Mida Sensores Analógicos en Raspberry Pi sin ADC Nativo

La Raspberry Pi carece de entradas analógicas integradas, pero eso no impide leer sensores analógicos. Combinando unos pocos resistores y un capacitor, puede emplear una técnica simple de respuesta escalón para determinar la resistencia –ideal para potenciómetros, fotorresistencias, termistores y más.

Fundamento

Este enfoque, popularizado por los tutoriales de Adafruit y adaptado en el Raspberry Pi Cookbook, mide el tiempo que tarda un capacitor en cargarse más allá de un umbral. Los pines GPIO de la Raspberry Pi pueden detectar el momento en que el voltaje supera ~1.65 V, permitiéndole inferir la resistencia de un resistor variable conectado.

Lo que Necesitará

• Protoboard estándar y cables jumper
• Trimpot de 10 kΩ (potenciómetro)
• 2 × resistores de 1 kΩ
• Capacitor de 220 nF

Código Python

import RPi.GPIO as GPIO
import time

GPIO.setmode(GPIO.BCM)
# Asignación de pines
A_PIN = 18  # Control de descarga/carga del capacitor
B_PIN = 23  # Detección de umbral de voltaje

def discharge():
    GPIO.setup(A_PIN, GPIO.IN)
    GPIO.setup(B_PIN, GPIO.OUT)
    GPIO.output(B_PIN, False)
    time.sleep(0.005)

def charge_time():
    GPIO.setup(B_PIN, GPIO.IN)
    GPIO.setup(A_PIN, GPIO.OUT)
    count = 0
    GPIO.output(A_PIN, True)
    while not GPIO.input(B_PIN):
        count += 1
    return count

def analog_read():
    discharge()
    return charge_time()

try:
    while True:
        print(analog_read())
        time.sleep(1)
except KeyboardInterrupt:
    GPIO.cleanup()

Ejecutar el script produce una salida similar a:

$ sudo python pot_step.py
101
210
101
623
435
367
728
610
512
314
317
0

Las lecturas fluctúan aproximadamente entre 10 y 170 al girar la perilla del potenciómetro, reflejando la resistencia variable.

Cómo Funciona

La técnica se basa en la curva de carga RC. Cuando el capacitor se conecta al resistor variable, su voltaje sube exponencialmente. El pin GPIO registra un nivel lógico alto una vez que el voltaje del capacitor supera el umbral de entrada (~1.65 V). El tiempo transcurrido –contado en iteraciones del bucle– se correlaciona directamente con la resistencia: menor resistencia implica carga más rápida, produciendo un conteo menor.

Al no tener la Pi un convertidor analógico-digital, este método de temporización evita esa limitación, ofreciendo una forma rentable y fiable de leer una amplia gama de sensores analógicos.