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応じて ADC0834 または MCP3008 が含まれています。 お手持ちのバージョンに対応する章をご参照ください。
概要
フォトレジスタが光を検知するのと同様に、サーミスタは温度に応じて抵抗値が変化する部品です。 これを利用することで、例えば温度制御や高温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。
キット一式で購入すると便利です。リンクはこちら：
名称 |
キット内数量 |
リンク |
|---|---|---|
Raphael Kit |
337 |
個別に購入することもできます。以下のリンクをご参照ください。
部品紹介 |
購入リンク |
|---|---|
- |
回路図
T-Board 名 |
physical |
WiringPi |
BCM |
|---|---|---|---|
SPICE0 |
pin24 |
10 |
8 |
SPIMOSI |
pin19 |
12 |
10 |
SPIMISO |
pin21 |
13 |
9 |
SPISCLK |
pin23 |
14 |
11 |
実験手順
ステップ 1: 回路を組み立てます。
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）。すでに設定済みの場合は省略可能です。
ステップ 3: コードがあるフォルダに移動します。
cd ~/raphael-kit/python-pi5
ステップ 4: 実行します。
sudo python3 2.2.2-2_Thermistor_zero.py
コードを実行すると、サーミスタが周囲温度を検知し、計算結果が画面に表示されます。
警告
RuntimeError: Cannot determine SOC peripheral base address エラーが表示された場合は 「gpiozero」が動作しない場合。 を参照してください。
コード
注釈
以下のコードは 修正／リセット／コピー／実行／停止 が可能です。
その前に raphael-kit/python-pi5 のソースコードパスに移動してください。変更後、直接実行して結果を確認できます。
#!/usr/bin/env python3
# -*- coding: utf-8 -*-
import spidev
import time
import math
# Initialize SPI for MCP3008 (Bus 0, CE0)
spi = spidev.SpiDev()
spi.open(0, 0) # Bus 0, Device 0 (CE0)
spi.max_speed_hz = 1000000 # 1 MHz
def read_adc(channel):
"""
Read analog value from MCP3008 channel (0–7)
"""
if channel < 0 or channel > 7:
return -1
# MCP3008 communication format
adc = spi.xfer2([1, (8 + channel) << 4, 0])
value = ((adc[1] & 0x03) << 8) | adc[2]
return value
try:
while True:
# Read analog value from CH0 of MCP3008
analogVal = read_adc(0)
# Convert to voltage (3.3V reference)
Vr = 3.3 * analogVal / 1023.0
# Calculate thermistor resistance
Rt = 10000.0 * Vr / (3.3 - Vr)
# Calculate temperature in Kelvin using the Steinhart–Hart approximation
tempK = 1.0 / (((math.log(Rt / 10000.0)) / 3950.0) + (1.0 / (273.15 + 25.0)))
# Convert to Celsius and Fahrenheit
Cel = tempK - 273.15
Fah = Cel * 1.8 + 32
# Print the temperature
print('Celsius: %.2f °C Fahrenheit: %.2f °F' % (Cel, Fah))
# Wait before next reading
time.sleep(0.2)
except KeyboardInterrupt:
spi.close()
コード解説
spidevモジュールで MCP3008 と通信し、timeモジュールで待機処理を、mathモジュールで温度計算に必要な対数計算を行います。#!/usr/bin/env python3 # -*- coding: utf-8 -*- import spidev import time import math
MCP3008 をバス 0、デバイス 0 (CE0) で初期化し、SPI クロック速度を 1 MHz に設定します。
# Initialize SPI for MCP3008 (Bus 0, CE0) spi = spidev.SpiDev() spi.open(0, 0) # Bus 0, Device 0 (CE0) spi.max_speed_hz = 1000000 # 1 MHz
指定した MCP3008 チャンネル (0～7) からアナログ値を読み取る関数
read_adc()を定義しています。SPI を使用し、10 ビット整数 (0～1023) を返します。def read_adc(channel): """ Read analog value from MCP3008 channel (0–7) """ if channel < 0 or channel > 7: return -1 # MCP3008 communication format adc = spi.xfer2([1, (8 + channel) << 4, 0]) value = ((adc[1] & 0x03) << 8) | adc[2] return value
無限ループで CH0 のサーミスタ値を取得し、電圧 (3.3V 基準) に変換、その後抵抗値に変換します。 ステインハート・ハート式を使用して絶対温度 (K) を計算し、摂氏 (°C) および華氏 (°F) に変換して表示します。 0.2 秒ごとに更新します。
try: while True: # Read analog value from CH0 of MCP3008 analogVal = read_adc(0) # Convert to voltage (3.3V reference) Vr = 3.3 * analogVal / 1023.0 # Calculate thermistor resistance Rt = 10000.0 * Vr / (3.3 - Vr) # Calculate temperature in Kelvin using the Steinhart–Hart approximation tempK = 1.0 / (((math.log(Rt / 10000.0)) / 3950.0) + (1.0 / (273.15 + 25.0))) # Convert to Celsius and Fahrenheit Cel = tempK - 273.15 Fah = Cel * 1.8 + 32 # Print the temperature print('Celsius: %.2f °C Fahrenheit: %.2f °F' % (Cel, Fah)) # Wait before next reading time.sleep(0.2)
KeyboardInterrupt(Ctrl+C) を検知するとプログラムを終了し、SPI 接続を閉じてリソースを解放します。except KeyboardInterrupt: spi.close()