I²C 기반 ADS1115 도입으로 Raspberry Pi의 Analog Input 한계 극복 및 16-bit 정밀도 확보

Context

Raspberry Pi는 내장 Analog-to-Digital Converter(ADC)가 없어 Potentiometer나 Gas sensor 등 아날로그 신호를 직접 처리하지 못하는 하드웨어적 제약 존재. 디지털 통신 중심의 설계 구조로 인해 물리 세계의 연속적인 전압 변화를 수치화하는 인터페이스 부재.

Technical Solution

• I²C 버스를 통한 외부 16-bit Delta-Sigma ADC(ADS1115) 연결로 아날로그 데이터 수집 경로 확보
• Sampling, Quantization, Encoding 단계를 거쳐 연속 전압을 이진 데이터로 변환하는 디지털화 파이프라인 구축
• Programmable Gain Amplifier(PGA) 설정을 통해 저전압 신호를 증폭하여 측정 정밀도를 극대화하는 가변 이득 구조 적용
• Single-ended 및 Differential measurement 모드 지원으로 전압 차이 기반의 정밀 계측 가능 구조 설계
• Python CircuitPython 라이브러리를 활용해 하드웨어 레지스터 제어를 추상화한 소프트웨어 인터페이스 구현