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2.1.3 チルトスイッチ
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前書き
------------

これは、内部に金属製のボールがあるボールチルトスイッチである。小さな角度の傾きを検出するために使用される。

部品
----------

.. image:: media/list_2.1.3_tilt_switch.png


原理
---------

**チルト**

原理は非常に簡単である。スイッチが特定の角度に傾けられると、内側のボールが転がり落ち、外側のピンに接続された2つの接点に触れて、回路をトリガーする。
そうしないと、ボールが接点から遠ざかり、回路が遮断される。

.. image:: media/image167.png


回路図
-----------------

.. image:: media/image307.png


.. image:: media/image308.png


実験手順
-----------------------

ステップ1： 回路を作る。

.. image:: media/image169.png
    :width: 800



C言語ユーザー向け
^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^

ステップ2： ディレクトリを変更する。

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block::

    cd ~/davinci-kit-for-raspberry-pi/c/2.1.3/

ステップ3： コンパイルする。

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block::

    gcc 2.1.3_Tilt.c -lwiringPi

ステップ4： 実行する。

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block::

    sudo ./a.out

水平に置くと、緑色のLEDが点灯する。傾けると、「Tilt!」画面にプリントされ、赤いLEDが点灯する。再び水平に置くと、緑色のLEDが再び点灯する。

**コード**

.. code-block:: c

    #include <wiringPi.h>
    #include <stdio.h>

    #define TiltPin     0
    #define Gpin        2
    #define Rpin        3

    void LED(char* color)
    {
        pinMode(Gpin, OUTPUT);
        pinMode(Rpin, OUTPUT);
        if (color == "RED")
        {
            digitalWrite(Rpin, HIGH);
            digitalWrite(Gpin, LOW);
        }
        else if (color == "GREEN")
        {
            digitalWrite(Rpin, LOW);
            digitalWrite(Gpin, HIGH);
        }
        else
            printf("LED Error");
    }

    int main(void)
    {
        if(wiringPiSetup() == -1){ //when initialize wiring failed,print message to screen
            printf("setup wiringPi failed !");
            return 1;
        }

        pinMode(TiltPin, INPUT);
        LED("GREEN");
        
        while(1){
            if(0 == digitalRead(TiltPin)){
                delay(10);
                if(0 == digitalRead(TiltPin)){
                    LED("RED");
                    printf("Tilt!\n");
                    delay(100);
                }
            }
            else if(1 == digitalRead(TiltPin)){
                delay(10);
                if(1 == digitalRead(TiltPin)){
                    LED("GREEN");
                }
            }
        }
        return 0;
    }

**コードの説明**

.. code-block:: c

    void LED(char* color)
    {
        pinMode(Gpin, OUTPUT);
        pinMode(Rpin, OUTPUT);
        if (color == "RED")
        {
            digitalWrite(Rpin, HIGH);
            digitalWrite(Gpin, LOW);
        }
        else if (color == "GREEN")
        {
            digitalWrite(Rpin, LOW);
            digitalWrite(Gpin, HIGH);
        }
        else
            printf("LED Error");
    }

関数 ``LED()`` を定義して、2つのLEDをオン・オフにする。
パラメータの色が赤の場合、赤のLEDが点灯する。
同様に、パラメータの色が緑の場合、緑のLEDが点灯する。

.. code-block:: c

    while(1){
            if(0 == digitalRead(TiltPin)){
                delay(10);
                if(0 == digitalRead(TiltPin)){
                    LED("RED");
                    printf("Tilt!\n");
                }
            }
            else if(1 == digitalRead(TiltPin)){
                delay(10);
                if(1 == digitalRead(TiltPin)){
                    LED("GREEN");
                }
            }
        }

傾斜スイッチの読み取り値が0の場合、傾斜スイッチが傾斜していることを意味し、
関数LEDにパラメーター「RED」を書き込んで赤色LEDを点灯させる。
そうしない場合、緑色のLEDが点灯する。

Python言語ユーザー向け
^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^

ステップ2： ディレクトリを変更する。

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block:: 

    cd ~/davinci-kit-for-raspberry-pi/python/

ステップ3： 実行する。

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block:: 

    sudo python3 2.1.3_Tilt.py

水平に置くと、緑色のLEDが点灯する。
傾けると、「Tilt!」画面にプリントされ、赤いLEDが点灯する。
再び水平に置くと、緑色のLEDが再び点灯する。

**コード**


.. note::

   以下のコードを **変更/リセット/コピー/実行/停止** できます。 ただし、その前に、 ``davinci-kit-for-raspberry-pi/python`` のようなソースコードパスに移動する必要があります。 
   

.. raw:: html

    <run></run>

.. code-block:: python

    import RPi.GPIO as GPIO
    import time

    dhtPin = 17

    GPIO.setmode(GPIO.BCM)

    MAX_UNCHANGE_COUNT = 100

    STATE_INIT_PULL_DOWN = 1
    STATE_INIT_PULL_UP = 2
    STATE_DATA_FIRST_PULL_DOWN = 3
    STATE_DATA_PULL_UP = 4
    STATE_DATA_PULL_DOWN = 5

    def readDht11():
        GPIO.setup(dhtPin, GPIO.OUT)
        GPIO.output(dhtPin, GPIO.HIGH)
        time.sleep(0.05)
        GPIO.output(dhtPin, GPIO.LOW)
        time.sleep(0.02)
        GPIO.setup(dhtPin, GPIO.IN, GPIO.PUD_UP)

        unchanged_count = 0
        last = -1
        data = []
        while True:
            current = GPIO.input(dhtPin)
            data.append(current)
            if last != current:
                unchanged_count = 0
                last = current
            else:
                unchanged_count += 1
                if unchanged_count > MAX_UNCHANGE_COUNT:
                    break

        state = STATE_INIT_PULL_DOWN

        lengths = []
        current_length = 0

        for current in data:
            current_length += 1

            if state == STATE_INIT_PULL_DOWN:
                if current == GPIO.LOW:
                    state = STATE_INIT_PULL_UP
                else:
                    continue
            if state == STATE_INIT_PULL_UP:
                if current == GPIO.HIGH:
                    state = STATE_DATA_FIRST_PULL_DOWN
                else:
                    continue
            if state == STATE_DATA_FIRST_PULL_DOWN:
                if current == GPIO.LOW:
                    state = STATE_DATA_PULL_UP
                else:
                    continue
            if state == STATE_DATA_PULL_UP:
                if current == GPIO.HIGH:
                    current_length = 0
                    state = STATE_DATA_PULL_DOWN
                else:
                    continue
            if state == STATE_DATA_PULL_DOWN:
                if current == GPIO.LOW:
                    lengths.append(current_length)
                    state = STATE_DATA_PULL_UP
                else:
                    continue
        if len(lengths) != 40:
            #print ("Data not good, skip")
            return False

        shortest_pull_up = min(lengths)
        longest_pull_up = max(lengths)
        halfway = (longest_pull_up + shortest_pull_up) / 2
        bits = []
        the_bytes = []
        byte = 0

        for length in lengths:
            bit = 0
            if length > halfway:
                bit = 1
            bits.append(bit)
        #print ("bits: %s, length: %d" % (bits, len(bits)))
        for i in range(0, len(bits)):
            byte = byte << 1
            if (bits[i]):
                byte = byte | 1
            else:
                byte = byte | 0
            if ((i + 1) % 8 == 0):
                the_bytes.append(byte)
                byte = 0
        #print (the_bytes)
        checksum = (the_bytes[0] + the_bytes[1] + the_bytes[2] + the_bytes[3]) & 0xFF
        if the_bytes[4] != checksum:
            #print ("Data not good, skip")
            return False

        return the_bytes[0], the_bytes[2]

    def main():

        while True:
            result = readDht11()
            if result:
                humidity, temperature = result
                print ("humidity: %s %%,  Temperature: %s C`" % (humidity, temperature))
            time.sleep(1)

    def destroy():
        GPIO.cleanup()

    if __name__ == '__main__':
        try:
            main()
        except KeyboardInterrupt:
            destroy() 

**コードの説明**

.. code-block:: python

    GPIO.add_event_detect(TiltPin, GPIO.BOTH, callback=detect, bouncetime=200)

TiltPinで検出を設定し、検出する関数をコールバックする。

.. code-block:: python

    def Led(x):
        if x == 0:
            GPIO.output(Rpin, 1)
            GPIO.output(Gpin, 0)
        if x == 1:
            GPIO.output(Rpin, 0)
            GPIO.output(Gpin, 1)

関数 ``Led()`` を定義して、2つのLEDをオンまたはオフにする。
x=0の場合、赤いLEDが点灯する。そうしないと、緑色のLEDが点灯する。

.. code-block:: python

    def Print(x):
        if x == 0:
            print ('    *************')
            print ('    *   Tilt!   *')
            print ('    *************')

関数 ``Print()`` を作成して、画面上の上記の文字をプリントする。

.. code-block:: python

    def detect(chn):
        Led(GPIO.input(TiltPin))
        Print(GPIO.input(TiltPin))

傾斜コールバックのコールバック関数を定義する。傾斜スイッチの読み取り値を取得してから、
関数 ``Led()`` が傾斜スイッチの読み取り値に依存する2つのLEDを点灯・消灯させる。

現象画像
------------------

.. image:: media/image170.jpeg