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.. _2.2.2_thermistor:
2.2.2 Termistore
==================
.. note::
.. image:: img/mcp3008_and_adc0834.jpg
:width: 25%
:align: left
A seconda della versione del kit, identifica se hai **ADC0834** o **MCP3008** e procedi con la sezione corrispondente.
Introduzione
---------------
Come il fotoresistore è sensibile alla luce, il termistore è un dispositivo
elettronico sensibile alla temperatura, che può essere utilizzato per realizzare
funzioni di controllo della temperatura, come un allarme di calore.
Componenti
-------------
.. image:: img/list_2.2.2_thermistor.png
Principio
------------
Un termistore è una resistenza termicamente sensibile che presenta un cambiamento
preciso e prevedibile nella resistenza proporzionale a piccole variazioni di
temperatura. La sua variazione di resistenza dipende dalla sua composizione unica.
I termistori appartengono al gruppo dei componenti passivi. A differenza dei loro
omologhi attivi, i dispositivi passivi non possono fornire guadagno di potenza o
amplificazione a un circuito.
Esistono due tipi di termistori: coefficiente di temperatura negativo (NTC) e
coefficiente di temperatura positivo (PTC), noti anche come NTC e PTC. La
resistenza di un termistore PTC aumenta con la temperatura, mentre per l’NTC è
il contrario. In questo esperimento utilizziamo un termistore NTC.
.. image:: img/image325.png
Il principio è che la resistenza del termistore NTC varia con la temperatura
dell’ambiente esterno. Quando la temperatura aumenta, la resistenza del
termistore diminuisce. I dati di tensione vengono poi convertiti in valori
digitali tramite l’adattatore A/D, e la temperatura in gradi Celsius o Fahrenheit
viene mostrata tramite programmazione.
In questo esperimento, si utilizza un termistore e una resistenza di pull-up da
10k. Ogni termistore ha una resistenza normale, qui pari a 10k ohm, misurata a
25 gradi Celsius.
La relazione tra resistenza e temperatura è la seguente:
R\ :sub:`T` =R\ :sub:`N` exp\ :sup:`B(1/TK – 1/TN)`
**R\ T** è la resistenza del termistore NTC alla temperatura **T\ K**.
**R\ N** è la resistenza del termistore NTC alla temperatura nominale **T\ N**.
Qui, il valore numerico di **R\ N** è 10k.
**T\ K** è una temperatura Kelvin e l'unità è K. Qui, il valore numerico di
**T\ K**\ è 273,15 + gradi Celsius.
**T\ N** è una temperatura Kelvin nominale; anche l'unità è K. Qui, il valore
numerico di **T\ N** è 273,15+25.
**B** (beta), la costante di materiale del termistore NTC, è chiamata anche
indice di sensibilità termica e ha un valore numerico di 3950.
**exp** è l’abbreviazione di esponenziale, e la base è il numero naturale e,
che è approssimativamente uguale a 2,7.
Converti questa formula
T\ :sub:`K`\ =1/(ln(R\ :sub:`T`/R\ :sub:`N`)/B+1/T\ :sub:`N`) per ottenere la
temperatura Kelvin e sottraendo 273,15 ottieni la temperatura in gradi Celsius.
Questa relazione è una formula empirica, accurata solo quando la temperatura e
la resistenza sono entro il range efficace.
Schema elettrico
--------------------
.. image:: img/image323.png
.. image:: img/image324.png
Procedure sperimentali
--------------------------
**Passo 1:** Costruisci il circuito.
.. image:: img/image202.png
:width: 800
Per gli Utenti del Linguaggio C
^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
**Passo 2:** Vai alla cartella del codice.
.. raw:: html
.. code-block::
cd ~/davinci-kit-for-raspberry-pi/c/2.2.2/
**Passo 3:** Compila il codice.
.. raw:: html
.. code-block::
gcc 2.2.2_Thermistor.c -lwiringPi -lm
.. note::
-lm serve per caricare la libreria matematica. Non ometterlo, altrimenti
comparirà un errore.
**Passo 4:** Esegui il file eseguibile.
.. raw:: html
.. code-block::
sudo ./a.out
Con il codice in esecuzione, il termistore rileva la temperatura ambientale
che verrà visualizzata sullo schermo una volta completato il calcolo.
.. note::
Se il programma non funziona dopo l’esecuzione, o compare un errore del tipo: \"wiringPi.h: Nessun file o directory\", consulta :ref:`faq_c_nowork`.
**Codice**
.. code-block:: c
#include
#include
#include
typedef unsigned char uchar;
typedef unsigned int uint;
#define ADC_CS 0
#define ADC_CLK 1
#define ADC_DIO 2
uchar get_ADC_Result(uint channel)
{
uchar i;
uchar dat1=0, dat2=0;
int sel = channel > 1 & 1;
int odd = channel & 1;
digitalWrite(ADC_CLK, 1);
delayMicroseconds(2);
digitalWrite(ADC_CLK, 0);
delayMicroseconds(2);
pinMode(ADC_DIO, OUTPUT);
digitalWrite(ADC_CS, 0);
// Bit di avvio
digitalWrite(ADC_CLK,0);
digitalWrite(ADC_DIO,1); delayMicroseconds(2);
digitalWrite(ADC_CLK,1); delayMicroseconds(2);
// Modalità single-end
digitalWrite(ADC_CLK,0);
digitalWrite(ADC_DIO,1); delayMicroseconds(2);
digitalWrite(ADC_CLK,1); delayMicroseconds(2);
// ODD
digitalWrite(ADC_CLK,0);
digitalWrite(ADC_DIO,odd); delayMicroseconds(2);
digitalWrite(ADC_CLK,1); delayMicroseconds(2);
// Selezione
digitalWrite(ADC_CLK,0);
digitalWrite(ADC_DIO,sel); delayMicroseconds(2);
digitalWrite(ADC_CLK,1);
digitalWrite(ADC_DIO,1); delayMicroseconds(2);
digitalWrite(ADC_CLK,0);
digitalWrite(ADC_DIO,1); delayMicroseconds(2);
for(i=0;i<8;i++)
{
digitalWrite(ADC_CLK,1); delayMicroseconds(2);
digitalWrite(ADC_CLK,0); delayMicroseconds(2);
pinMode(ADC_DIO, INPUT);
dat1=dat1<<1 | digitalRead(ADC_DIO);
}
for(i=0;i<8;i++)
{
dat2 = dat2 | ((uchar)(digitalRead(ADC_DIO))<
Questa è una libreria numerica di C che dichiara una serie di funzioni per
calcolare operazioni matematiche e trasformazioni comuni.
.. code-block:: c
analogVal = get_ADC_Result(0);
Questa funzione viene utilizzata per leggere il valore del termistore.
.. code-block:: c
Vr = 5 * (double)(analogVal) / 255;
Rt = 10000 * (double)(Vr) / (5 - (double)(Vr));
temp = 1 / (((log(Rt/10000)) / 3950)+(1 / (273.15 + 25)));
cel = temp - 273.15;
Fah = cel * 1.8 +32;
printf("Celsius: %.2f C Fahrenheit: %.2f F\n", cel, Fah);
Questi calcoli convertono i valori del termistore in gradi Celsius.
.. code-block:: c
Vr = 5 * (double)(analogVal) / 255;
Rt = 10000 * (double)(Vr) / (5 - (double)(Vr));
Queste due righe di codice calcolano la distribuzione della tensione con
il valore letto da analog per ottenere Rt (resistenza del termistore).
.. code-block:: c
temp = 1 / (((log(Rt/10000)) / 3950)+(1 / (273.15 + 25)));
Questo codice si riferisce alla sostituzione di Rt nella formula
**T\ K\ =1/(ln(R\ T/R\ N)/B+1/T\ N)** per ottenere la temperatura in Kelvin.
.. code-block:: c
temp = temp - 273.15;
Converte la temperatura in Kelvin in gradi Celsius.
.. code-block:: c
Fah = cel * 1.8 +32;
Converte i gradi Celsius in Fahrenheit.
.. code-block:: c
printf("Celsius: %.2f C Fahrenheit: %.2f F\n", cel, Fah);
Stampa i gradi centigradi, i gradi Fahrenheit e le loro unità sul display.
Per gli Utenti di Linguaggio Python
^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
**Passo 2:** Vai alla cartella del codice.
.. raw:: html
.. code-block::
cd ~/davinci-kit-for-raspberry-pi/python/
**Passo 3:** Esegui il file eseguibile
.. raw:: html
.. code-block::
sudo python3 2.2.2_Thermistor.py
Una volta eseguito il codice, il termistore rileverà la temperatura
ambientale che verrà stampata sullo schermo al termine del calcolo del programma.
**Codice**
.. note::
Puoi **Modificare/Reimpostare/Copiare/Eseguire/Interrompere** il codice qui sotto. Prima di fare ciò, però, devi accedere al percorso del codice sorgente come ``davinci-kit-for-raspberry-pi/python``.
.. raw:: html
.. code-block:: python
import RPi.GPIO as GPIO
import ADC0834
import time
import math
def init():
ADC0834.setup()
def loop():
while True:
analogVal = ADC0834.getResult()
Vr = 5 * float(analogVal) / 255
Rt = 10000 * Vr / (5 - Vr)
temp = 1/(((math.log(Rt / 10000)) / 3950) + (1 / (273.15+25)))
Cel = temp - 273.15
Fah = Cel * 1.8 + 32
print ('Celsius: %.2f C Fahrenheit: %.2f F' % (Cel, Fah))
time.sleep(0.2)
if __name__ == '__main__':
init()
try:
loop()
except KeyboardInterrupt:
ADC0834.destroy()
**Spiegazione del Codice**
.. code-block:: python
import math
Una libreria numerica che dichiara una serie di funzioni per calcolare
operazioni matematiche comuni e trasformazioni.
.. code-block:: python
analogVal = ADC0834.getResult()
Questa funzione viene utilizzata per leggere il valore del termistore.
.. code-block:: python
Vr = 5 * float(analogVal) / 255
Rt = 10000 * Vr / (5 - Vr)
temp = 1/(((math.log(Rt / 10000)) / 3950) + (1 / (273.15+25)))
Cel = temp - 273.15
Fah = Cel * 1.8 + 32
print ('Celsius: %.2f °C Fahrenheit: %.2f ℉' % (Cel, Fah))
Questi calcoli convertono i valori del termistore in gradi Celsius e
Fahrenheit.
.. code-block:: python
Vr = 5 * float(analogVal) / 255
Rt = 10000 * Vr / (5 - Vr)
Queste due righe di codice calcolano la distribuzione della tensione
con il valore letto da analog per ottenere Rt (resistenza del termistore).
.. code-block:: python
temp = 1/(((math.log(Rt / 10000)) / 3950) + (1 / (273.15+25)))
Questo codice inserisce Rt nella formula
**T\ K\ =1/(ln(R\ T/R\ N)/B+1/T\ N)** per ottenere la temperatura in Kelvin.
.. code-block:: python
temp = temp - 273.15
Converte la temperatura in Kelvin in gradi Celsius.
.. code-block:: python
Fah = Cel * 1.8 + 32
Converte i gradi Celsius in gradi Fahrenheit.
.. code-block:: python
print ('Celsius: %.2f °C Fahrenheit: %.2f ℉' % (Cel, Fah))
Stampa i gradi Celsius e Fahrenheit con le relative unità sul display.
Immagine del Fenomeno
--------------------------
.. image:: img/image203.jpeg