Raspberry Pi Zeroと照度センサーモジュールで照度を測る

Raspberry Pi Zeroと照度センサーモジュールで照度を測るには、以下の手順を実行します。
照度モジュールは、秋月電子さんの以下の照度センサーモジュールを使用しました。i2cでRaspberry Piと通信します。

ＴＳＬ２５７２１使用　照度センサーモジュール
https://akizukidenshi.com/catalog/g/gK-15536/

1. ピンのハンダ付けと、Raspberry Pi Zeroへの接続
・ピンをハンダ付けした照度センサーモジュール

・Raspberry Pi Zeroとジャンパー線で接続した照度センサーモジュール

Raspberry Pi Zeroと照度センサーモジュールは以下の様に接続します(モジュールの裏面にピン略称が印刷されています)
Raspberry Pi 3.3Vピン(ピン1) -> TSL25721のVIN
Raspberry Pi GPIO 2/SDAピン(ピン3) -> TSL25721のSDA
Raspberry Pi GPIO 3/SCLピン(ピン5) -> TSL25721のSCL
Raspberry Pi Groundピン(ピン9) -> TSL25721のGND

2. i2cの有効化
raspi-configコマンドなどを使用してi2cを有効化します。

3. デバイスの認識の確認
以下のコマンドを実行してアドレス0x39のデバイスが認識されていることを確認します。

i2cdetect -y -1

4. pipenvの導入
pipenvをインストールしていない場合は、以下のコマンドを実行します。

sudo apt-get update

sudo apt-get -y install python3-pip python3-distutils python3-dev

sudo pip3 install --upgrade pip

sudo pip3 install --upgrade setuptools

sudo pip3 install pipenv

echo "export PIPENV_VENV_IN_PROJECT=true" >> ~/.bashrc

source ~/.bashrc

5. smbus用の仮想環境作成
pipenvを使用する場合は以下のコマンドで、smbus用の仮想環境を作成します。

mkdir -p ~/smbus

cd ~/smbus

pipenv --python 3

pipenv install smbus

pipenv shell

6. プログラムの作成と実行
以下のプログラムをファイルに保存して、実行します。

test_tsl25721.py

import smbus
import time

i2c = smbus.SMBus(1)
addr_tsl25721=0x39

FIELD_COMMAND = 0x80 # Write
FIELD_TYPE = 0x20 #  Auto-increment protocol transaction

REG_CONTROL = 0x0F # Control Register
VAL_CONTROL_RESET = 0x00 # Reset Value for Control Register

REG_CONFIG = 0x0D # Config Register
VAL_CONFIG_RESET = 0x00 # Reset Value for Config Register

REG_ATIME = 0x01 # ATIME(ALS time) Register
VAL_ATIME_C64 = 0xC0 # INTEG_CYCLE=64, Time=175ms

REG_ENABLE = 0x00 # Enable Register
VAL_ENABLE_PON = 0x01 # Power ON
VAL_ENABLE_AEN = 0x02 # ALS Enable
VAL_ENABLE = VAL_ENABLE_PON | VAL_ENABLE_AEN

REG_C0DATA = 0x14 # CH0 ADC low data register

# Initialize
# Reset Control Register
i2c.write_byte_data(addr_tsl25721, FIELD_COMMAND | FIELD_TYPE | REG_CONTROL, VAL_CONTROL_RESET)

# Reset Config Register
i2c.write_byte_data(addr_tsl25721, FIELD_COMMAND | FIELD_TYPE | REG_CONFIG, VAL_CONFIG_RESET)

# Set ALS time
i2c.write_byte_data(addr_tsl25721, FIELD_COMMAND | FIELD_TYPE | REG_ATIME, VAL_ATIME_C64)

# Power on and enable ALS
i2c.write_byte_data(addr_tsl25721, FIELD_COMMAND | FIELD_TYPE | REG_ENABLE, VAL_ENABLE)

def read_lux():
  atime = 0xC0 # 192
  gain = 1.0

  dat = i2c.read_i2c_block_data(addr_tsl25721, FIELD_COMMAND | FIELD_TYPE | REG_C0DATA, 4)
  adc0 = (dat[1] << 8) | dat[0]
  adc1 = (dat[3] << 8) | dat[2]

  cpl = (2.73 * (256 - atime) * gain)/(60.0)
  lux1 = ((adc0 * 1.00) - (adc1 * 1.87)) / cpl
  lux2 = ((adc0 * 0.63) - (adc1 * 1.00)) / cpl
  lux = 0
  if ((lux1 <= 0) and (lux2 <= 0)) :
    lux = 0
  if (lux1 > lux2) :
    lux = lux1
  elif (lux1 < lux2) :
    lux = lux2

  return lux

while True:
  lux= read_lux()
  print("lux:{:.1f}".format(lux))
  time.sleep(1)

・実行コマンド
以下のコマンドでプログラムを実行し、照度が画面に表示されることを確認します。止める時はCtrl+Cをクリックします。

python3 test_tsl25721.py