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2.2.2 Termistore (MCP3008)

Nota

A seconda della versione del tuo kit, identifica se possiedi ADC0834 o MCP3008 e procedi con la sezione corrispondente.

Introduzione

Proprio come la fotoresistenza può rilevare la luce, il termistore è un dispositivo elettronico sensibile alla temperatura che può essere utilizzato per realizzare funzioni di controllo della temperatura, come ad esempio un allarme di surriscaldamento.

Componenti richiesti

In questo progetto, ci servono i seguenti componenti.

Schema elettrico

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

Procedura sperimentale

Passo 1: Montare il circuito.

Passo 2: Configurare l’interfaccia SPI e installare la libreria spidev (vedi Configurazione SPI per istruzioni dettagliate). Se hai già completato questi passaggi, puoi saltarli.

Passo 3: Spostati nella cartella del codice.

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

Passo 4: Eseguire il file eseguibile.

sudo python3 2.2.2-2_Thermistor_zero.py

Quando il codice è in esecuzione, il termistore rileva la temperatura ambiente, che verrà stampata sullo schermo una volta completato il calcolo.

Avvertimento

Se compare l’errore RuntimeError: Cannot determine SOC peripheral base address, consulta Se gpiozero non funziona.

Codice

Nota

Puoi Modificare/Reimpostare/Copiare/Eseguire/Interrompere il codice qui sotto. Prima, però, devi andare nel percorso sorgente del codice, ad esempio davinci-kit-for-raspberry-pi/python-pi5. Dopo aver modificato il codice, puoi eseguirlo direttamente per vedere l’effetto.

#!/usr/bin/env python3
# -*- coding: utf-8 -*-

import spidev
import time
import math

# Inizializza SPI per MCP3008 (Bus 0, CE0)
spi = spidev.SpiDev()
spi.open(0, 0)  # Bus 0, Device 0 (CE0)
spi.max_speed_hz = 1000000  # 1 MHz

def read_adc(channel):
    """
    Legge un valore analogico dal canale MCP3008 (0–7)
    """
    if channel < 0 or channel > 7:
        return -1
    # Formato di comunicazione MCP3008
    adc = spi.xfer2([1, (8 + channel) << 4, 0])
    value = ((adc[1] & 0x03) << 8) | adc[2]
    return value

try:
    while True:
        # Legge il valore analogico dal CH0 di MCP3008
        analogVal = read_adc(0)

        # Converte in tensione (riferimento 3.3V)
        Vr = 3.3 * analogVal / 1023.0

        # Calcola la resistenza del termistore
        Rt = 10000.0 * Vr / (3.3 - Vr)

        # Calcola la temperatura in Kelvin usando l’approssimazione di Steinhart–Hart
        tempK = 1.0 / (((math.log(Rt / 10000.0)) / 3950.0) + (1.0 / (273.15 + 25.0)))

        # Converte in Celsius e Fahrenheit
        Cel = tempK - 273.15
        Fah = Cel * 1.8 + 32

        # Stampa la temperatura
        print('Celsius: %.2f °C  Fahrenheit: %.2f °F' % (Cel, Fah))

        # Attende prima della prossima lettura
        time.sleep(0.2)

except KeyboardInterrupt:
    spi.close()

Spiegazione del codice

1. Questa parte importa il modulo spidev per comunicare con l’ADC MCP3008 via SPI, il modulo time per i ritardi e il modulo math per i calcoli logaritmici necessari alla conversione della temperatura.

   #!/usr/bin/env python3
   # -*- coding: utf-8 -*-
   
   import spidev
   import time
   import math
   

2. Inizializza l’interfaccia SPI per MCP3008 sul bus 0 e dispositivo 0 (CE0), impostando la velocità massima a 1 MHz.

   spi = spidev.SpiDev()
   spi.open(0, 0)
   spi.max_speed_hz = 1000000
   

3. Definisce una funzione per leggere i valori analogici da un canale specificato di MCP3008 (0–7). Utilizza il protocollo SPI e restituisce un intero a 10 bit (0–1023).

   def read_adc(channel):
       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
   

4. Implementa un ciclo che legge continuamente i valori analogici da un termistore collegato al CH0, li converte in tensione (basata su 3.3V), poi in resistenza e infine in temperatura usando l’equazione di Steinhart–Hart. La temperatura viene visualizzata sia in gradi Celsius che Fahrenheit, con una breve pausa tra le letture.

   try:
       while True:
           # Read analog value from CH0 of MCP3008
           analogVal = read_adc(0)
   
           # Convert to voltage (3.3V reference)
           Vr = 3.3 * analogVal / 1023.0
   
           # Calculate thermistor resistance
           Rt = 10000.0 * Vr / (3.3 - Vr)
   
           # Calculate temperature in Kelvin using the Steinhart–Hart approximation
           tempK = 1.0 / (((math.log(Rt / 10000.0)) / 3950.0) + (1.0 / (273.15 + 25.0)))
   
           # Convert to Celsius and Fahrenheit
           Cel = tempK - 273.15
           Fah = Cel * 1.8 + 32
   
           # Print the temperature
           print('Celsius: %.2f °C  Fahrenheit: %.2f °F' % (Cel, Fah))
   
           # Wait before next reading
           time.sleep(0.2)
   

5. Cattura KeyboardInterrupt (Ctrl+C) per terminare il programma in modo sicuro e chiude l’interfaccia SPI per liberare la risorsa.

   except KeyboardInterrupt:
       spi.close()