.. note::

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.. _3.1.8_py_pi5_monitor:

3.1.8 Monitor di Surriscaldamento
====================================


.. 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
---------------------

Potresti voler creare un dispositivo di monitoraggio del surriscaldamento 
da applicare in varie situazioni, ad esempio in fabbrica, per avere un allarme 
e lo spegnimento automatico della macchina in caso di surriscaldamento del 
circuito. In questo progetto, utilizzeremo un termistore, un joystick, un 
cicalino, un LED e un display LCD per realizzare un dispositivo di monitoraggio 
della temperatura intelligente con una soglia regolabile.

Componenti Necessari
------------------------------

In questo progetto, abbiamo bisogno dei seguenti componenti.

.. image:: ../python_pi5/img/4.1.13_overheat_monitor_list.png
    :width: 800
    :align: center

.. È sicuramente conveniente acquistare un kit completo, ecco il link: 

.. .. list-table::
..     :widths: 20 20 20
..     :header-rows: 1

..     *   - Nome	
..         - ELEMENTI IN QUESTO KIT
..         - LINK
..     *   - Kit Raphael
..         - 337
..         - |link_Raphael_kit|

.. Puoi anche acquistare i componenti separatamente dai link seguenti.

.. .. list-table::
..     :widths: 30 20
..     :header-rows: 1

..     *   - INTRODUZIONE AI COMPONENTI
..         - LINK PER L'ACQUISTO

..     *   - :ref:`gpio_extension_board`
..         - |link_gpio_board_buy|
..     *   - :ref:`breadboard`
..         - |link_breadboard_buy|
..     *   - :ref:`wires`
..         - |link_wires_buy|
..     *   - :ref:`resistor`
..         - |link_resistor_buy|
..     *   - :ref:`led`
..         - |link_led_buy|
..     *   - :ref:`joystick`
..         - \-
..     *   - :ref:`adc0834`
..         - \-
..     *   - :ref:`transistor`
..         - |link_transistor_buy|
..     *   - :ref:`i2c_lcd1602`
..         - |link_i2clcd1602_buy|
..     *   - :ref:`thermistor`
..         - |link_thermistor_buy|
..     *   - :ref:`buzzer`
..         - \-

Diagramma di Cablaggio
--------------------------

============ ======== ======== ===
T-Board Name physical wiringPi BCM
GPIO17       Pin 11   0        17
GPIO18       Pin 12   1        18
GPIO27       Pin 13   2        27
GPIO22       Pin15    3        22
GPIO23       Pin16    4        23
GPIO24       Pin18    5        24
SDA1         Pin 3             
SCL1         Pin 5             
============ ======== ======== ===

.. image:: ../python_pi5/img/4.1.13_overheat_monitor_schematic.png
    :width: 100%
    :align: center

Procedure Sperimentali
-----------------------------

**Passo 1:** Costruisci il circuito.

.. image:: ../python_pi5/img/4.1.13_overheat_monitor_circuit.png

**Passo 2:** Vai alla cartella del codice.

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block:: 

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

**Passo 3:** Esegui il file eseguibile.

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block:: 

    sudo python3 3.1.8_OverheatMonitor.py

All'avvio del codice, la temperatura corrente e la soglia di alta temperatura 
**40** sono visualizzate su **I2C LCD1602**. Se la temperatura corrente supera 
la soglia, il cicalino e il LED si attivano per avvisarti.

Il **joystick** qui serve per regolare la soglia di alta temperatura. Muovere 
il **joystick** lungo l'asse X o Y permette di aumentare o diminuire la soglia 
attuale di alta temperatura. Premendo nuovamente il **joystick**, la soglia viene 
ripristinata al valore iniziale.

.. note::

    * Se si verifica l'errore ``FileNotFoundError: [Errno 2] No such file or directory: '/dev/i2c-1'``, è necessario fare riferimento a :ref:`i2c_config` per abilitare l'I2C.
    * Se si verifica l'errore ``ModuleNotFoundError: No module named 'smbus2'``, eseguire il comando ``sudo apt install python3-smbus2``.
    * Se compare l'errore ``OSError: [Errno 121] Remote I/O error``, significa che il modulo è collegato in modo errato o danneggiato.
    * Se il codice e i cablaggi sono corretti ma il display LCD non mostra contenuto, regola il potenziometro sul retro per aumentare il contrasto.

.. warning::

    In caso di errore ``RuntimeError: Cannot determine SOC peripheral base address``, fare riferimento a :ref:`faq_soc`

**Codice**

.. note::
    Puoi **Modificare/Reimpostare/Copiare/Eseguire/Interrompere** il codice sottostante. Prima di farlo, assicurati di trovarti nel percorso del codice sorgente come ``davinci-kit-for-raspberry-pi/python``. Dopo aver apportato modifiche al codice, puoi eseguirlo direttamente per vedere gli effetti.

.. raw:: html

    <run></run>

.. code-block:: python

   #!/usr/bin/env python3

   import LCD1602
   from gpiozero import LED, Buzzer, Button
   import ADC0834
   import time
   import math

   # Inizializza pulsante del joystick, cicalino e LED
   Joy_BtnPin = Button(22)
   buzzPin = Buzzer(23)
   ledPin = LED(24)

   # Imposta soglia iniziale di temperatura massima
   upperTem = 40

   # Configura i moduli ADC e LCD
   ADC0834.setup()
   LCD1602.init(0x27, 1)

   def get_joystick_value():
       """
       Reads the joystick values and returns a change value based on the joystick's position.
       """
       x_val = ADC0834.getResult(1)
       y_val = ADC0834.getResult(2)
       if x_val > 200:
           return 1
       elif x_val < 50:
           return -1
       elif y_val > 200:
           return -10
       elif y_val < 50:
           return 10
       else:
           return 0

   def upper_tem_setting():
       """
       Adjusts and displays the upper temperature threshold on the LCD.
       """
       global upperTem
       LCD1602.write(0, 0, 'Upper Adjust: ')
       change = int(get_joystick_value())
       upperTem += change
       strUpperTem = str(upperTem)
       LCD1602.write(0, 1, strUpperTem)
       LCD1602.write(len(strUpperTem), 1, '              ')
       time.sleep(0.1)

   def temperature():
       """
       Reads the current temperature from the sensor and returns it in Celsius.
       """
       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
       return round(Cel, 2)

   def monitoring_temp():
       """
       Monitors and displays the current temperature and upper temperature threshold. 
       Activates buzzer and LED if the temperature exceeds the upper limit.
       """
       global upperTem
       Cel = temperature()
       LCD1602.write(0, 0, 'Temp: ')
       LCD1602.write(0, 1, 'Upper: ')
       LCD1602.write(6, 0, str(Cel))
       LCD1602.write(7, 1, str(upperTem))
       time.sleep(0.1)
       if Cel >= upperTem:
           buzzPin.on()
           ledPin.on()
       else:
           buzzPin.off()
           ledPin.off()

   # Ciclo principale di esecuzione
   try:
       lastState = 1
       stage = 0
       while True:
           currentState = Joy_BtnPin.value
           # Alterna tra modalità impostazione e monitoraggio
           if currentState == 1 and lastState == 0:
               stage = (stage + 1) % 2
               time.sleep(0.1)
               LCD1602.clear()
           lastState = currentState
           if stage == 1:
               upper_tem_setting()
           else:
               monitoring_temp()
   except KeyboardInterrupt:
       # Pulisce e chiude il programma
       LCD1602.clear()
       ADC0834.destroy()


**Spiegazione del Codice**

#. Questa sezione importa le librerie necessarie per il progetto. ``LCD1602`` è utilizzata per il display LCD, ``gpiozero`` fornisce classi per controllare LED, cicalino e pulsante, ``ADC0834`` serve per la conversione analogico-digitale, mentre ``time`` e ``math`` sono librerie standard di Python per funzioni di gestione del tempo e operazioni matematiche.

   .. code-block:: python

       #!/usr/bin/env python3

       import LCD1602
       from gpiozero import LED, Buzzer, Button
       import ADC0834
       import time
       import math

#. Qui vengono inizializzati il pulsante del joystick, il cicalino e il LED. ``Button(22)`` crea un oggetto pulsante collegato al pin GPIO 22. ``Buzzer(23)`` e ``LED(24)`` inizializzano rispettivamente il cicalino e il LED ai pin GPIO 23 e 24.

   .. code-block:: python

       # Inizializza il pulsante del joystick, il cicalino e il LED
       Joy_BtnPin = Button(22)
       buzzPin = Buzzer(23)
       ledPin = LED(24)

#. Imposta il limite iniziale di temperatura massima e inizializza i moduli ADC e LCD. Il display LCD è inizializzato con un indirizzo (``0x27``) e una modalità (``1``).

   .. code-block:: python

       # Imposta soglia di temperatura massima iniziale
       upperTem = 40

       # Configura i moduli ADC e LCD
       ADC0834.setup()
       LCD1602.init(0x27, 1)

#. Questa funzione legge i valori del joystick tramite ADC0834 e restituisce una variazione basata sulla posizione del joystick, che sarà utilizzata per regolare la soglia della temperatura.

   .. code-block:: python

       def get_joystick_value():
           """
           Reads the joystick values and returns a change value based on the joystick's position.
           """
           x_val = ADC0834.getResult(1)
           y_val = ADC0834.getResult(2)
           if x_val > 200:
               return 1
           elif x_val < 50:
               return -1
           elif y_val > 200:
               return -10
           elif y_val < 50:
               return 10
           else:
               return 0

#. Regola la soglia della temperatura massima utilizzando l'input del joystick. Il nuovo limite viene visualizzato sull'LCD.

   .. code-block:: python

       def upper_tem_setting():
           """
           Adjusts and displays the upper temperature threshold on the LCD.
           """
           global upperTem
           LCD1602.write(0, 0, 'Upper Adjust: ')
           change = int(get_joystick_value())
           upperTem += change
           strUpperTem = str(upperTem)
           LCD1602.write(0, 1, strUpperTem)
           LCD1602.write(len(strUpperTem), 1, '              ')
           time.sleep(0.1)

#. Legge la temperatura attuale dal sensore tramite ADC0834 e la converte in gradi Celsius.

   .. code-block:: python

       def temperature():
           """
           Reads the current temperature from the sensor and returns it in Celsius.
           """
           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
           return round(Cel, 2)

#. Monitora e visualizza la temperatura attuale e il limite massimo. Se la temperatura supera il limite impostato, attiva il cicalino e il LED.

   .. code-block:: python

       def monitoring_temp():
           """
           Monitors and displays the current temperature and upper temperature threshold. 
           Activates buzzer and LED if the temperature exceeds the upper limit.
           """
           global upperTem
           Cel = temperature()
           LCD1602.write(0, 0, 'Temp: ')
           LCD1602.write(0, 1, 'Upper: ')
           LCD1602.write(6, 0, str(Cel))
           LCD1602.write(7, 1, str(upperTem))
           time.sleep(0.1)
           if Cel >= upperTem:
               buzzPin.on()
               ledPin.on()
           else:
               buzzPin.off()
               ledPin.off()

#. Il ciclo principale di esecuzione alterna tra le modalità di impostazione e monitoraggio in base alla pressione del pulsante del joystick. Aggiorna continuamente o l'impostazione della temperatura o monitora la temperatura attuale.

   .. code-block:: python

       # Ciclo principale di esecuzione
       try:
           lastState = 1
           stage = 0
           while True:
               currentState = Joy_BtnPin.value
               # Alterna tra modalità impostazione e monitoraggio
               if currentState == 1 and lastState == 0:
                   stage = (stage + 1) % 2
                   time.sleep(0.1)
                   LCD1602.clear()
               lastState = currentState
               if stage == 1:
                   upper_tem_setting()
               else:
                   monitoring_temp()

#. Questa sezione assicura la corretta pulizia e il rilascio delle risorse quando il programma viene interrotto.

   .. code-block:: python

       except KeyboardInterrupt:
           # Pulisce e chiude il programma
           LCD1602.clear()
           ADC0834.destroy()