MicroPythonに温度センサー(アナログ)を接続する: xshige's beta notes

2020年1月25日 (土)

MicroPythonに温度センサー(アナログ)を接続する

2020/1/25+

MicroPython Temperature Sensor(Analog)

概要

MicroPythonに温度センサー(アナログ)を接続する方法について説明する。 microbitのMicroPythonと他のMicroPythonで方法が異なるので、２つに分けて説明する。ここでは、linux環境でのインストール方法について説明する。

準備

(1)microbit-MicroPython用ツール(ufs)のインストール


  pip install microfs
  pip install --no-cache --upgrade micro

(2)他のMicroPython用ツール(ampy)のインストール
AMPY_PORTは、自分の環境に合わせる。


  pip install adafruit-ampy
  export AMPY_PORT=/dev/ttyUSB0
  export AMPY_BAUD=115200

(3)piccomのインストール MicroPyhonのコンソールとして使用する。


  sudo apt-get install piccom

以上のうち、exportしているものは、.bashrcに登録することを勧める。

microbit MicroPythonの場合

microbit+Grove_ShieldのSlot[P0/P14]に温度センサー(アナログ)を接続する。


  # サンプルログラムの書き込み
  ufs tempe_ana.py main.py

  # 書き込みが終わったら[reset]を押してプログラムを起動する。

サンプルプログラム
tempe_ana.py


  from microbit import *

  import math

  def a2tempe(a):
     B = 4275 # v1.2 (B value of the thermistor)
     # B = 3975 # v1.0 (B value of the thermistor)
     R0 = 100000 #  R0 = 100k
     #
     R = 1023.0/a-1.0
     R = R0*R
     # convert to temperature via datasheet
     tempe  = 1.0/(math.log(R/R0)/B+1/298.15)-273.15
     return tempe

  while True:
     print(a2tempe(pin0.read_analog()))
     display.scroll(a2tempe(pin0.read_analog()))
     sleep(100)

Nucleo_F446REのMicroPythonの場合

Nucleo_F446RE + Grove_SheildのAnalog_Slot(A2/A1)に温度センサー(アナログ)を接続する。


  # サンプルプログラムをフラッシュに書き込む
  ampy put mp_tempe_ana.py /flash/main.py

  # 書き込みが終わったら[reset]を押してプログラムを起動する

  picocom /dev/ttyACM0 -b115200
  #[reset]を押して再起動する

  # 以下、出力ログ
  17.24823
  17.12119
  17.30469
  17.41757
  17.31879
  17.48816
  17.36115
  17.30469
  17.30469
  Ctrl-C

サンプルプログラム
mp_tempe_ana.py


  from pyb import ADC
  import machine

  import time
  import math

  # use A1 for analog input (Nucleo_F446RE)
  adc = ADC(machine.Pin('A1'))

  def a2tempe(a):
     B = 4275 # v1.2 (B value of the thermistor)
     # B = 3975 # v1.0 (B value of the thermistor)
     R0 = 100000 #  R0 = 100k
     #
     # R = 4095.0/a-1.0
     vcnv = 4095*5/3.3
     R = vcnv/a-1.0
     R = R0*R
     # convert to temperature via datasheet
     tempe  = 1.0/(math.log(R/R0)/B+1/298.15)-273.15
     return tempe

  while True:
     a1 = adc.read()
     print(a2tempe(a1))
     time.sleep(0.5)

センサーには、v1.2とv1.0の２種類が存在するので、バージョンによってＢの値を変更すること。
オリジナルのarduinoのサンプルプログラムから、 ADCのレンジが0-1023から0-4095に変更になり電圧が5Vから3.3Vに変更になったので、それに対応した修正を入れた。計算式が理解できていないので、間違っている可能性があるがとりあえず、それらしい数字(温度)が出ている。

使用するボードのADC(Analog Digital Converter)の仕様確認方法

同じMicroPythonといえども、ＡＤＣのボード仕様に依存しているので、実際のところ仕様が分かりにくい。その場合、Grove-Rotary_Angle_Sensorなどを単なるボリュームとして使用して、ゼロとフルボリュームのときの ADCの出力結果を確認する。たとえば、MicroBitではフルボリュームでは1023(@3.3V)になり、F446REでは、3000(@3.3V)くらいの値になる。このように仕様を確認して、必要があればプログラムを、それに合わせて仕様変更する。