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.. _3.1.4_py_pi5_mcp3008:

3.1.4 Ventilateur intelligent (MCP3008)
==========================================

.. note::

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

   Selon la version de votre kit, veuillez identifier si vous disposez d’un **ADC0834** ou d’un **MCP3008** et poursuivre avec la section correspondante.

Introduction
-----------------

Dans ce projet, nous utiliserons des moteurs, des boutons et des thermistances pour créer un ventilateur intelligent manuel + automatique dont la vitesse est réglable.

Composants nécessaires
------------------------------

Dans ce projet, nous avons besoin des composants suivants.

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


Schéma de câblage
------------------------

============ ======== ======== ===
Nom T-Board  physique 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

Procédure expérimentale
-----------------------------

**Étape 1 :** Montez le circuit.

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

.. note::
    Le module d’alimentation peut utiliser une pile 9 V avec le connecteur de pile 9 V fourni dans le kit.

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


**Étape 2 :** Configurez l’interface SPI et installez la bibliothèque ``spidev`` (voir :ref:`spi_configuration` pour des instructions détaillées). Si vous avez déjà effectué ces étapes, vous pouvez les passer.

**Étape 3** : Accédez au dossier du code.

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block:: 

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

**Étape 4** : Exécutez.

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block:: 

    sudo python3 3.1.4-2_SmartFan_zero.py

Lorsque le code s’exécute, démarrez le ventilateur en appuyant sur le bouton. À chaque pression, la vitesse est ajustée d’un niveau vers le haut ou vers le bas. Il y a **5** niveaux de vitesse : **0~4**. Lorsque la vitesse est au 4\ :sup:`ème` niveau et que vous appuyez à nouveau, le ventilateur s’arrête avec une vitesse de **0**.

Dès que la température augmente ou baisse de plus de 2 °C, la vitesse augmente ou diminue automatiquement d’un niveau.

Code
--------

.. note::
    Vous pouvez **Modifier/Réinitialiser/Copier/Exécuter/Arrêter** le code ci-dessous. Mais avant cela, vous devez vous rendre dans le chemin du code source comme ``davinci-kit-for-raspberry-pi/python-pi5``. Après avoir modifié le code, vous pouvez l’exécuter directement pour voir l’effet.

.. raw:: html

    <run></run>

.. code-block:: python

    #!/usr/bin/env python3

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

    # Initialiser SPI pour MCP3008
    spi = spidev.SpiDev()
    spi.open(0, 0)  # Bus 0, CE0 (GPIO8 / broche physique 24)
    spi.max_speed_hz = 1000000  # 1 MHz

    # Initialiser les broches GPIO pour le bouton et le moteur
    BtnPin = Button(22)  # GPIO22 (broche physique 15)
    motor = Motor(forward=5, backward=6, enable=13)  # GPIO5, GPIO6, GPIO13

    # Variables pour suivre le niveau de vitesse du moteur et les températures
    level = 0
    currentTemp = 0
    markTemp = 0

    def read_adc(channel):
        """
        Lit une valeur analogique depuis le 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():
        """
        Lit et calcule la température actuelle depuis le capteur.
        Retourne :
            float : Température actuelle en Celsius.
        """
        analogVal = read_adc(0)  # Thermistance connectée à CH0
        Vr = 3.3 * analogVal / 1023.0  # Pour un système en 3,3 V
        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):
        """
        Ajuste la vitesse du moteur en fonction du niveau indiqué.
        Args :
            level (int): Niveau de vitesse souhaité.
        Retourne :
            int : Niveau de vitesse ajusté.
        """
        if level == 0:
            motor.stop()
            return 0
        if level >= 4:
            level = 4
        motor.forward(speed=float(level / 4))
        return level

    def changeLevel():
        """
        Change le niveau de vitesse du moteur lorsque le bouton est pressé et met à jour la température de référence.
        """
        global level, currentTemp, markTemp
        print("Bouton pressé")
        level = (level + 1) % 5
        markTemp = currentTemp

    # Lier l’événement du bouton à la fonction changeLevel
    BtnPin.when_pressed = changeLevel

    def main():
        """
        Fonction principale pour surveiller et réagir en continu aux variations de température.
        """
        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)

    # Exécuter la fonction principale et gérer KeyboardInterrupt
    try:
        main()
    except KeyboardInterrupt:
        motor.stop()
        spi.close()


Explication du code
---------------------

#. Importe les bibliothèques pour contrôler le moteur et le bouton, communiquer via SPI avec le MCP3008, et effectuer des calculs mathématiques. La bibliothèque ``gpiozero`` contrôle les périphériques GPIO, ``spidev`` communique avec l’ADC MCP3008, et ``math`` calcule la température à partir de la résistance.

   .. code-block:: python

       #!/usr/bin/env python3

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

#. Initialise la communication SPI sur le bus 0, périphérique 0 (CE0), connecté à la puce ADC MCP3008.

   .. code-block:: python

       # Initialiser SPI pour MCP3008
       spi = spidev.SpiDev()
       spi.open(0, 0)  # Bus 0, CE0 (GPIO8 / broche physique 24)
       spi.max_speed_hz = 1000000  # 1 MHz

#. Configure la broche GPIO 22 comme entrée pour le bouton et assigne les broches GPIO 5 (avant), 6 (arrière) et 13 (activation) au moteur. Déclare également des variables globales pour la vitesse et le suivi de température.

   .. code-block:: python

       # Initialiser les broches GPIO pour le bouton et le moteur
       BtnPin = Button(22)  # GPIO22 (broche physique 15)
       motor = Motor(forward=5, backward=6, enable=13)  # GPIO5, GPIO6, GPIO13

       # Variables pour suivre le niveau de vitesse du moteur et les températures
       level = 0
       currentTemp = 0
       markTemp = 0

#. Définit une fonction pour lire les valeurs analogiques depuis le MCP3008 via SPI. Retourne un nombre 10 bits (0–1023).

   .. code-block:: python

       def read_adc(channel):
           """
           Lit une valeur analogique depuis le 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

#. Définit une fonction pour lire la température depuis la thermistance connectée au CH0 du MCP3008. Convertit la valeur ADC en tension, calcule la résistance, puis en température (°C) avec l’approximation de Steinhart-Hart.

   .. code-block:: python

       def temperature():
           """
           Lit et calcule la température actuelle depuis le capteur.
           Retourne :
               float : Température actuelle en Celsius.
           """
           analogVal = read_adc(0)  # Thermistance connectée à CH0
           Vr = 3.3 * analogVal / 1023.0  # Pour un système en 3,3 V
           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

#. Fonction pour contrôler la vitesse du moteur selon ``level`` (0–4). Niveau 0 : arrêt. Niveaux 1–4 : vitesse proportionnelle (ex. niveau 2 = 50 %).

   .. code-block:: python

       def motor_run(level):
           """
           Ajuste la vitesse du moteur en fonction du niveau indiqué.
           Args :
               level (int): Niveau de vitesse souhaité.
           Retourne :
               int : Niveau de vitesse ajusté.
           """
           if level == 0:
               motor.stop()
               return 0
           if level >= 4:
               level = 4
           motor.forward(speed=float(level / 4))
           return level

#. Définit une fonction événementielle qui incrémente la vitesse de 0 à 4 en boucle et met à jour la température de référence à chaque changement.

   .. code-block:: python

       def changeLevel():
           """
           Change le niveau de vitesse du moteur lorsque le bouton est pressé et met à jour la température de référence.
           """
           global level, currentTemp, markTemp
           print("Bouton pressé")
           level = (level + 1) % 5
           markTemp = currentTemp

       # Lier l’événement du bouton à la fonction changeLevel
       BtnPin.when_pressed = changeLevel

#. La logique principale lit en continu la température et la compare à la référence (``markTemp``). Si l’écart est ±2 °C, la vitesse est ajustée en conséquence. Une courte pause évite les changements trop rapides.

   .. code-block:: python

       def main():
           """
           Fonction principale pour surveiller et réagir en continu aux variations de température.
           """
           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)

#. Exécute la fonction principale dans un bloc try-except et garantit que le moteur est arrêté et la connexion SPI fermée correctement en cas d’interruption par Ctrl+C.

   .. code-block:: python

       # Exécuter la fonction principale et gérer KeyboardInterrupt
       try:
           main()
       except KeyboardInterrupt:
           motor.stop()
           spi.close()