Analoge Sensoren Meten op Raspberry Pi Zonder Native ADC

De Raspberry Pi mist ingebouwde analoge ingangen, toch hoeft dat het uitlezen van analoge sensoren niet te verhinderen. Door een paar weerstanden en een condensator te combineren, kunt u een simpele stap-respons-techniek gebruiken om weerstand te bepalen – ideaal voor potentiometers, fotoweerstanden, thermistoren, en meer.

Achtergrond

Deze aanpak, gepopulariseerd door Adafruit's tutorials en aangepast in de Raspberry Pi Cookbook, meet de tijd die een condensator nodig heeft om op te laden boven een drempel. De GPIO-pins van de Raspberry Pi kunnen het moment detecteren dat de spanning ~1,65 V overschrijdt, zodat u de weerstand van een aangesloten variabele weerstand kunt afleiden.

Wat u nodig hebt

• Standaard breadboard en draadbrugjes
• 10 kΩ trimmer (potentiometer)
• 2 × 1 kΩ weerstanden
• 220 nF condensator

Python-code

import RPi.GPIO as GPIO import time GPIO.setmode(GPIO.BCM) # Pin-toewijzingen A_PIN = 18 # Condensator ontladen/laden controle B_PIN = 23 # Spanning-drempel detectie def discharge(): GPIO.setup(A_PIN, GPIO.IN) GPIO.setup(B_PIN, GPIO.OUT) GPIO.output(B_PIN, False) time.sleep(0.005) def charge_time(): GPIO.setup(B_PIN, GPIO.IN) GPIO.setup(A_PIN, GPIO.OUT) count = 0 GPIO.output(A_PIN, True) while not GPIO.input(B_PIN): count += 1 return count def analog_read(): discharge() return charge_time() try: while True: print(analog_read()) time.sleep(1) except KeyboardInterrupt: GPIO.cleanup() 

Het uitvoeren van het script produceert output vergelijkbaar met:

$ sudo python pot_step.py 101 210 101 623 435 367 728 610 512 314 317 0 

De metingen fluctueren tussen ongeveer 10 en 170 als u de potentiometer-knop draait, wat de variabele weerstand weerspiegelt.

Hoe het Werkt

De techniek berust op de RC-oplaadcurve. Wanneer de condensator verbonden is met de variabele weerstand, stijgt de spanning exponentieel. De GPIO-pin registreert een logische high zodra de condensatorspanning de invoer-drempel (~1,65 V) overschrijdt. De verstreken tijd – geteld in lusiteraties – correleert direct met de weerstand: lagere weerstand betekent snellere lading, wat een kleinere telling oplevert.

Omdat de Pi geen analoge-naar-digitale converter heeft, omzeilt deze timing-methode die beperking, en biedt een kosteneffectieve en betrouwbare manier om een breed scala aan analoge sensoren uit te lezen.