Lecture de capteurs analogiques avec une broche GPIO

Contrairement à certains autres appareils, le Raspberry Pi n'a pas d'entrées analogiques. Les 17 de ses broches GPIO sont numériques. Ils peuvent produire des niveaux hauts et bas ou lire des niveaux hauts et bas. C'est idéal pour les capteurs qui fournissent une entrée numérique au Pi, mais pas si bon si vous souhaitez utiliser un capteur qui ne le fait pas.

Pour les capteurs qui agissent comme une résistance variable tels que les LDR (Light Dependent Resistors) ou les thermistances (capteurs de température), il existe une solution simple. Il vous permet de mesurer un certain nombre de niveaux à l'aide d'une seule broche GPIO. Dans le cas d'un capteur de lumière, cela vous permet de mesurer différents niveaux de luminosité.

Il utilise un circuit de charge "RC" de base (article Wikipédia) qui est souvent utilisé comme introduction à l'électronique. Dans ce circuit, vous placez une résistance en série avec un condensateur. Lorsqu'une tension est appliquée aux bornes de ces composants, la tension aux bornes du condensateur augmente. Le temps qu'il faut pour que la tension atteigne 63% du maximum est égal à la résistance multipliée par la capacité. Lors de l'utilisation d'une résistance dépendante de la lumière, ce temps sera proportionnel au niveau de lumière. Ce temps est appelé constante de temps :

t =RC où t est le temps, R est la résistance (ohms) et C est la capacité (farads)

L'astuce consiste donc à chronométrer le temps qu'il faut à un point du circuit pour atteindre une tension suffisamment élevée pour s'enregistrer comme « élevé » sur une broche GPIO. Cette tension est d'environ 2 volts, ce qui est assez proche de 63% de 3,3 V à mon goût. Ainsi, le temps qu'il faut au circuit pour changer une entrée GPIO de Low à High est égal à « t ».

Avec une résistance de 10Kohm et un condensateur de 1uF, t est égal à 10 millisecondes. Dans l'obscurité, notre LDR peut avoir une résistance de 1Mohm, ce qui donnerait un temps de 1 seconde. Vous pouvez calculer d'autres valeurs à l'aide d'un calculateur de constante de temps en ligne.

Afin de garantir qu'il y a toujours une résistance entre 3,3 V et la broche GPIO, j'ai inséré une résistance de 2,2 Kohms en série avec le LDR.

Théorie

Voici la séquence des événements :

• Définissez la broche GPIO comme sortie et réglez-la sur Low. Cela décharge toute charge dans le condensateur et garantit que les deux côtés du condensateur sont à 0 V.
• Définissez la broche GPIO comme entrée. Cela démarre un flux de courant à travers les résistances et à travers le condensateur vers la terre. La tension aux bornes du condensateur commence à augmenter. Le temps que cela prend est proportionnel à la résistance du LDR.
• Surveillez la broche GPIO et lisez sa valeur. Incrémentez un compteur pendant que nous attendons.
• À un moment donné, la tension du condensateur augmentera suffisamment pour être considérée comme élevée par la broche GPIO (environ 2 v). Le temps pris est proportionnel au niveau de luminosité vu par le LDR.
• Définissez la broche GPIO comme sortie et répétez le processus si nécessaire.

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