MCP3008 ADCでRaspberry Piにアナログセンサーを読み取る

Raspberry PiのGPIOピンはデジタルのみのため、アナログセンサーの接続は課題です。安価な解決策がMCP3008で、8チャネル10ビットのアナログ・デジタルコンバータとしてPiのSPIバスに直結し、追加部品不要で動作します。

このガイドでは、MCP3008をRaspberry Piに配線し、光依存抵抗（LDR）とTMP36温度センサーを接続、シンプルなPythonスクリプトでデータを読み取る手順を解説します。

必要なもの

• Raspberry Pi（GPIOヘッダー搭載の任意モデル）
• MCP3008 8チャネルADC
• 光依存抵抗（LDR） - 例：NORPS-12
• TMP36温度センサー
• 10kΩ抵抗（LDR回路用）

PiでSPIを有効化

SPIインターフェースはデフォルト無効。Raspberry PiでSPIインターフェースを有効化するの手順に従い、SPIをアクティブ化しspidev Pythonライブラリをインストール。

回路接続

MCP3008にはPiの40ピンヘッダー上で4つのGPIOピンが必要。以下を接続（ピン番号はヘッダーのP1番号）：

VDD 3.3V
VREF 3.3V
AGND GROUND
CLK GPIO11 (P1-23)
DOUT GPIO9 (P1-21)
DIN GPIO10 (P1-19)
CS GPIO8 (P1-24)
DGND GROUND

MCP3008のCH0〜CH7ピンがそれぞれアナログ入力になります。以下の例ではCH0をLDR、CH1をTMP36に使用、残り6チャネルは将来のセンサー用に確保。

光依存抵抗（LDR）

LDRの抵抗は強光下で約10kΩ、暗闇で数MΩまで上昇。10kΩ抵抗と分圧回路を形成することで、MCP3008は明るいときに0V近く、暗いときに3.3V近くの電圧を読み取ります。

TMP36温度センサー

TMP36は3ピンのアナログ温度センサー。3.3Vで駆動しV_OUTピンを読み取ります。25°Cで0.750V出力、傾きは10mV/°C。したがって0°Cで0.500V、100°Cで1.500V。

Pythonでデータ読み取り

MCP3008は0〜1023の10ビット値を出力、0V〜3.3Vに線形マッピング。TMP36の場合、約-50°C〜+280°Cの温度範囲に対応。

spidevライブラリでチャネル0と1を読み取る最小例：

import spidev
import time
spi = spidev.SpiDev()
spi.open(0, 0)  # bus 0, device 0
spi.max_speed_hz = 1350000
def read_channel(channel):
    # MCP3008プロトコル: スタートビット、シングル/ディフ、チャネル(3ビット)、ダミービット5
    adc = spi.xfer2([1, (8 + channel) & 0x0F << 4, 0])
    data = ((adc[1] & 3) << 8) + adc[2]
    return data
while True:
    ldr_val = read_channel(0)
    temp_val = read_channel(1)
    temp_c = (temp_val * 3.3 / 1023) * 100 - 50  # °Cに変換
    print(f'LDR: {ldr_val}, Temp: {temp_c:.2f}°C')
    time.sleep(1)

センサーレイアウトに合わせてチャネル番号を置き換えてください。スクリプトはLDRの生ADC値と計算された摂氏温度を継続的に出力します。

このセットアップで、フォトダイオード、圧力トランスデューサー、湿度プローブなどの追加アナログセンサーをCH2〜CH7に配線し、Pythonコードを拡張するだけで対応可能です。

Happy hacking!