MCP3008: Am Raspberry Pi analoge Signale auslesen

Hallo,
es wäre schön, wenn man auch noch einen Schaltplan dazu machen könnte, damit man das besser versteht. Aber sonst ist alles sehr gut erklärt. Übrigens der Link zum Datenblatt funktioniert nicht.

Gruss
Berthold

Sehr schön gemacht. DANKE!

was bedeutet (Anschließend muss die Klasse einmal initialisiert werden und die 8 analogen Channels können ausgelesen werden)

Hallo und danke für das Tutorial,
ich habe ein merkwürdiges Verhalten mit diesem Aufbau.
Ich nutzte den MCP3008 um die analoge Signale eines Feuchtigkeitssensor für Erde auszulesen.

An dem Sensor sind LEDs um den Status zu erkennen (Power, digital Messung). Um Strom zu sparen bzw. um den Sensor zu schonen schalte ich den ein und aus. Jedoch leuchten o. klimmen die genannten LEDs wenn ich eine gemeinsame Masse (GND) mit dem MCP3008 habe.

Bzw. ist das normal der der MCP3008 auch ohne Masse Funktioniert ? Es wird mir zwar ein Wert geliefert diese ist jedoch um ca. 0,4V unterschiedlich mit Masse.

Ich hoffe meine Erläuterung kann man Verstehen ^^.
Kann mir jemand dieses Verhalten erklären.

Viele Grüße
reisman

Hallo Felix,
vielen Dank für die Anleitung! Leider funktioniert das Auslesen mit deiner Vorgehensweise bei mir nicht. Ich habe mich auf systematische Ursachenforschung begeben:
– SPI aktiv (/dev/spidev0.0 und /dev/spidev0.1) vorhanden
– analoges Sensorsignal mit Multimeter überprüft
– Auslesen des MCP mit der adafruit-Bibliothek (https://learn.adafruit.com/raspberry-pi-analog-to-digital-converters/mcp3008) funktioniert

–> Ich schließe somit Hardware- und Anschlussfehler aus…hast du eine Idee warum deine Anleitung nicht funktioniert?

Beste Grüße, Georg

Hey,

finde das Projekt auch wahnsinnige spannend.
Allerdings habe ich wie einige hier auch das Problem, dass das Programm nach Start sofort abbricht und dort steht: Abort by user.

Um den Fehler einzukreisen, habe ich ein „Hallo “ an verschiedenen Stellen des Programms ausgeben lassen. Das Problem ist, dass das Programm noch vor der while-Schleife abbricht. Das Problem liegt wohl bei in der Zeile bei mq=MQ( ).

Und ja, ich habe spi aktiviert.
Kann mir jemand helfen?

Danke schon mal im Voraus!

Nachdem ich auch die diversen Fehler hatte, habe ich mal gesucht und ein anderes python Programm gefunden, das anstandslos durchläuft. Die Messabweichungen liegen in der 3ten Nachkommastelle, also akzeptierbar. Ich benutze das für die kapazitiven Bodensensoren, deshalb die Spannungs und % Ausgabe am Ende. Für nicht angeschlossenen Spannungsquellen habe ich eine Normierung am Ende der Funktion eingebaut, damit auch wirklich 0 angezeigt wird und nicht irgend ein 0.000xxx Wert.

Das Programm geht nur über die GPIO’s und man braucht keine weiteren Bibliotheken.
Finde leider die Quelle nicht mehr. Also bitte keine Fragen zum Skript.

Achtung: Es werden andere GPIO’s am Raspi verwendet. (18, 24, 23, 25) und … es gibt hier leider kein Funktion zum code posten. Einrückungen sind beim Einfügen leider nach links verschoben worden. Da Python das damit sehr ernst nimmt, bitte nacharbeiten. 🙂

#Python Raspberry Pi GPIO Klasse importieren
import RPi.GPIO as GPIO

# Festlegung der Nutzung der vorgegebenen Nummerierung der GPIOs
GPIO.setmode(GPIO.BCM)

# Namen von True und False zum besseren Verständnis festlegen (Klarnamen)
HIGH = True # 3,3V Pegel (high)
LOW = False # 0V Pegel (low)

# SCI Funktion
# Auslesen MCP3208 A/D Wandler, max 3.3 V an den PINS, SPI aktiviert
def getAnalogData(adCh, CLKPin, DINPin, DOUTPin, CSPin):
# Pegel definieren
GPIO.output(CSPin, HIGH)
GPIO.output(CSPin, LOW)
GPIO.output(CLKPin, LOW)

cmd = adCh
cmd |= 0b00011000 # Kommando zum Abruf der Analogwerte des Datenkanals adCh

# Bitfolge senden
for i in range(5):
if (cmd & 0x10): # 4. Bit prüfen und mit 0 anfangen
GPIO.output(DINPin, HIGH)
else:
GPIO.output(DINPin, LOW)
# Clocksignal negative Flanke erzeugen
GPIO.output(CLKPin, HIGH)
GPIO.output(CLKPin, LOW)
cmd <<= 1 # Bitfolge eine Position nach links verschieben

# Datenabruf
adchvalue = 0 # Wert auf 0 zurücksetzen
for i in range(11):
GPIO.output(CLKPin, HIGH)
GPIO.output(CLKPin, LOW)
adchvalue <<= 1 # 1 Postition nach links schieben
if(GPIO.input(DOUTPin)):
adchvalue |= 0x01
# evtl. time.sleep(0.5) einfügen bei mehr als einem MC 3208
# ausgang normieren
adchvalue = adchvalue / 1024.0 * 3.3
if adchvalue <= 0.1 : # sensor rauschen auf Null stellen
adchvalue = 0.00

return adchvalue

# Konfiguration Eingangskanal und GPIOs
CH = 0 # Analog/Digital-Channel
CLK = 18 # Clock = PIN 13 MCP3208
DIN = 24 # Digital = PIN 12
DOUT = 23 # Digital out = PIN 11
CS = 25 # Chip-Select = PIN 10

# Pin-Programmierung
GPIO.setup(CLK, GPIO.OUT)
GPIO.setup(DIN, GPIO.OUT)
GPIO.setup(DOUT, GPIO.IN)
GPIO.setup(CS, GPIO.OUT)

# einfache Anzeige
while True:
for i in range(8):
voltage = getAnalogData(i, CLK, DIN, DOUT, CS) # normieren
# in % von max Spannung 3.3 V
percentage = voltage / 3.3 * 100

print('Eingang {}: Volt: {:4.2f} in % {:5.2f}'.format(i, voltage, percentage))

print()

Bei mir klappte es auch nicht, bis ich die Adafruit-Bibliotheken verwendet habe:

https://learn.adafruit.com/raspberry-pi-analog-to-digital-converters/mcp3008

Folgendes beachten: Bei Installationen fragt mein Linux (openhabian) ob etwas installiert werden soll -und zwar auf Deutsch mit j/n . Es muss aber dennoch y eingegeben werden!

Das Script simpletext.py brachte dann die gewünschten Ergebnisse.
Noch ein Tipp: Nicht genutzte Channels alle mit Ground verbinden, da es sonst zu induzierten Spannungen kommt mit nicht existenten Werten.

Das unten stehende Scipt verstehe ich nicht. Am laufendem Band werden Zahlen ausgegeben:
1,2389384615384615
Die Zahlen unterscheiden sich jeweile in der 4.-ten Stelle nach dem Komma. Ich bin in Sachen python leider Neuling. Die ganzen Verschachtelunegn sind mir zu viel. Die Werte könnten aber passen. Aber welcher Wert pass zu welchen Eingang?

import spidev
import time

class MCP3208:
def __init__(self, spi_channel=0):
self.spi_channel = spi_channel
self.conn = spidev.SpiDev(0, spi_channel)
self.conn.max_speed_hz = 1000000 # 1MHz

def __del__( self ):
self.close

def close(self):
if self.conn != None:
self.conn.close
self.conn = None

def read(self, adc_channel=0):
# start bit, single end / diff bit (1/0), 3-bit channel number
cmd1 = 4 | 2 | (( adc_channel & 4) >> 2)
cmd2 = (adc_channel & 3) << 6

# send 3 bytes command and get 3 bytes back from MC3208 – the last 12 bits are the measurement
reply_bytes = self.conn.xfer2([cmd1, cmd2, 0])
reply = ((reply_bytes[1] & 15) << 8) + reply_bytes[2]

return reply

if __name__ == '__main__':
mcp3208 = MCP3208(0)

val = [0]*8
volt = [0.0]*8
count = 0
N = 100
while True:
count += 1

for i in range(8):
val[i] += mcp3208.read(i)

if count == N:
for i in range(8):
val[i] /= N
volt[i] = val[i]*3.3/4095.0
count = 0
print(volt[0])
for i in range(8):
val[i] = 0

Hallo, ich hab wie die einige anderen das Porblem, dass immer 0 rauskommt, ich habe diverse analoge Sensoren angeschlossen. jedoch passiert nichts, obwohl ich 1zu1 das TUT wiederholt habe – mehrmals.

Hallo Felix oder andere Kenner, leider komme ich beim Run / Debug nicht weiter vor als bis Zeile 4 :
def__init__ ….. device=0): Es wird gemeldet, mit Hinweis auf den Doppelpunkt,
„SyntaxError: invalid syntax“
Für Ihre Hilfe bedanke ich mich bereits im Voraus

Vielen Dank an Felix und all die anderen für die hilfreichen Erklärungen so weit…

Ich habe den MCP3208 – Wandler mit dem GPIO-Header des RPi (3 B+) wie von Felix beschrieben verkabelt und als analoges Signal die Spannung des „Linear-Hall-Sensor“ Moduls (z.B. Elegoo – Sensorpakete) auf Kanal 0 des MCP3208 eingespeist.

Ohne Magnet in der Nähe liegen ca. 1,78 Volt am Analogausgang des Hallsensors an.

Das Auslesen der Werte erfolgt mit dem direkten Zugriff über Python auf „spidev“ mittels xfer etc, d.h. nicht mit der MCP3008 – Klasse, sondern

via

werte = spi.xfer([1, 128, 0]) # Kanal 0 auslesen (128), Dummy Byte 0 am Ende

Alles funktioniert und ich erhalte mit der Berechnung (256 * werte[1] + werte[2] ) * 3,3/1024 den korrekten Spannungswert ohne magnetischem Fluss, nähere ich einen Magneten steigt oder fällt der Wert je nach Polarität des Magneten, bzw. bei Drehung des Magneten.

So weit, so gut…

Da aber der MCP3208 ein 12-Bit – „Signal“ liefert, müsste ich mit 3,3/4096 multiziplieren, dann sind die Werte aber um den Faktor 4 zu klein.

Die höheren 4 Bits werden in werte[1] zurückgeben, diese muss ich ja immer noch mit 256 multiplizieren, denn die unteren Bits stellen ja die ersten 8 Integerwerte dar, die oberen 4 Bits stellen sozusagen den „Überlauf“ dar.

Wo ist mein Denkfehler?

VG
Darth Vader

Erst lange Erklärung, dann meine Frage am Schluss 😉
Ich möchte mit dem MCP3008 eine Spannung messen, die ich über einen Spannungsteiler mit einem festem und einem variablem Widerstand erhalte. Der feste liegt bei 1kOhm. der variable ist ein Temperaturfühler (PT1000), der je nach Umgebungstemperatur Werte von ca. 800 Ohm bis 1,5kOhm einnimmt. Der Teiler wird mit 3,3V betrieben. Das bedeutet, dass die zu messende Spannung *immer* zwischen 1,46V und 1.98V liegt. Nie drüber und nie drunter! Das tut auch soweit gut.
Da der MCP3008 seinen vollen 10 Bit Messbereich von 0-1023 Werten nur ausschöpfen kann, wenn die zu messende Spannung am Eingang auch zwischen 0,0V und 3,3V variiert, bekomme ich in meinem Fall aber immer nur Werte zwischen ca. 452 und 614. Bei der anschließenden Umrechnung in Grad Celsius ergibt das ziemlich große Temperatursprünge zwischen zwei aufeinander folgenden Werten. Z.B. ergibt der Wert 512 genau 0 Grad Celsius während der Werte 513 bereits ca. +1,2 Grad Celsius ergibt. Das ist mir zu wenig Auflösung und sollte genauer gehen.
Ein Möglichkeit wäre ein MCP3208 mit 12 Bit Wandler zu nehmen. Das will ich nicht.
Die zweite Möglichkeit wäre (so habe ich das in der Literatur und in Beschreibungen gefunden), die Vref des Wandlers nicht mit 3,3V sondern nur mit z.B. 2,0V zu belegen. Die Spannung könnte ich aus einem Spannungsteiler mit festen Widerständen aus 3,3V gewinnen. Damit wären die 1023 möglichen Werte schon mal von ursprünglich 0,0V – 3,3V auf 0,0V – 2,0V gespreizt. D.h. die gewandelten Werte würden sich von 741 bis 1013 erstrecken. Das sind 272 verschiedenen Werte (verglichen mit den 162 von der ersten Lösung), was zu einer erhöhten Genauigkeit von 0,7 Grad Celsius pro Werte-Schritt führt. So weit immer noch gut.
Jetzt kommt meine 3. Idee: Der MCP3008 hat sowohl einen analog -Ground wie auch einen Digital-Ground. In allem mit bekannten Beispielen und Schaltungen sind diese beiden immer gebrückt und auf 0,0V.
Nun also die Frage: Kann ich den Analog-Ground (wiederum mit einer per Spannungsteiler erzeugten Spannung) auf 1,4V legen? Diese 1,4V beziehen sich auf die 0,0V vom Digital-Ground. Würde der Wandler mir dann praktisch die vollen 1023 möglichen Digitalwerte geben für die angelegten min. 1,46V und max. 1,98V ? Oder anders gefragt: Misst der Wandler die Eingangsspannung frei floatend zwischen AGND und Vref, unabhängig davon, wo diese beiden Spannung relativ zu DGND (und damit auch zu Vcc) liegen?

Hallo Felix und Tutorialnutzer,
mit einem LDR funktioniert die Ausgabe der Voltzahl am Pi sehr gut.

Möchte ich aber eine Photodiode (Osram SFH 203) verwenden, bekomme ich entweder 3, irgendwas oder 0 V angezeigt. Ich habe schon etliche Anschlussvariationen probiert.

An einem Multimeter gibt die Diode je nach Lichteinfall unterschiedliche Volt aus. Heißt, sie funktioniert.
Unter dem Link seht ihr ein Bildchen der funktionierenden Anordnung mit dem Fotowiderstand.
Bitte um Nachsicht; mein erster Fritzing Versuch.
Kann jemand ein Schaltbild posten, wie man eine Photodiode (zb SFH 203) funktionierend an den MCP3008 und weiter an den Pi anschließt? Wäre echt klasse.

Hier der Link der funktionierenden Variante mit LDR:
https://abload.de/image.php?img=mcp3008mitldr_steckplk3j31.jpg

Viele Grüße, Thomas

Die Formel zur bestimmung der Eingangsspannung ist falsch.
Umgestellt nach Datenblatt sieht es so aus:
Vin = „Digital Output Code“ * Vref / 1024
1024 nicht 1023!
Die Vref werden am Eingang nie erreicht.

Hallo Felix,

funktoniert LEIDER NICHT bei mir!
ich bekomme die Meldung:
pi@raspberrypi:~/robot $ python3 mcpTest.py
Traceback (most recent call last):
File „mcpTest.py“, line 4, in
adc = MCP3008()
File „/home/pi/robot/MCP3008.py“, line 10, in __init__
self.open()
File „/home/pi/robot/MCP3008.py“, line 14, in open
self.spi.open(self.bus, self.device)
FileNotFoundError: [Errno 2] No such file or directory
…..wenn ich aber statt des device 0 >> device 1 eingebe so startet laeuft das Programm ab,
aber es zeigt immer die 0.0 Volt.
Ich habe die Schaltung mit insgesamt vier ICs ausprobiert, mehrfach die Schaltung kontrolliert, und auch nochmals abgebaut und wieder aufgebaut.
Desweiteren habe ich die Version vom Buch ‚Raspberry Pi‘ von Kofler,Kuenast und Scherbeck
ausprobiert (er arbeitet mit CE1 an Pin 26 und der Methode xfer statt xfer2 und bei Kofler wird stets gewarten bis adc[1} zwischen/inklusive 0 und 3 liegt, weil erst dann der AD-Wandler fertig gewandelt haette )>> geht AUCHNICHT BEI MIR.
Bis dato kann mir keiner sagen woran es liegt.
Wenn ich alle acht Kanaele ausgeben lasse und die Messspannung auf ueber 3Volt anhebe
variert der erste,dritte,fuenfte und siebte Kanal von 0.0 auf 0.003 >>> das bedeutet,
dass zumindest IRGENDWAS erkannt wird.
Habe auch den Pi gewechselt, d.h. einmal auf meinem Pi3B+ und einmal auf meinem
Pi 4
Auch trug ich in /boot/config.txt ein
dtparam=spi=on
dtoverlay=mcp3008:spi0-0-present
…und natuerlich im Raspberry Konfiguration SPI enabled

……WAS MACH‘ ICH FALSCH ? Weist die minimale Anzeige bei > 3V von 0.003 auf irgendwas hin ?
Bitte sei so nett und hilf mir

Hubert