Raspberry Pi 3でpythonを使い暗くなったらLEDを光らせる!

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はじめに

「優しいIT」という理念の基、ITコンサルタントをしている亀井亮介と申します!
現在、仕事では要求分析・要件定義を中心に上流工程をしていますが、プログラムも書きます!
優しいIT活動の一環として「教育用ようにプログラミング可能なPCを安価に提供する」理念の「Raspberry Pi 3(通称ラズパイ)」の紹介をします!

今回は、暗くなったらLEDを光らせます!防犯装置や農作物の光の管理に応用できそうですね!
ラズパイマガジン-2016年8月号 特集1 電子工作12の基本パターン ②暗くなったらLEDを点灯するを参考にしていますが、だいぶアレンジしています。
(ラズパイマガジンでは暗さの閾値を半固定抵抗を使っていますが、こちらはA/Dコンバータを使い明るさを取得し、プログラムの引数で閾値を設定しています。)

手順

  1. 配線
  2. プログラム illuminance_led.py
  3. プログラムを動かす

1. 配線

回路の写真を参考までに、こんな感じというイメージになれば
Raspberry Pi 3でpythonを使い暗くなったらLEDを光らせる!回路.jpg

動画にもしました
動画解説クリック→

テキスト版
ラズパイ側から

  • ラズパイ 1番ピン(3.3V) - ADコンバーター 8 Vdd - 照度センサー 左側
  • ラズパイ 19番ピン(MOSI) - ADコンバーター 5 MOSI
  • ラズパイ 21番ピン(MISO) - ADコンバーター 6 MISO
  • ラズパイ 23番ピン(SCLK) - ADコンバーター 7 CLK
  • ラズパイ 24番ピン(CE0) - ADコンバーター 1 CS
  • ラズパイ 6番ピン(GND) - ADコンバーター 4 Vss
  • ラズパイ 16番ピン(GPIO23) - LEDのプラス側 - LEDのマイナス側 - 抵抗(100Ω)

ADコンバーターから(差分だけ)

  • ADコンバーター 2番ピン(CH0) - 照度センサー 右側 - 抵抗(10kΩ) - GND

2. プログラム illuminance_led.py

GitHubにソースをアップしているので、お好きにお使いください。

gitでcloneする
$ git clone https://github.com/RyosukeKamei/raspberrypi3.git
illuminance_led.py
# GPIOを制御するライブラリ
import wiringpi
# タイマーのライブラリ
import time
# 引数取得
import sys

# GPIO定義 LED
led1_pin = 23 # 16番端子

# GPIO初期化
wiringpi.wiringPiSetupGpio()
wiringpi.pinMode( led1_pin, 1 )

# MCP3002(A/Dコンバータ)を接続したチャンネルを指定
SPI_CH = 0

# 読み込み対象のMCP3002(A/Dコンバータ)のアナログ入力チェンネルを指定
READ_CH = 0

# 明るさの閾値を引数指定
param = sys.argv
set_illuminance = int(param[1])

# SPI初期化
wiringpi.wiringPiSPISetup( SPI_CH, 1000000 )

while True:
    # LEDを消灯
    wiringpi.digitalWrite( led1_pin, 0 )

    # MCP3002(A/Dコンバータ)に送るデータを作成
    buffer = 0x6800 | ( 0x1800 * READ_CH )
    buffer = buffer.to_bytes( 2, byteorder='big' )

    # SPIを使ってCH0の値を取得
    wiringpi.wiringPiSPIDataRW( SPI_CH, buffer )

    # 値が2バイトに分かれて送られるので、1つの値にまとめる
    illuminance_value = ( buffer[0] * 256 + buffer[1] ) & 0x3ff

    # 明るさの閾値と照度を出力
    print ("明るさのしきい値 : " + str(set_illuminance) )
    print ("照度 : " + str(illuminance_value) )

    # 明るさの基準値を超えたら「明るい」下回ったら「暗い」と表示
    if ( illuminance_value > set_illuminance ):
        print ("明るいのでLEDを消灯")
        wiringpi.digitalWrite( led1_pin, 0 )
    else:
        print ("暗いのでLEDを点灯")
        wiringpi.digitalWrite( led1_pin, 1 )

    # 1秒ずつ検出
    time.sleep(1)

3. プログラムを動かす

動かしている様子を動画に収めました。
動画解説クリック→

明るさの閾値を500に設定
$ sudo python3 illuminance_led.py 500

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