注釈

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レッスン07: 赤外線速度センサーモジュール

このレッスンでは、Raspberry Piとシンプルなセンサーを使用して回転速度を測定する方法を学びます。デジタル入力センサーをGPIOピン17に接続し、その状態変化をPythonで監視します。特定の時間内にセンサーの作動回数をカウントすることで、1秒あたりの回転数（RPS）を計算することに焦点を当てます。Python関数を作成して、このデータを正確にキャプチャし、測定可能な速度に変換します。この実践的なプロジェクトは、Raspberry Piを使用した現実のデータ収集と分析のシンプルでありながら実用的な入門編で、応用Pythonプログラミングやハードウェアインターフェースに興味のある初心者に最適です。

必要なコンポーネント

このプロジェクトでは、以下のコンポーネントが必要です。

一式揃ったキットを購入すると便利です。リンクはこちら:

Name	ITEMS IN THIS KIT	LINK
Universal Maker Sensor Kit	94	Universal Maker Sensor Kit

以下のリンクから個別に購入することもできます。

Component Introduction	Purchase Link
Raspberry Pi 5	-
赤外線速度センサーモジュール	購入
TTモーター	-
ブレッドボード	購入

配線

コード

from gpiozero import DigitalInputDevice
from time import time

# Initialize the sensor
sensor = DigitalInputDevice(17)  # Assuming the sensor is connected to 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:
            # Detect a transition from inactive to active state
            steps += 1
        last_state = current_state

    # Calculate RPS
    rps = steps / steps_per_revolution
    return rps

# Example usage
print("Measuring RPS...")

try:
    while True:
        rps = calculate_rps()  # Default sampling for 1 second
        print(f"RPS: {rps}")
except KeyboardInterrupt:
    # Safely exit the program when a keyboard interrupt is detected
    pass

コード解析

ライブラリのインポート

スクリプトは、センサーとの対話のためにgpiozeroから DigitalInputDevice を、時間管理のために time をインポートすることから始まります。
```
from gpiozero import DigitalInputDevice
from time import time
```
センサーの初期化

DigitalInputDevice``オブジェクトの ``sensor がGPIOピン17に接続されて作成されます。この設定では、デジタルセンサーがGPIO17に接続されていることを前提としています。
```
sensor = DigitalInputDevice(17)
```

``calculate_rps``関数の定義

この関数は、回転体の1秒あたりの回転数（RPS）を計算します。
``sample_time``は、センサーの出力がサンプリングされる秒数を表します。
``steps_per_revolution``は、1回転あたりのセンサーの作動回数を示します。
関数は、サンプル時間内のステップ（センサーの作動回数）をカウントするためにwhileループを使用します。
非アクティブ状態からアクティブ状態への遷移を検出し、それに応じて steps カウントを増加させます。
RPSは、ステップ数を steps_per_revolution で割ったものとして計算されます。

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:
            # Detect a transition from inactive to active state
            steps += 1
        last_state = current_state

    # Calculate RPS
    rps = steps / steps_per_revolution
    return rps

メインループの実行
- 次にスクリプトは、 calculate_rps を呼び出してRPSを計算し、出力する連続ループに入ります。
- ループはキーボード割り込み（Ctrl+C）が検出されるまで無期限に実行されます。
- ``try-except``ブロックを使用して割り込みを適切に処理し、安全に終了できるようにします。
```
try:
    while True:
        rps = calculate_rps()  # Default sampling for 1 second
        print(f"RPS: {rps}")
except KeyboardInterrupt:
    pass
```