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.. _2.2.2_c:

2.2.2 Thermistor
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.. note::

    .. image:: ../img/mcp3008_and_adc0834.jpg
        :width: 25%
        :align: left
        
    Abhängig von Ihrer Kit-Version identifizieren Sie bitte, ob Sie **ADC0834** oder **MCP3008** haben, und fahren Sie mit dem entsprechenden Abschnitt fort.


Einführung
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Genauso wie der Fotowiderstand Licht erfassen kann, ist ein Thermistor ein temperaturempfindliches elektronisches Bauelement, das zur Umsetzung von Temperatursteuerungsfunktionen verwendet werden kann, wie beispielsweise für einen Hitzemelder.

Benötigte Komponenten
------------------------------

Für dieses Projekt benötigen wir die folgenden Komponenten.

.. image:: ../img/list_2.2.2_thermistor.png

Es ist definitiv praktisch, ein komplettes Set zu kaufen, hier ist der Link:

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

    *   - Name
        - ARTIKEL IN DIESEM KIT
        - LINK
    *   - Raphael Kit
        - 337
        - |link_Raphael_kit|

Sie können diese auch separat über die folgenden Links kaufen.

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

    *   - KOMPONENTENBESCHREIBUNG
        - KAUF-LINK

    *   - :ref:`cpn_gpio_board`
        - |link_gpio_board_buy|
    *   - :ref:`cpn_breadboard`
        - |link_breadboard_buy|
    *   - :ref:`cpn_wires`
        - |link_wires_buy|
    *   - :ref:`cpn_resistor`
        - |link_resistor_buy|
    *   - :ref:`cpn_thermistor`
        - |link_thermistor_buy|
    *   - :ref:`cpn_adc0834`
        - \-

Schaltplan
---------------------

.. image:: ../img/image323.png

.. image:: ../img/image324.png

Experimentelle Verfahren
----------------------------

**Schritt 1:** Schalten Sie den Schaltkreis.

.. image:: ../img/image202.png

**Schritt 2:** Navigieren Sie zum Ordner des Codes.

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block::

    cd ~/raphael-kit/c/2.2.2/

**Schritt 3:** Kompilieren Sie den Code.

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block::

    gcc 2.2.2_Thermistor.c -lwiringPi -lm

.. note::
    -lm dient zum Laden der Mathematik-Bibliothek. Nicht weglassen, sonst gibt es einen Fehler.

**Schritt 4:** Führen Sie die ausführbare Datei aus.

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block::

    sudo ./a.out

Nachdem der Code ausgeführt wurde, erfasst der Thermistor die Umgebungstemperatur, die nach Abschluss der Programmberechnung auf dem Bildschirm angezeigt wird.

.. note::

    Wenn es nach dem Ausführen nicht funktioniert oder die Fehlermeldung "wiringPi.h: Datei oder Verzeichnis nicht gefunden" angezeigt wird, beziehen Sie sich bitte auf :ref:`install_wiringpi`.

**Code**

.. code-block:: c

    #include <wiringPi.h>
    #include <stdio.h>
    #include <math.h>

    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);
        // Start bit
        digitalWrite(ADC_CLK,0);
        digitalWrite(ADC_DIO,1);    delayMicroseconds(2);
        digitalWrite(ADC_CLK,1);    delayMicroseconds(2);
        //Single End mode
        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);
        //Select
        digitalWrite(ADC_CLK,0);
        digitalWrite(ADC_DIO,sel);    delayMicroseconds(2);
        digitalWrite(ADC_CLK,1);

        delayMicroseconds(2);
        digitalWrite(ADC_CLK,0);
        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))<<i);
            digitalWrite(ADC_CLK,1);    delayMicroseconds(2);
            digitalWrite(ADC_CLK,0);    delayMicroseconds(2);
        }

        digitalWrite(ADC_CS,1);
        pinMode(ADC_DIO, OUTPUT);
        return(dat1==dat2) ? dat1 : 0;
    }

    int main(void)
    {
        unsigned char analogVal;
        double Vr, Rt, temp, cel, Fah;
        if(wiringPiSetup() == -1){ //when initialize wiring failed,print messageto screen
            printf("setup wiringPi failed !");
            return 1;
        }
        pinMode(ADC_CS,  OUTPUT);
        pinMode(ADC_CLK, OUTPUT);

        while(1){
            analogVal = get_ADC_Result(0);
            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);
            delay(100);
        }
        return 0;
    }

**Code-Erklärung**

.. code-block:: c

    #include <math.h>

Es gibt eine C-Numerik-Bibliothek, die eine Reihe von Funktionen deklariert, um gängige mathematische Operationen und Transformationen durchzuführen.

.. code-block:: c

    analogVal = get_ADC_Result(0);

Diese Funktion dient dazu, den Wert des Thermistors zu lesen.

.. 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);

Diese Berechnungen wandeln die Thermistorwerte in Celsiuswerte um.

.. code-block:: c

    Vr = 5 * (double)(analogVal) / 255;
    Rt = 10000 * (double)(Vr) / (5 - (double)(Vr));

Diese beiden Codezeilen berechnen die Spannungsverteilung anhand des gelesenen Analogwerts, um Rt (Widerstand des Thermistors) zu erhalten.

.. code-block:: c

    temp = 1 / (((log(Rt/10000)) / 3950)+(1 / (273.15 + 25)));

Dieser Code bezieht sich darauf, Rt in die Formel 
**T\ K\ =1/(ln(R\ T/R\ N)/B+1/T\ N)** einzufügen, um die Kelvin-Temperatur zu erhalten.

.. code-block:: c

    temp = temp - 273.15;

Umwandlung der Kelvin-Temperatur in Grad Celsius.

.. code-block:: c

    Fah = cel * 1.8 +32;

Umwandlung von Grad Celsius in Fahrenheit.

.. code-block:: c

    printf("Celsius: %.2f C  Fahrenheit: %.2f F\n", cel, Fah);

Anzeige von Grad Celsius, Grad Fahrenheit und deren Einheiten.

Phänomen-Bild
------------------

.. image:: ../img/image203.jpeg