi = spidev.SpiDev()
spi.open(0, 0)
spi.max_speed_hz = 1000000
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
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
try:
while True:
res = read_adc(0)
print('res = %d' % res)
duty_cycle = MAP(res, 0, 1023, 0, 100)
pwm.ChangeDutyCycle(duty_cycle)
time.sleep(0.2)
except KeyboardInterrupt:
pass
finally:
pwm.stop()
GPIO.cleanup()
spi.close()
コード解説
RPi.GPIOは PWM 信号を生成して LED を制御するために使用します。spidevは MCP3008 との SPI 通信に使用します。timeはループの遅延に使用します。import spidev import time import RPi.GPIO as GPIO
GPIO22 を PWM 出力に設定し、1kHz で初期化します。 SPI はバス 0, CE0 で動作し、速度は 1MHz に設定します。
PWM_PIN = 22 GPIO.setmode(GPIO.BCM) GPIO.setup(PWM_PIN, GPIO.OUT) pwm = GPIO.PWM(PWM_PIN, 1000) pwm.start(0) spi = spidev.SpiDev() spi.open(0, 0) spi.max_speed_hz = 1000000
read_adc関数は MCP3008 から指定チャネルのアナログ値を読み取り、10 ビット整数 (0–1023) を返します。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
MAP関数は、ある数値範囲を別の範囲に変換します。ADC 値を PWM デューティ比に変換するために使用されます。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
メインループでは、MCP3008 の CH0 からアナログデータを読み取り、PWM デューティ比 (0–100%) に変換して LED の明るさを制御します。 0.2 秒ごとに更新され、Ctrl+C で終了すると PWM を停止し、GPIO を解放して SPI を閉じます。
try: while True: res = read_adc(0) print('res = %d' % res) duty_cycle = MAP(res, 0, 1023, 0, 100) pwm.ChangeDutyCycle(duty_cycle) time.sleep(0.2) except KeyboardInterrupt: pass finally: pwm.stop() GPIO.cleanup() spi.close()