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Lezione 07: Modulo Sensore di Velocità Infrarosso

In questa lezione, imparerai come misurare la velocità rotazionale usando un Raspberry Pi e un sensore semplice. Collegheremo un sensore di input digitale al pin GPIO 17 e useremo Python per monitorare i suoi cambiamenti di stato. L’obiettivo sarà calcolare i giri al secondo contando le attivazioni del sensore durante un periodo di tempo specifico. Scriverai una funzione Python per catturare accuratamente questi dati e convertirli in una velocità misurabile. Questo progetto pratico è un’introduzione semplice ma pratica alla raccolta e all’analisi dei dati nel mondo reale con Raspberry Pi, ideale per principianti interessati alla programmazione Python applicata e all’interazione con l’hardware.

Componenti Necessari

Per questo progetto, abbiamo bisogno dei seguenti componenti.

È decisamente conveniente acquistare un kit completo, ecco il link:

Nome	ARTICOLI IN QUESTO KIT	LINK
Kit Sensori Universale per Makers	94	Universal Maker Sensor Kit

Puoi anche acquistarli separatamente dai link qui sotto.

Introduzione al Componente	Link Acquisto
Raspberry Pi 5	ACQUISTA
Modulo Sensore di Velocità a Infrarossi	ACQUISTA
Motore TT	-
Breadboard	ACQUISTA

Cablaggio

Codice

from gpiozero import DigitalInputDevice
from time import time

# Inizializza il sensore
sensor = DigitalInputDevice(17)  # Supponendo che il sensore sia collegato al GPIO17

def calculate_rps(sample_time=1, steps_per_revolution=20):
    """
    Calculate Revolutions Per Second (RPS)

    :param sample_time: Sampling time in seconds
    :param steps_per_revolution: Number of steps in each complete revolution
    :return: Revolutions per second
    """
    start_time = time()
    end_time = start_time + sample_time
    steps = 0
    last_state = False

    while time() < end_time:
        current_state = sensor.is_active
        if current_state and not last_state:
            # Rileva una transizione da stato inattivo a attivo
            steps += 1
        last_state = current_state

    # Calcola RPS
    rps = steps / steps_per_revolution
    return rps

# Esempio di utilizzo
print("Measuring RPS...")

try:
    while True:
        rps = calculate_rps()  # Campionamento predefinito per 1 secondo
        print(f"RPS: {rps}")
except KeyboardInterrupt:
    # Uscita sicura dal programma quando si rileva un'interruzione da tastiera
    pass

Analisi del Codice

Importazione delle Librerie

Lo script inizia importando DigitalInputDevice da gpiozero per l’interazione con il sensore e time per la gestione del tempo.
```
from gpiozero import DigitalInputDevice
from time import time
```
Inizializzazione del Sensore

Un oggetto DigitalInputDevice denominato sensor è creato, collegato al pin GPIO 17. Questa configurazione presuppone che il sensore digitale sia collegato al GPIO17.
```
sensor = DigitalInputDevice(17)
```

Definizione della Funzione calculate_rps

Questa funzione calcola le Rivoluzioni Per Secondo (RPS) di un oggetto rotante.
sample_time è la durata in secondi durante la quale l’uscita del sensore viene campionata.
steps_per_revolution rappresenta il numero di attivazioni del sensore per ogni rivoluzione completa.
La funzione utilizza un ciclo while per contare il numero di passi (attivazioni del sensore) entro il tempo di campionamento.
Rileva le transizioni da stati inattivi ad attivi e incrementa il conteggio dei steps di conseguenza.
RPS viene calcolato come il numero di passi diviso per steps_per_revolution.

def calculate_rps(sample_time=1, steps_per_revolution=20):
    """
    Calculate Revolutions Per Second (RPS)

    :param sample_time: Sampling time in seconds
    :param steps_per_revolution: Number of steps in each complete revolution
    :return: Revolutions per second
    """
    start_time = time()
    end_time = start_time + sample_time
    steps = 0
    last_state = False

    while time() < end_time:
        current_state = sensor.is_active
        if current_state and not last_state:
            # Rileva una transizione da stato inattivo a attivo
            steps += 1
        last_state = current_state

    # Calcola RPS
    rps = steps / steps_per_revolution
    return rps

Esecuzione del Ciclo Principale
- Lo script entra quindi in un ciclo continuo dove chiama calculate_rps per calcolare e stampare le RPS.
- Il ciclo si esegue indefinitamente fino a quando non viene rilevato un’interruzione da tastiera (Ctrl+C).
- Un blocco try-except è utilizzato per gestire l’interruzione in modo grazioso, permettendo un’uscita sicura.
```
try:
    while True:
        rps = calculate_rps()  # Campionamento predefinito per 1 secondo
        print(f"RPS: {rps}")
except KeyboardInterrupt:
    pass
```