Raspberry Piで電子工作【LED + スイッチ】

#概要
Raspberry Pi（以下、ラズパイ）を使ってLEDの明るさを変えてみたり、スイッチでLEDをON/Offしてみたりといった簡単な電子工作を行いたいと思います。

#参考文献
日経BPラズパイマガジン2019年6月号

#環境
前提条件として、Raspbianインストール済みのラズパイを用意。
この記事で紹介するプログラムはPython3.7で動作確認を行なっています。

##ライブラリ
ラズパイから電子パーツを制御するために「pigpio」というライブラリを利用します。まず、常駐プログラムのpigpiodを動作させておく必要があります

sudo systemctl enable pigpiod
sudo systemctl start pigpiod

もし、pigpioがインストールされていない場合は、
sudo apt-get install pigpio python-pigpio python3-pigpioでインストールしてください。

上記のコマンドを１度実行しておけば、次のラズパイの起動時からは自動的にpigpioの常駐プラグラムが実行されます、

#サンプル１：PWMでLEDの明るさを変えてみる
チュートリアル等でよく見かけるLEDをチカチカさせるプログラムに少し手を加えてみました。以下のプログラムを実行するとON/OFFの２段階だけではなく、明るさを少しずつ変えていくことができます。

import pigpio
import time

# 使用するGPIOピンの定義
PIN = [17, 27]

pi = pigpio.pi()
 
# GPIOピンの設定
for i in range(2):
    pi.set_mode(PIN[i], pigpio.OUTPUT)
    pi.write(PIN[i], pigpio.LOW)
    pi.set_PWM_frequency(PIN[i], 50)
    pi.set_PWM_range(PIN[i], 100)

# デューティー比が上限値もしくは下限値に達した場合に、増減を切り替えるための関数
def get_increment(duty, increment):
    if (duty == 5 and increment < 0)or (duty == 95 and increment > 0) :
        increment = increment * -1
    return increment    

# デューティー比の初期値
duties = [5, 95]
# デューティー比の増減幅
increments = [5, 5]

while True:
    for i in range(2):
        increment = get_increment(duties[i], increments[i])
        duty = duties[i] + increment
        pi.set_PWM_dutycycle(PIN[i], duty)
　　　　　# デューティー比と増減幅を上書き
        duties[i] = duty
        increments[i] = increment
        time.sleep(0.1)

サンプル2：スイッチでLEDのON/OFFを切り替える

タクトスイッチを使ってLEDのON/OFFを切り替えてみたいと思います。今回スイッチの接続にプルアップ抵抗を使用しているため、入力値としては常時1、スイッチが押された時に0となります。

import pigpio
import time

# 使用するGPIOピンの定義
LED_RED = 27  
LED_YEL = 17 
SW_RED = 22
SW_YEL = 23

# 現在のLEDの状態を保持する変数
red_state = 0;
yel_state = 0;

pi = pigpio.pi()

# GPIOピンの設定と初期化
pi.set_mode(LED_RED, pigpio.OUTPUT)
pi.set_mode(LED_YEL, pigpio.OUTPUT)
pi.set_mode(SW_RED, pigpio.INPUT)
pi.set_mode(SW_YEL, pigpio.INPUT) 
pi.set_pull_up_down(SW_RED, pigpio.PUD_UP) 
pi.set_pull_up_down(SW_YEL, pigpio.PUD_UP)
pi.write(LED_RED, pigpio.LOW)
pi.write(LED_YEL, pigpio.LOW)

while True:
    # スイッチのピンの読み取り
    sw_red = pi.read(SW_RED)
    sw_yel = pi.read(SW_YEL)
    # スイッチが押されたらLEDのON/OFFを切り替える
    if sw_red == 0:
        if red_state == 0:
            pi.write(LED_RED, pigpio.HIGH)
            red_state = 1
        else:
            pi.write(LED_RED, pigpio.LOW)
            red_state = 0
    if sw_yel == 0:
        if yel_state == 0:
            pi.write(LED_YEL, pigpio.HIGH)
            yel_state = 1
        else:
            pi.write(LED_YEL, pigpio.LOW)
            yel_state = 0
    time.sleep(0.5)

回路

最終的な回路はこんな感じになります