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2.2.2 Thermistor (MCP3008)

Bemerkung

Je nach Kit-Version bitte prüfen, ob ADC0834 oder MCP3008 enthalten ist, und mit dem entsprechenden Abschnitt fortfahren.

Einführung

Genau wie ein Fotowiderstand Licht erfassen kann, ist ein Thermistor ein temperaturabhängiges elektronisches Bauteil, das zur Realisierung von Temperaturregelungsfunktionen wie z. B. einer Hitze-Alarmfunktion eingesetzt werden kann.

Benötigte Komponenten

In diesem Projekt benötigen wir die folgenden Komponenten.

Schaltplan

T-Board-Name	Physical	WiringPi	BCM
SPICE0	pin24	10	8
SPIMOSI	pin19	12	10
SPIMISO	pin21	13	9
SPISCLK	pin23	14	11

Experimentelle Schritte

Schritt 1: Baue die Schaltung auf.

Schritt 2: Gehe in den Code-Ordner.

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

Schritt 3: Führe den Code aus.

sudo node thermistor-2.js

Wenn der Code ausgeführt wird, misst der Thermistor die Umgebungstemperatur, die nach Abschluss der Berechnung auf dem Bildschirm ausgegeben wird.

Code

const mcpadc = require('mcp-spi-adc');

// Öffne MCP3008-Kanal 0 (CH0), analoger Eingang vom Thermistor-Spannungsteiler
const adc = mcpadc.openMcp3008(0, { speedHz: 1350000 }, (err) => {
  if (err) {
    console.error('Fehler beim Öffnen des MCP3008-Kanals:', err);
    process.exit(1);
  }

  console.log('MCP3008-Thermistor-Kanal geöffnet.');

  setInterval(() => {
    adc.read((err, reading) => {
      if (err) {
        console.error('Fehler beim Lesen vom ADC:', err);
        return;
      }

      const adcValue = reading.value; // Float: 0.0–1.0
      const raw = Math.round(adcValue * 1023); // 10-Bit-Integerwert

      const Vr = 3.3 * raw / 1023; // In Spannung umrechnen (bei 3,3 V Referenz)
      const R0 = 10000;            // Festwiderstand: 10 kΩ
      const B = 3950;              // B-Konstante
      const Rt = R0 * Vr / (3.3 - Vr); // Thermistor-Widerstand

      const tempK = 1 / ((Math.log(Rt / R0) / B) + (1 / (273.15 + 25))); // Kelvin
      const tempC = tempK - 273.15; // Celsius
      const tempF = tempC * 1.8 + 32; // Fahrenheit

      console.log(`Celsius: ${tempC.toFixed(2)} °C  |  Fahrenheit: ${tempF.toFixed(2)} °F`);
    });
  }, 1000);
});

Code-Erklärung

setInterval(() => {
  adc.read((err, reading) => {
    ...
  });
}, 1000);

Richtet eine Schleife ein, die alle 1000 ms (1 Sekunde) vom MCP3008-Kanal 0 liest. Die Funktion read gibt einen analogen Wert zwischen 0,0 und 1,0 zurück.

const raw = Math.round(reading.value * 1023);

Wandelt den normalisierten Float-ADC-Wert in einen rohen 10-Bit-Integerwert (0–1023) um.

const Vr = 3.3 * raw / 1023;

Berechnet die Spannung am Thermistor (Vr) basierend auf der ADC-Messung. Es wird angenommen, dass die Referenzspannung des MCP3008 3,3 V beträgt.

const Rt = R0 * Vr / (3.3 - Vr);

Verwendet die Spannungsteilerformel zur Berechnung des Thermistorwiderstands Rt, wobei R0 der feste Serienwiderstand (10 kΩ) ist.

const tempK = 1 / ((Math.log(Rt / R0) / B) + (1 / (273.15 + 25)));

Wendet die B-Parameter-Gleichung (eine vereinfachte Form der Steinhart-Hart-Gleichung) an, um die Temperatur in Kelvin zu schätzen.

const tempC = tempK - 273.15;
const tempF = tempC * 1.8 + 32;

Wandelt die Temperatur in Kelvin zunächst in Celsius und anschließend in Fahrenheit um.

console.log(`Celsius: ${tempC.toFixed(2)} °C  |  Fahrenheit: ${tempF.toFixed(2)} °F`);

Gibt die Temperaturwerte in Celsius und Fahrenheit mit zwei Nachkommastellen in der Konsole aus.