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2.2.2 Thermistor (MCP3008)
Bemerkung
Abhängig von Ihrer Kit-Version identifizieren Sie bitte, ob Sie ADC0834 oder MCP3008 haben, und fahren Sie mit dem entsprechenden Abschnitt fort.
Einführung
Genauso wie ein Fotowiderstand Licht messen kann, ist ein Thermistor ein temperatursensitives elektronisches Bauteil, das zur Temperaturmessung und für Temperaturregelungsfunktionen wie z. B. Wärmealarm verwendet werden kann.
Benötigte Komponenten
Für dieses Projekt benötigen wir die folgenden Komponenten:
Es ist definitiv bequem, ein komplettes Kit zu kaufen. Hier ist der Link:
Name |
ELEMENTE IN DIESEM KIT |
LINK |
|---|---|---|
Raphael Kit |
337 |
Sie können die Komponenten auch einzeln über die folgenden Links kaufen:
KOMPONENTENBESCHREIBUNG |
KAUFLINK |
|---|---|
- |
Schaltplan
T-Board-Name |
physikalisch |
WiringPi |
BCM |
|---|---|---|---|
SPICE0 |
pin24 |
10 |
8 |
SPIMOSI |
pin19 |
12 |
10 |
SPIMISO |
pin21 |
13 |
9 |
SPISCLK |
pin23 |
14 |
11 |
Experimentelle Verfahren
Schritt 1: Schließen Sie den Stromkreis an.
Schritt 2: Wechseln Sie in den Code-Ordner.
cd ~/raphael-kit/c/2.2.2-2/
Schritt 3: Kompilieren Sie den Code.
gcc 2.2.2_Thermistor.c -o Thermistor -lwiringPi -lm
Bemerkung
-lm lädt die Mathematikbibliothek. Nicht weglassen, da sonst ein Fehler auftritt.
Schritt 4: Führen Sie die ausführbare Datei aus.
./Thermistor
Nach dem Start des Programms misst der Thermistor die Umgebungstemperatur, die nach der Berechnung auf dem Bildschirm ausgegeben wird.
Bemerkung
Wenn es nach dem Ausführen nicht funktioniert oder die Fehlermeldung „wiringPi.h: No such file or directory“ erscheint, lesen Sie bitte Installieren und Überprüfen von WiringPi.
Code
#include <wiringPi.h>
#include <wiringPiSPI.h>
#include <stdio.h>
#include <math.h>
#define SPI_CHANNEL 0 // CE0
#define SPI_SPEED 1000000 // 1MHz
int read_ADC(int channel) {
if (channel < 0 || channel > 7) return -1;
unsigned char buffer[3];
buffer[0] = 1; // Startbit
buffer[1] = (8 + channel) << 4; // Single-Ended-Modus + Kanal
buffer[2] = 0;
wiringPiSPIDataRW(SPI_CHANNEL, buffer, 3);
int value = ((buffer[1] & 3) << 8) | buffer[2];
return value;
}
int main(void) {
int analogVal;
double Vr, Rt, temp, cel, Fah;
if (wiringPiSetup() == -1) {
printf("setup wiringPi failed!\n");
return 1;
}
if (wiringPiSPISetup(SPI_CHANNEL, SPI_SPEED) == -1) {
printf("SPI setup failed!\n");
return 1;
}
while (1) {
analogVal = read_ADC(0); // Lesen von CH0
// MCP3008 ist ein 10-Bit-ADC (0–1023)
Vr = 3.3 * analogVal / 1023.0; // Vref = 3.3V
Rt = 10000.0 * Vr / (3.3 - Vr); // Spannungsteiler, 10k Widerstand
temp = 1 / ((log(Rt / 10000.0) / 3950.0) + (1 / (273.15 + 25.0)));
cel = temp - 273.15;
Fah = cel * 1.8 + 32;
printf("Celsius: %.2f C Fahrenheit: %.2f F\n", cel, Fah);
delay(1000);
}
return 0;
}
Code-Erklärung
#include <wiringPi.h>
#include <wiringPiSPI.h>
#include <stdio.h>
#include <math.h>
Diese Headerdateien binden Bibliotheken für GPIO-Steuerung (wiringPi.h), SPI-Kommunikation (wiringPiSPI.h), Standard-I/O-Funktionen (stdio.h) und mathematische Funktionen (math.h) in C ein.
#define SPI_CHANNEL 0
#define SPI_SPEED 1000000
Definiert Konstanten für den SPI-Kanal und die SPI-Geschwindigkeit. Hier wird SPI-Kanal 0 (CE0) mit einer Taktrate von 1 MHz verwendet.
int read_ADC(int channel)
Diese Funktion liest analoge Daten von einem bestimmten Kanal des MCP3008-ADC aus.
buffer[0] = 1;
buffer[1] = (8 + channel) << 4;
buffer[2] = 0;
Diese Zeilen formatieren den SPI-Befehl entsprechend dem MCP3008-Protokoll: Startbit, Konfiguration für den Single-Ended-Modus und Kanalnummer.
wiringPiSPIDataRW(SPI_CHANNEL, buffer, 3);
Überträgt den SPI-Befehl und empfängt die 10-Bit-ADC-Daten vom MCP3008.
int value = ((buffer[1] & 3) << 8) | buffer[2];
Extrahiert und kombiniert das 10-Bit-ADC-Ergebnis aus dem zurückgegebenen SPI-Puffer.
if (wiringPiSetup() == -1) { ... }
if (wiringPiSPISetup(SPI_CHANNEL, SPI_SPEED) == -1) { ... }
Diese Zeilen initialisieren WiringPi und konfigurieren SPI. Falls die Initialisierung fehlschlägt, beendet das Programm die Ausführung.
analogVal = read_ADC(0);
Liest das analoge Signal vom MCP3008-Kanal 0, an dem der Thermistor-Spannungsteiler angeschlossen ist.
Vr = 3.3 * analogVal / 1023.0;
Wandelt den digitalen ADC-Wert in eine analoge Spannung um. Der ADC-Bereich ist 0–1023 bei 3,3 V Referenzspannung.
Rt = 10000.0 * Vr / (3.3 - Vr);
Berechnet den Widerstand des Thermistors anhand der Spannungsteiler-Formel. Es wird ein 10kΩ-Widerstand in Reihe mit dem Thermistor angenommen.
temp = 1 / ((log(Rt / 10000.0) / 3950.0) + (1 / (273.15 + 25.0)));
Verwendet die B-Parameter-Gleichung, um den Widerstand des Thermistors in eine Temperatur in Kelvin umzuwandeln.
T(K) = 1 / [ln(Rt/R₀)/B + 1/T₀], wobei - R₀ = 10kΩ - B = 3950 - T₀ = 25°C = 298,15K
cel = temp - 273.15;
Wandelt die Temperatur von Kelvin in Grad Celsius um.
Fah = cel * 1.8 + 32;
Wandelt die Celsius-Temperatur in Fahrenheit um.
printf("Celsius: %.2f C Fahrenheit: %.2f F\n", cel, Fah);
Gibt die Temperatur sowohl in Celsius als auch in Fahrenheit mit zwei Nachkommastellen im Terminal aus.