.. note::

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.. _3.1.4_py_pi5_mcp3008:

3.1.4 Ventilador Inteligente (MCP3008)
=========================================

.. note::

   .. image:: ../img/mcp3008_and_adc0834.jpg
      :width: 25%
      :align: left
    

   Dependiendo de la versión de tu kit, identifica si tienes **ADC0834** o **MCP3008** y procede con la sección correspondiente.

Introducción
------------

En este proyecto, usaremos motores, botones y termistores para hacer un ventilador inteligente manual + automático cuya velocidad de viento es ajustable.

Componentes necesarios
------------------------------

En este proyecto, necesitamos los siguientes componentes.

.. image:: ../python_pi5/img/list2_Smart_Fan.png
    :width: 800
    :align: center

Diagrama esquemático
------------------------

============ ======== ======== ===
T-Board Name physical wiringPi BCM
SPICE0       Pin 24   10       8
SPIMOSI      Pin 19   12       10
SPIMISO      Pin 21   13       9
SPISCLK      Pin 23   14       11
GPIO22       Pin 15   3        22
GPIO5        Pin 29   21       5
GPIO6        Pin 31   22       6
GPIO13       Pin 33   23       13
============ ======== ======== ===

.. image:: ../python_pi5/img/schematic_3.1.4_smart_fan_mcp3008.png
    :align: center
    :width: 800

Procedimientos experimentales
------------------------------

**Paso 1:** Construir el circuito.

.. image:: ../python_pi5/img/july24_3.1.4_smart_fan_mcp3008.png
    :width: 800

.. note::
    El módulo de alimentación puede usar una batería de 9V con el conector para batería de 9V incluido en el kit.

.. image:: ../python_pi5/img/4.1.10_smart_fan_battery.jpeg
    :align: center

**Paso 2:** Configurar la interfaz SPI e instalar la librería ``spidev`` (consulta :ref:`spi_configuration` para instrucciones detalladas).  
Si ya has completado estos pasos, puedes saltar este paso.

**Paso 3:** Ir a la carpeta del código.

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block:: 

    cd ~/davinci-kit-for-raspberry-pi/python-pi5

**Paso 4:** Ejecutar.

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block:: 

    sudo python3 3.1.4-2_SmartFan_zero.py

Cuando se ejecute el código, inicia el ventilador presionando el botón.  
Cada vez que lo presiones, se ajustará una velocidad más alta o más baja.  
Hay **5** niveles de velocidad: **0~4**.  
Cuando se establece en el 4\ :sup:`to` nivel de velocidad y presionas el botón, el ventilador se detiene con velocidad **0**.

Cuando la temperatura suba o baje más de 2℃, la velocidad se ajustará automáticamente un nivel más rápido o más lento.

Código
------

.. note::
    Puedes **Modificar/Restablecer/Copiar/Ejecutar/Detener** el código de abajo.  
    Antes de eso, debes ir a la ruta del código fuente como ``davinci-kit-for-raspberry-pi/python-pi5``.  
    Después de modificarlo, puedes ejecutarlo directamente para ver el efecto.

.. raw:: html

    <run></run>

.. code-block:: python

    #!/usr/bin/env python3

    from gpiozero import Motor, Button
    from time import sleep
    import spidev
    import math

    # Inicializar SPI para MCP3008
    spi = spidev.SpiDev()
    spi.open(0, 0)  # Bus 0, CE0 (GPIO8 / pin físico 24)
    spi.max_speed_hz = 1000000  # 1 MHz

    # Inicializar pines GPIO para el botón y control del motor
    BtnPin = Button(22)  # GPIO22 (pin físico 15)
    motor = Motor(forward=5, backward=6, enable=13)  # GPIO5, GPIO6, GPIO13

    # Variables para el nivel de velocidad del motor y seguimiento de temperaturas
    level = 0
    currentTemp = 0
    markTemp = 0

    def read_adc(channel):
        """
        Lee valor analógico del canal MCP3008 (0–7).
        """
        if channel < 0 or channel > 7:
            return -1
        adc = spi.xfer2([1, (8 + channel) << 4, 0])
        value = ((adc[1] & 0x03) << 8) | adc[2]
        return value

    def temperature():
        """
        Lee y calcula la temperatura actual desde el sensor.
        Retorna:
            float: Temperatura en Celsius.
        """
        analogVal = read_adc(0)  # Termistor conectado a CH0
        Vr = 3.3 * analogVal / 1023.0  # Sistema de 3.3V
        Rt = 10000.0 * Vr / (3.3 - Vr)
        temp = 1 / (((math.log(Rt / 10000.0)) / 3950.0) + (1 / (273.15 + 25.0)))
        Cel = temp - 273.15
        return Cel

    def motor_run(level):
        """
        Ajusta la velocidad del motor según el nivel.
        Args:
            level (int): Nivel de velocidad deseado.
        Retorna:
            int: Nivel ajustado de velocidad.
        """
        if level == 0:
            motor.stop()
            return 0
        if level >= 4:
            level = 4
        motor.forward(speed=float(level / 4))
        return level

    def changeLevel():
        """
        Cambia el nivel de velocidad del motor al presionar el botón y actualiza la temperatura de referencia.
        """
        global level, currentTemp, markTemp
        print("Botón presionado")
        level = (level + 1) % 5
        markTemp = currentTemp

    # Vincular el evento de pulsación de botón con la función changeLevel
    BtnPin.when_pressed = changeLevel

    def main():
        """
        Función principal para monitorear y responder a cambios de temperatura.
        """
        global level, currentTemp, markTemp
        markTemp = temperature()
        while True:
            currentTemp = temperature()
            if level != 0:
                if currentTemp - markTemp <= -2:
                    level -= 1
                    markTemp = currentTemp
                elif currentTemp - markTemp >= 2:
                    if level < 4:
                        level += 1
                    markTemp = currentTemp
            level = motor_run(level)
            sleep(0.2)

    # Ejecutar la función principal y manejar interrupción por teclado
    try:
        main()
    except KeyboardInterrupt:
        motor.stop()
        spi.close()

Explicación del código
----------------------

#. Importa librerías para control de motor y botón, comunicación SPI con MCP3008 y cálculos matemáticos. ``gpiozero`` se usa para controlar dispositivos GPIO, ``spidev`` para SPI, y ``math`` para calcular la temperatura a partir de la resistencia.

   .. code-block:: python

       #!/usr/bin/env python3

       from gpiozero import Motor, Button
       from time import sleep
       import spidev
       import math

#. Inicializa comunicación SPI en bus 0, dispositivo 0 (CE0), conectado al MCP3008.

   .. code-block:: python

       spi = spidev.SpiDev()
       spi.open(0, 0)  # Bus 0, CE0 (GPIO8 / pin físico 24)
       spi.max_speed_hz = 1000000  # 1 MHz

#. Configura GPIO22 como entrada para el botón y establece los pines del motor (GPIO5 hacia adelante, GPIO6 hacia atrás, GPIO13 enable). También define variables globales para el seguimiento de velocidad y temperatura.

   .. code-block:: python

       BtnPin = Button(22)
       motor = Motor(forward=5, backward=6, enable=13)

       level = 0
       currentTemp = 0
       markTemp = 0

#. Define función para leer valores analógicos de un canal MCP3008 mediante SPI. Devuelve un entero de 10 bits (0–1023).

   .. code-block:: python

       def read_adc(channel):
           ...
           return value

#. Función para leer la temperatura desde el termistor, convirtiendo el valor ADC a voltaje, luego a resistencia y finalmente a Celsius usando la aproximación de Steinhart-Hart.

   .. code-block:: python

       def temperature():
           ...
           return Cel

#. Función para controlar la velocidad del motor según el nivel (0–4). Nivel 0 detiene el motor, y niveles 1–4 ajustan la velocidad PWM proporcionalmente.

   .. code-block:: python

       def motor_run(level):
           ...
           return level

#. Manejador de evento para el botón que incrementa el nivel de velocidad y actualiza la temperatura de referencia.

   .. code-block:: python

       def changeLevel():
           ...
       BtnPin.when_pressed = changeLevel

#. Bucle principal que compara la temperatura actual con la referencia y ajusta el nivel del motor si la diferencia es de ±2°C. Actualiza el motor en cada ciclo y agrega un retardo.

   .. code-block:: python

       def main():
           ...
           sleep(0.2)

#. Ejecuta la función principal en un bloque try-except para manejar interrupción por teclado, deteniendo el motor y cerrando SPI de forma segura.

   .. code-block:: python

       try:
           main()
       except KeyboardInterrupt:
           motor.stop()
           spi.close()