.. note::

    Hallo und willkommen in der SunFounder Raspberry Pi & Arduino & ESP32 Enthusiasten-Gemeinschaft auf Facebook! Tauchen Sie tiefer ein in die Welt von Raspberry Pi, Arduino und ESP32 mit anderen Enthusiasten.

    **Warum beitreten?**

    - **Expertenunterstützung**: Lösen Sie Nachverkaufsprobleme und technische Herausforderungen mit Hilfe unserer Gemeinschaft und unseres Teams.
    - **Lernen & Teilen**: Tauschen Sie Tipps und Anleitungen aus, um Ihre Fähigkeiten zu verbessern.
    - **Exklusive Vorschauen**: Erhalten Sie frühzeitigen Zugang zu neuen Produktankündigungen und exklusiven Einblicken.
    - **Spezialrabatte**: Genießen Sie exklusive Rabatte auf unsere neuesten Produkte.
    - **Festliche Aktionen und Gewinnspiele**: Nehmen Sie an Gewinnspielen und Feiertagsaktionen teil.

    👉 Sind Sie bereit, mit uns zu erkunden und zu erschaffen? Klicken Sie auf [|link_sf_facebook|] und treten Sie heute bei!

.. _4.1.13_py_pi5:

4.1.10 Überhitzungsüberwachung
===================================

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

Möglicherweise möchten Sie ein Gerät zur Überhitzungsüberwachung bauen, das in verschiedenen Situationen Anwendung findet, z.B. in der Fabrik, wenn wir bei einer Schaltkreisüberhitzung einen Alarm und das zeitnahe automatische Abschalten der Maschine wünschen. In diesem Projekt werden wir einen Thermistor, einen Joystick, einen Summer, eine LED und ein LCD verwenden, um ein intelligentes Temperaturüberwachungsgerät zu erstellen, dessen Schwellenwert einstellbar ist.

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

Für dieses Projekt benötigen wir die folgenden Komponenten.

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

Es ist definitiv praktisch, ein komplettes Kit 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 sie auch einzeln über die untenstehenden Links kaufen.

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

    *   - KOMPONENTENVORSTELLUNG
        - 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_led`
        - |link_led_buy|
    *   - :ref:`cpn_joystick`
        - \-
    *   - :ref:`cpn_adc0834`
        - \-
    *   - :ref:`cpn_transistor`
        - |link_transistor_buy|
    *   - :ref:`cpn_i2c_lcd`
        - |link_i2clcd1602_buy|
    *   - :ref:`cpn_thermistor`
        - |link_thermistor_buy|
    *   - :ref:`cpn_buzzer`
        - \-

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

============ ======== ======== ===
T-Board Name physical wiringPi BCM
GPIO17       Pin 11   0        17
GPIO18       Pin 12   1        18
GPIO27       Pin 13   2        27
GPIO22       Pin 15   3        22
GPIO23       Pin 16   4        23
GPIO24       Pin 18   5        24
SDA1         Pin 3             
SCL1         Pin 5             
============ ======== ======== ===

.. image:: ../python_pi5/img/4.1.13_overheat_monitor_schematic.png
   :align: center

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

**Schritt 1:** Bauen Sie den Schaltkreis auf.

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


**Schritt 2**: Wechseln Sie in den Ordner des Codes.

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block:: 

    cd ~/raphael-kit/python-pi5

**Schritt 3**: Führen Sie die ausführbare Datei aus.

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block:: 

    sudo python3 4.1.13_OverheatMonitor_zero.py

Während der Code ausgeführt wird, werden die aktuelle Temperatur und der hohe Temperaturschwellenwert **40** auf dem **I2C LCD1602** angezeigt. Wenn die aktuelle Temperatur den Schwellenwert überschreitet, werden der Summer und die LED aktiviert, um Sie zu alarmieren.

Der **Joystick** dient hier dazu, den hohen Temperaturschwellenwert anzupassen. Durch Bewegen des **Joysticks** in X- und Y-Achsenrichtung kann der aktuelle hohe Temperaturschwellenwert erhöht oder verringert werden. Ein erneutes Drücken des **Joysticks** setzt den Schwellenwert auf den Anfangswert zurück.

.. note::

    * Wenn Sie den Fehler ``FileNotFoundError: [Errno 2] No such file or directory: '/dev/i2c-1'`` erhalten, müssen Sie :ref:`i2c_config` konsultieren, um den I2C zu aktivieren.
    * Wenn der Fehler ``ModuleNotFoundError: No module named 'smbus2'`` auftritt, führen Sie bitte ``sudo apt install python3-smbus2`` aus.
    * Erscheint der Fehler ``OSError: [Errno 121] Remote I/O error``, bedeutet dies, dass das Modul falsch verdrahtet ist oder das Modul defekt ist.
    * Wenn der Code und die Verdrahtung korrekt sind, das LCD aber immer noch keinen Inhalt anzeigt, können Sie das Potentiometer auf der Rückseite drehen, um den Kontrast zu erhöhen.


.. warning::

    Wenn die Fehlermeldung ``RuntimeError: Cannot determine SOC peripheral base address`` angezeigt wird, lesen Sie bitte :ref:`faq_soc`

**Code**

.. note::
    Sie können den untenstehenden Code **Modifizieren/Zurücksetzen/Kopieren/Ausführen/Stoppen**. Aber zuerst müssen Sie zum Quellcodepfad wie ``raphael-kit/python`` gehen. Nach der Modifikation des Codes können Sie ihn direkt ausführen, um das Ergebnis zu sehen.

.. 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

   # Initialize joystick button, buzzer, and LED
   Joy_BtnPin = Button(22)
   buzzPin = Buzzer(23)
   ledPin = LED(24)

   # Set initial upper temperature threshold
   upperTem = 40

   # Setup ADC and LCD modules
   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()

   # Main execution loop
   try:
       lastState = 1
       stage = 0
       while True:
           currentState = Joy_BtnPin.value
           # Toggle between settings and monitoring mode
           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:
       # Clean up and exit
       LCD1602.clear()
       ADC0834.destroy()


**Code-Erklärung**

#. Dieser Abschnitt importiert die notwendigen Bibliotheken für das Projekt. ``LCD1602`` wird für das LCD-Display verwendet, ``gpiozero`` stellt Klassen für LED, Buzzer und Button bereit, ``ADC0834`` dient der Analog-Digital-Umwandlung, und ``time`` sowie ``math`` sind Python-Standardbibliotheken für zeitbezogene Funktionen und mathematische Operationen.

   .. code-block:: python

       #!/usr/bin/env python3

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

#. Hier werden der Joystick-Knopf, der Buzzer und die LED initialisiert. ``Button(22)`` erstellt ein Button-Objekt, das mit dem GPIO-Pin 22 verbunden ist. ``Buzzer(23)`` und ``LED(24)`` initialisieren den Buzzer und die LED an den GPIO-Pins 23 und 24.

   .. code-block:: python

       # Initialize joystick button, buzzer, and LED
       Joy_BtnPin = Button(22)
       buzzPin = Buzzer(23)
       ledPin = LED(24)

#. Legt die anfängliche obere Temperaturgrenze fest und initialisiert die ADC- und LCD-Module. Das LCD wird mit einer Adresse (``0x27``) und einem Modus (``1``) initialisiert.

   .. code-block:: python

       # Set initial upper temperature threshold
       upperTem = 40

       # Setup ADC and LCD modules
       ADC0834.setup()
       LCD1602.init(0x27, 1)
    
#. Diese Funktion liest die X- und Y-Werte des Joysticks unter Verwendung von ADC0834. Sie gibt einen Änderungswert basierend auf der Position des Joysticks zurück, der zur Anpassung der Temperaturschwelle verwendet wird.

   .. 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

#. Passt die obere Temperaturgrenze unter Verwendung des Joystick-Eingangs an. Die neue Grenze wird auf dem LCD angezeigt.

   .. 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)

#. Liest die aktuelle Temperatur vom Sensor mit ADC0834 und konvertiert sie in 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)

#. Überwacht und zeigt die aktuelle Temperatur und die obere Grenze an. Wenn die Temperatur die obere Grenze überschreitet, werden der Buzzer und die LED aktiviert.

   .. 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()

#. Die Hauptausführungsschleife wechselt basierend auf Joystick-Knopfdrücken zwischen Einstellungs- und Überwachungsmodi. Sie aktualisiert kontinuierlich entweder die Temperatureinstellung oder überwacht die aktuelle Temperatur.

   .. code-block:: python

       # Main execution loop
       try:
           lastState = 1
           stage = 0
           while True:
               currentState = Joy_BtnPin.value
               # Toggle between settings and monitoring mode
               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()

#. Dieser Abschnitt stellt eine ordnungsgemäße Bereinigung und Ressourcenfreigabe sicher, wenn das Programm unterbrochen wird.

   .. code-block:: python

       except KeyboardInterrupt:
           # Clean up and exit
           LCD1602.clear()
           ADC0834.destroy()