Pythonでモーターとセンサーを並列処理したいのです

プログラミング初心者です。現在、Pythonを使用してDCモーターと光電センサーの並列処理を行うプログラムを作成していますがうまくいきません。プログラムは下記の通りです。

Python3
1import RPi.GPIO as GPIO
2import time
3import sys
4GPIO.setwarnings(False)
5GPIO.setmode(GPIO.BOARD)
6
7GPIO.setup(13,GPIO.OUT)
8GPIO.setup(19,GPIO.OUT)
9GPIO.setup(21,GPIO.OUT)
10GPIO.setup(15,GPIO.OUT)
11GPIO.setup(24, GPIO.IN, pull_up_down=GPIO.PUD_DOWN)
12GPIO.add_event_detect(24, GPIO.FALLING, bouncetime=300)
13
14#モーター制御
15pwm = GPIO.PWM(19, 30)
16pwm.start(0)
17pwm.ChangeDutyCycle(0)
18GPIO.output(19, 1)
19GPIO.output(21, 0)
20pwm.ChangeDutyCycle(40)
21pwmR = GPIO.PWM(15, 100)
22pwmR.start(0)
23pwmR.ChangeDutyCycle(0)
24GPIO.output(15, 1)
25pwmR.ChangeDutyCycle(23)
26time.sleep(3.0)          #３秒間回転
27#モーター停止
28pwm.stop()
29pwmR.stop()
30time.sleep(3.0)
31GPIO.output(13, 0)
32GPIO.output(15, 0)
33GPIO.output(19, 0)
34GPIO.output(21, 0)
35
36while True:
37    try:
38        print(GPIO.input(24))  #センサーからGPIO 24へ入力信号
39        time.sleep(1)
40    except KeyboardInterrupt:
41        GPIO.cleanup()
42        sys.exit()

実現したいこと

このプログラムは現段階ではモーターを３秒回転させた後、モーターを停止、その後センサーが起動、センサーに反応している間はGPIO24に入力信号が行き、1秒おきにshellに[1]と表示されるプログラムになっております。実現したいことは、このセンサーからの入力信号を利用してモーターを停止させることです。

発生している問題・エラーメッセージ

特にはエラーメッセージなどは出てきませんでしたが、センサーからの入力信号をどのようにすればモーターの停止にさせられるのかがわかりません。

試したこと

プログラムを組む際に優先順位があると気づき、何度かプログラムの順序を変えて組んでみましたがうまくいきませんでした。
どなたか解決策を教えていただけないでしょうか。

追記

ご指摘された通り、プログラムを修正してみました。修正後のプログラムは、センサー反応後にモーターが止められるようにはなりましたが、停止後にモーターを再稼働させるプログラムがうまくいきません。どのようにすればよいか、どなたか解決策を教えていただけないでしょうか。

Python3
1import RPi.GPIO as GPIO
2import time
3import sys
4GPIO.setwarnings(False)
5GPIO.setmode(GPIO.BOARD)
6
7motor1speed=15
8motor1Direction=21
9SENSOR_PORT = 24
10LED = 35
11
12
13def motorstop():
14    pwm.stop()
15    pwmR.stop()
16
17GPIO.setup(19,GPIO.OUT)
18GPIO.setup(motor1speed,GPIO.OUT)
19GPIO.setup(motor1Direction,GPIO.OUT)
20GPIO.setup(SENSOR_PORT, GPIO.IN, pull_up_down=GPIO.PUD_DOWN)
21GPIO.setup(LED, GPIO.OUT)
22
23
24#モーター制御
25pwm = GPIO.PWM(19, 100)
26pwm.start(0)
27GPIO.output(motor1Direction, 0)
28pwm.ChangeDutyCycle(40)
29pwmR = GPIO.PWM(motor1speed, 100)
30pwmR.start(0)
31GPIO.output(motor1speed, 1)
32pwmR.ChangeDutyCycle(23)
33
34
35while True:
36    try:
37        time.sleep(0.1)
38        
39        if(GPIO.input(SENSOR_PORT) == 1):
40            motorstop()
41            GPIO.output(LED, GPIO.HIGH)
42        else:
43            GPIO.output(LED, GPIO.LOW)
44            
45    except KeyboardInterrupt:
46        GPIO.cleanup()
47        sys.exit()

補足情報（ツールバージョンなど）

Python 3.7.2

回答3件

システム側で提供されているマルチスレッド/マルチプロセスの仕組みを使用するのでない限り、いくつかの作業を「並行」して行おうというのなら、「指定時間なにもしません」な命令があったらだめでしょう。そのプログラムで言えばtime.sleep()で長時間眠ったら、気がついたら翌日の朝になっていて宿題は全然できていない、ということになってしまいます。
(システム側で並列を管理しているときは、逆に明示的に時間を切ってシステムに制御を返したりしますが)

基本的には

[擬似コード]
開始時刻を記録
モーターを回し始める
ループ
    モーター回転フラグをリセット
    開始時刻から3秒以内?
        モーター回転フラグをセット
    センサー値を得る
    センサー反応あり?
        モーター回転フラグをリセット
    モーター回転フラグによってモーター回転を制御

のようにすればよいのではないでしょうか。

以下余談(の方が多い?)

センサーが起動、センサーに反応している間はGPIO24に入力信号が行き

別にセンサーが「起動」するわけではないでしょう。プログラムを見る限り、常に動作しているセンサーと思います。
また、センサーが起動しているときだけ、反応しているときだけ「入力信号が行」くわけでもないはずです。
センサーは常に状態を検知して出力していて、あなたが入力信号を読み取る操作をしているかどうか、そういうことではないですか?
「モノを作る」という立場で見るのなら、実際の動作から乖離した理解をしないほうがいいです。

GPIO.add_event_detect(24, GPIO.FALLING, bouncetime=300)
これはセンサーの動作をイベントで拾おうという意図? イベントハンドラ/コールバック関数は?

GPIO.setup(13,GPIO.OUT)
GPIO.setup(19,GPIO.OUT)
GPIO.setup(21,GPIO.OUT)
GPIO.setup(15,GPIO.OUT)

のようにピン番号を毎回プログラム中にベタに書かずに

motor1Speed=15
motor1Direction=21

などと一旦変数に格納することで名前をつけてから

GPIO.setup(motor1Speed,GPIO.OUT)
GPIO.setup(motor1Direction,GPIO.OUT)

などと使うようにしましょう。そうすると混乱が減ると思います。
19ピンの使い方がなんかヘンな気がして仕方ないです。

pwm = GPIO.PWM(19, 30)
pwm.start(0)
pwm.ChangeDutyCycle(0)
GPIO.output(19, 1) #これまでのPWM設定はなんだったの?

一方、13ピンは全然登場しません。冒頭で
GPIO.setup(13,GPIO.OUT)
の後は、モーターパートの最後で
GPIO.output(13, 0)
としてるだけ?

pwmの19は13の間違いだったりしませんか?

RaspberryPi/Pythonの流儀はあまり知らないのですがPWMの使い方ってこうなるのでしょうか?

...
pwmR = GPIO.PWM(15, 100) #15ピンを100Hz(随分周波数低くない?)でPWMにするんですね
pwmR.start(0)#デューティー0(つまり出力なし)で開始、と
pwmR.ChangeDutyCycle(0)#連続して0にする? start(0)を信用できない?
...
pwmR.ChangeDutyCycle(23)
time.sleep(3.0)          #３秒間回転
...
pwmR.stop()
time.sleep(3.0)
...
GPIO.output(15, 0) #敢えて0を出力する意味は?

投稿2021/12/04 22:47

thkana

総合スコア7422

回答へのコメント

ryu-12

2021/12/06 12:28

thkana様返信が遅れて申し訳ありません。ご指摘ありがとうございます。おっしゃる通り、不必要な部分の削除や、GPIOを変数に格納などを行い、プログラムを作り直してみました。センサーに使用している、「GPIO 24」を一旦スイッチのように置き換えて作成してみましたが、なんとかセンサー反応後にモーターを停止させることができました。ですが、そのあとのモーターの再稼働がうまくいかず、悩んでいます。何度も質問するようで申し訳ございませんが、何か解決策はないでしょうか。下記に修正したプログラムを貼っておきます。 import RPi.GPIO as GPIO import time import sys GPIO.setwarnings(False) GPIO.setmode(GPIO.BOARD) motor1speed=15 motor1Direction=21 SENSOR_PORT = 24 LED = 35 def motorstop(): pwm.stop() pwmR.stop() GPIO.setup(19,GPIO.OUT) GPIO.setup(motor1speed,GPIO.OUT) GPIO.setup(motor1Direction,GPIO.OUT) GPIO.setup(SENSOR_PORT, GPIO.IN, pull_up_down=GPIO.PUD_DOWN) GPIO.setup(LED, GPIO.OUT) #モーター制御 pwm = GPIO.PWM(19, 100) pwm.start(0) GPIO.output(motor1Direction, 0) pwm.ChangeDutyCycle(40) pwmR = GPIO.PWM(motor1speed, 100) pwmR.start(0) GPIO.output(motor1speed, 1) pwmR.ChangeDutyCycle(23) while True: try: time.sleep(0.1) if(GPIO.input(SENSOR_PORT) == 1): motorstop() GPIO.output(LED, GPIO.HIGH) else: GPIO.output(LED, GPIO.LOW) except KeyboardInterrupt: GPIO.cleanup() sys.exit()

thkana

2021/12/06 12:36

ここは「コメント」欄です。 Pythonプログラムに対してはインデントが保存されないという致命的な欠点があります。というか、あくまで「コメント」のための場所なので、質問の状態が何か変化したということならば質問に(前のを消して書き換えるのではなく)追記していっていただければと思います。

ryu-12

2021/12/06 13:26

thkana様ご指摘ありがとうございます。わかりました。質問に追記しておきます。

詳しいわけではないのですが、たぶん、GPIOの値は設定すればその値を保持してくれるのでしょうから、並列にする必要はなくて、「GPIO.input(24)」の値が1になったらモータを止めるようにすればいいのではないでしょうか。
そして、たとえば0になったらモータを再び回すというような処理にすれば、センサーのON/OFFがモータの回転と連動するようになりそうですが。

投稿2021/12/04 15:14

TakaiY

総合スコア11418

回答へのコメント

ryu-12

2021/12/06 12:55

TakaiY様返信が遅くなり申し訳ありません。ご指摘ありがとうございます。ご指摘の通りに「(GPIO.input(24) == 1)」の形に直し、プログラム全体を修正しました。なんとかセンサー反応後にモーターを停止させることに成功しましたが、停止後にモーターを再稼働させることがうまくできません。何度も質問するようで申し訳ございませんが、何か解決策があれば教えていただけないでしょうか。下記に修正後のプログラムを貼っておきます。 import RPi.GPIO as GPIO import time import sys GPIO.setwarnings(False) GPIO.setmode(GPIO.BOARD) motor1speed=15 motor1Direction=21 SENSOR_PORT = 24 LED = 35 def motorstop(): pwm.stop() pwmR.stop() GPIO.setup(19,GPIO.OUT) GPIO.setup(motor1speed,GPIO.OUT) GPIO.setup(motor1Direction,GPIO.OUT) GPIO.setup(SENSOR_PORT, GPIO.IN, pull_up_down=GPIO.PUD_DOWN) GPIO.setup(LED, GPIO.OUT) #モーター制御 pwm = GPIO.PWM(19, 100) pwm.start(0) GPIO.output(motor1Direction, 0) pwm.ChangeDutyCycle(40) pwmR = GPIO.PWM(motor1speed, 100) pwmR.start(0) GPIO.output(motor1speed, 1) pwmR.ChangeDutyCycle(23) while True: try: time.sleep(0.1) if(GPIO.input(SENSOR_PORT) == 1): motorstop() GPIO.output(LED, GPIO.HIGH) else: GPIO.output(LED, GPIO.LOW) except KeyboardInterrupt: GPIO.cleanup() sys.exit()

TakaiY

2021/12/06 14:00

インデントが無いのね読み難いのですが、モータを止めるときには、motorstop()のような処理をしているのに、モータを動かすときにはLEDの状態を変えているだけですよね。これではモータは回らないでしょう。また、処理としては、センサーのその時の値でなく、変化によって、命令を変えるのがいいでしょうね。フラグを作って、モータONのときにセンサーが反応したらOFFに、OFFの時にセンサ反応がなくなったらONにするというような。

自己解決

ご指摘してくださった皆様
たくさんのご指摘、ありがとうございました。センサーの状態の変化を条件にして修正したところ、成功させることができました。下記は成功したプログラムです。

Python3
1import RPi.GPIO as GPIO
2import time
3import sys
4import datetime
5GPIO.setwarnings(False)
6GPIO.setmode(GPIO.BOARD)
7
8motor1speed=15
9motor1Direction=21
10SENSOR_PORT = 24
11LED = 35
12
13
14GPIO.setup(19,GPIO.OUT)
15GPIO.setup(motor1speed,GPIO.OUT)
16GPIO.setup(motor1Direction,GPIO.OUT)
17GPIO.setup(SENSOR_PORT, GPIO.IN, pull_up_down=GPIO.PUD_DOWN)
18GPIO.setup(LED, GPIO.OUT)
19
20#モーター制御
21def motorstart():
22    pwm = GPIO.PWM(19, 100)
23    pwm.start(0)
24    GPIO.output(motor1Direction, 0)
25    pwm.ChangeDutyCycle(40)
26    pwmR = GPIO.PWM(motor1speed, 100)
27    pwmR.start(0)
28    GPIO.output(motor1speed, 1)
29    pwmR.ChangeDutyCycle(23)
30
31motorstart()
32
33while True:
34    try:
35        if(GPIO.input(SENSOR_PORT) == 0):
36            motorstart()
37            GPIO.output(LED, GPIO.LOW)
38        
39        else:
40            GPIO.output(LED, GPIO.HIGH)
41        
42    except KeyboardInterrupt:
43        GPIO.cleanup()
44        sys.exit()