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2.2.1 フォトレジスタ (MCP3008)

注釈

../_images/mcp3008_and_adc0834.jpg

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。自分のキットに対応するセクションに従ってください。

概要

フォトレジスタは周囲の光強度を測定するために広く使用される部品です。 昼と夜を判別し、ナイトランプなどの光制御機能を実現できます。 このプロジェクトは可変抵抗器を使ったものと非常によく似ており、電圧変化によって光を検出します。

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_2.2.1_photoresistor.png

キット一式を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

Raphael Kit

個別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

MCP3008

-

フォトレジスタ

購入

回路図

../_images/schematic_2.2.1_photoresistor_mcp3008.png

実験手順

ステップ 1: 回路を組み立てます。

../_images/july24_2.2.1_photoresistor_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 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: コードのフォルダに移動します。

cd ~/raphael-kit/python

ステップ 4: 実行ファイルを実行します。

sudo python3 2.2.1-2_photoresistor.py

コードを実行すると、フォトレジスタが感知した光の強さに応じて 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

#!/usr/bin/env python3

import RPi.GPIO as GPIO
import spidev
import time

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
    r = spi.xfer2([1, (8 + channel) << 4, 0])
    value = ((r[1] & 3) << 8) | r[2]
    return value

try:
    while True:
        analogVal = read_adc(0)
        print(f"value = {analogVal}")
        duty_cycle = analogVal * 100 / 1023
        pwm.ChangeDutyCycle(duty_cycle)
        time.sleep(0.2)
except KeyboardInterrupt:
    pass
finally:
    pwm.stop()
    GPIO.cleanup()
    spi.close()

コード解説

  1. 必要なライブラリをインポート:

    • RPi.GPIO: GPIO 制御と PWM 信号生成用

    • spidev: MCP3008 ADC との SPI 通信用

    • time: タイミング処理用

  2. GPIO22 を PWM 出力用に設定し、1000Hz で PWM を初期化。初期デューティ比は 0%。

  3. MCP3008 (バス0, CE0) を使用する SPI 通信を設定し、通信速度を 1MHz に設定。

  4. read_adc(channel) 関数で MCP3008 の指定チャネルからアナログ値を取得。3バイトを送信して 10ビット (0–1023) の値を得る。

  5. メインループでは:

    • チャネル0からアナログ入力を読み取り

    • その値をデューティ比 (0–100%) に変換

    • pwm.ChangeDutyCycle() で LED の明るさを調整

    • 0.2 秒ごとに更新

  6. Ctrl+C で終了すると、PWM と GPIO を停止・解放し、SPI インターフェースを閉じる。