注釈

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2.2.2 サーミスタ (MCP3008)

注釈

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

フォトレジスタが光を検出できるのと同様に、サーミスタは温度に応じて抵抗値が変化する電子部品です。これを利用して温度制御や熱警報などの機能を実現できます。

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。

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
サーミスター	購入
MCP3008	-

回路図

../_images/schematic_2.2.2_thermistor_mcp3008.png

実験手順

ステップ 1: 回路を組み立てます。

../_images/july24_2.2.2_thermistor_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 2.2.2-2_thermistor.py

コードを実行すると、サーミスタが周囲の温度を検出し、計算結果が画面に表示されます。

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
# -*- coding: utf-8 -*-

import spidev
import time
import math
import RPi.GPIO as GPIO

GPIO.setmode(GPIO.BCM)

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] & 0x03) << 8) | adc[2]
    return value

try:
    while True:
        analogVal = read_adc(0)
        Vr = 3.3 * analogVal / 1023.0
        Rt = 10000.0 * Vr / (3.3 - Vr)
        tempK = 1.0 / (((math.log(Rt / 10000.0)) / 3950.0) + (1.0 / (273.15 + 25.0)))
        Cel = tempK - 273.15
        Fah = Cel * 1.8 + 32
        print('Celsius: %.2f °C  Fahrenheit: %.2f °F' % (Cel, Fah))
        time.sleep(0.2)
except KeyboardInterrupt:
    pass
finally:
    spi.close()
    GPIO.cleanup()

コード解説

必要なライブラリをインポート:
- spidev: MCP3008 との SPI 通信
- time: 遅延処理
- math: Steinhart–Hart 式の対数計算
- RPi.GPIO: GPIO 初期化とクリーンアップ
GPIO を BCM モードに設定し、MCP3008 の SPI (バス0, CE0) を 1MHz で初期化。
read_adc(channel) 関数で MCP3008 の指定チャネル (0–7) からアナログ値を取得し、10ビット値 (0–1023) を返す。
メインループでは:
- チャネル0から電圧値を読み取る
- サーミスタの抵抗値を計算
- Steinhart–Hart 式を用いて温度を計算 (ケルビン → 摂氏 → 華氏)
- 計算結果を 0.2秒ごとに出力
Ctrl+C で停止すると、SPI と GPIO が正しく解放されます。