今回はRaspberry Pi Picoを使って、「チルトセンサー」の互換品を自作してみたいと思います。
チルトセンサーとは「レゴ エデュケーションWeDo2.0」の基本セットに付属するセンサーです。このセンサーはX・Y軸の傾きを検出することができます。

チルトセンサーはSPIKEのラージハブ（以下、ハブ）に接続しても、そのままでは使うことができません。 しかし、SPIKEアプリでPythonのプログラムを工夫すれば、ハブでもチルトセンサーを読み取ることが可能です。
写真のようにプログラムを作成しましょう（ReadTiltSensor.llsp）。「hub.port.ポート名.device」クラスからオブジェクトを作成して、「オブジェクト.get()」という関数を呼び出すだけで、センサーの値を取得することができます。

実行中の様子です。 センサーのX・Y軸の傾きをライトマトリクスの点として表示します。 センサーが傾いていない場合、点は中心に表示されます。
このプログラムは最後に使用します。

チルトセンサーの回路図です。
「きょりセンサー」の回路と全く同じです。本来ならば、なんらかのセンサーを取り付けるべきですが、今回はダミーの値を返すため、センサーは何も付けません。

回路を組み立てるとこうなります。

チルトセンサーの通信仕様については、Philippe Hurbain（Philo）さんという方が独自の調査結果を次のページで公開しています。
https://www.philohome.com/wedo2reverse/protocol.htm
これによると、チルトセンサーとハブが最初に接続されると、2400bpsで通信を行います。この情報を参考にして、プログラムを作成します。

「Thonny」を使って、Raspberry Pi Pico側のプログラムを作成します（diytiltsensor.py）。 チルトセンサー側の送信内容はこのように配列に格納します。これでRaspberry Pi Picoがチルトセンサーになりきることができます。

ハブとチルトセンサーの接続した後の転送中のグラフです。ここでの通信速度は115200bpsです。ハブはチルトセンサーに対して1バイトのコマンド（0x02）を送ります。すると、チルトセンサーは4バイトのデータを返信します。このデータ内にX・Y軸の傾きが含まれています。
「ヘッダー」は常に16進数の0xC8です。「サム」はデータの転送ミスを検出（サムチェック）するための値です。サムの値は特殊な式で計算します。

反転している部分がダミーの測定値を作成している処理です。 変数「sensor_value_x」「sensor_value_y」にはセンサーの傾きを格納します。単位は度です。ここでは、一度実行するたびに1度ずつ変化するようにします。変化の範囲は-45～+45としました。
プログラムが完成したら、「main.py」というファイル名でRaspberry Pi Pico本体に保存します。これで、電源オン時にプログラムが自動的に実行されます。

実際に動かしてみましょう。
最初に作成した「チルトセンサーの読み取りプログラム（ReadTiltSensor.llsp）」をハブ側で実行します。 すると、測定値（ダミーのX・Y軸の傾き）が表示されます。測定値に合わせて、ライトマトリクスの点が動きます。

ハブとパソコンをUSBケーブルで接続している場合、コンソールに測定値（X・Y軸の傾き）が表示されます。単位は度です。値は-45～+45度の範囲で変化します。 センサー側は測定値を1度ずつ変化させています。しかし、ターミナルの値は1度ずつ変化していません。つまり、プログラムの流れとは関係なく、Raspberry Pi Picoとハブが通信しているということになります。
以上でチルトセンサーを自作することができました。 次回には、実際にセンサーを付けて、ダミーではない測定値を転送してみたいと思います。

今回作成したプログラム（Thonny用/SPIKE App用）