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3.1.8 Monitor di Surriscaldamento

Nota

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.

../_images/4.1.13_overheat_monitor_list.png

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

../_images/4.1.13_overheat_monitor_schematic.png

Procedure Sperimentali

Passo 1: Costruisci il circuito.

../_images/4.1.13_overheat_monitor_circuit.png

Passo 2: Vai alla cartella del codice.

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

Passo 3: Esegui il file eseguibile.

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.

Nota

Se si verifica l’errore FileNotFoundError: [Errno 2] No such file or directory: '/dev/i2c-1', è necessario fare riferimento a Configurazione I²C 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.

Avvertimento

In caso di errore RuntimeError: Cannot determine SOC peripheral base address, fare riferimento a Se gpiozero non funziona.

Codice

Nota

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.

#!/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.
```
#!/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.
```
# 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).
```
# 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.

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.

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.

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.

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.

# 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.

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