【ラズパイ】ADコンバーターMCP3008の使い方【SPI通信】

つかうもの

はじめに、この記事でつかうものをご紹介いたします。

ラズパイ

ラズパイは、Raspberry Pi zero WHを使用しましたが、お好きなラズパイで構いません。

MCP3008

8chで10bitの分解能のADコンバーターMCP3008です。

12bit分解能のMCP3208でも同様にお使いいただけます。

アナログセンサ

ADコンバーターでアナログ電圧を読み取らせるために、温度センサTMP36を使用しました。

他のアナログセンサでも構いませんし、抵抗を使って分圧して電圧を作ってもらっても構いません。

その他の電子部品

その他、ブレッドボードやジャンプワイヤをお持ちでない方は、揃えておくと便利です。

また、ラズパイとブレッドボードを接続するには、オスメスの長めのジャンプワイヤーが必須となります。

ラズパイとMCP3008の配線

ラズパイとMCP3008を次のように配線します。

MCP3008	名称	ラズパイ物理番号	ラズパイ名称
9	DGND	6	GND
10	CS/SHDN	24	CS0 (GPIO 8)
11	Din	19	MOSI (GPIO 10)
12	Dout	21	MISO (GPIO 9)
13	CLK	23	SCLK (GPIO 11)
15	Vref	17	3.3V
16	Vdd	1	3.3V

ブレッドボードとジャンプワイヤを使って次のように接続しました。

ラズパイとMCP3008の接続のようす

ラズパイとMCP3008でアナログ電圧を読み取るプログラム

それでは実際に、ラズパイとMCP3008でアナログ電圧を読み取ってみましょう。温度センサTMP36の電圧を読み取ってみます。

次は、そのプログラム例です:

# -*- coding:utf-8 -*-
import time
import spidev

Vref = 3.334  # 電圧をテスターで実測する

spi = spidev.SpiDev()

spi.open(0, 0)  # bus0,cs0
spi.max_speed_hz = 100000  # 100kHz 必ず指定する


def readAdc(channel):
    adc = spi.xfer2([1, (8 + channel) << 4, 200])
    data = ((adc[1] & 3) << 8) + adc[2]
    return data


def convertVolts(data, vref):
    volts = (data * vref) / float(1023)
    return volts


def convertTemp(volts):
    temp = (volts - 0.75) / 0.01 + 25.0
    return temp


if __name__ == '__main__':
    try:
        while True:
            data = readAdc(channel=0)
            volts = convertVolts(data, Vref)
            temp = convertTemp(volts)
            print("CH0 volts: {:.2f}".format(volts))
            print("temp : {:.2f}".format(temp))

            # data = readAdc(channel=1)
            # volts = convertVolts(data, Vref)
            # print("CH1 volts: {:.2f}".format(volts))

            time.sleep(2)

    except KeyboardInterrupt:
        spi.close()

注意点としまして、サンプリングレートを明示してあげないと、うまく動作せず正しいデータが取り出せませんでした。また、MCP3008のサンプリングレートはVddが5Vのとき最大で200ksps、2.7Vの時では75kspsまでです。今回Vddは3.3Vなので、サンプリングレートを100kspsに設定しました。

プログラム内で使われている spi.xfer2 関数などの詳しくは、次の記事をご参考ください。

また、温度センサTMP36の使い方は、こちらをご参考ください。