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3.1.7 Überhitzungsmonitor (MCP3008)

Bemerkung

../_images/mcp3008_and_adc0834.jpg

Abhängig von Ihrer Kit-Version identifizieren Sie bitte, ob Sie ADC0834 oder MCP3008 haben, und fahren Sie mit dem entsprechenden Abschnitt fort.

Einführung

Vielleicht möchten Sie ein Überhitzungsüberwachungsgerät bauen, das in verschiedenen Situationen eingesetzt werden kann, z. B. in einer Fabrik, wenn ein Alarm ausgelöst und die Maschine rechtzeitig automatisch abgeschaltet werden soll, wenn eine Schaltung überhitzt. In diesem Projekt verwenden wir einen Thermistor, einen Joystick, einen Summer, eine LED und ein LCD, um ein intelligentes Temperaturüberwachungsgerät zu bauen, dessen Grenzwert einstellbar ist.

Benötigte Komponenten

Für dieses Projekt benötigen wir die folgenden Komponenten.

../_images/list2_Overheat_Monitor.png

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

Name

ARTIKEL IN DIESEM KIT

LINK

Raphael Kit

337

Raphael Kit

Sie können die Komponenten auch einzeln über die unten stehenden Links kaufen.

KOMPONENTENBESCHREIBUNG

KAUFLINK

GPIO Extension Board

KAUFEN

Steckbrett

KAUFEN

Jumper-Kabel

KAUFEN

Widerstand

KAUFEN

LED

KAUFEN

Joystick-Modul

-

MCP3008

-

Transistor

KAUFEN

I2C LCD1602

KAUFEN

Thermistor

KAUFEN

Summer

-

Schaltplan

T-Board Name

Physisch

wiringPi

BCM

SPICE0

Pin 24

10

8

SPIMOSI

Pin 19

12

10

SPIMISO

Pin 21

13

9

SPISCLK

Pin 23

14

11

GPIO22

Pin15

3

22

GPIO23

Pin16

4

23

GPIO24

Pin18

5

24

SDA1

Pin 3

SCL1

Pin 5
../_images/Schematic_three_one8.png

Experimentelle Schritte

Schritt 1: Baue die Schaltung auf.

../_images/july24_3.1.8_overheat_monitor_mcp3008.png

Schritt 2: Gehe in den Code-Ordner.

cd ~/raphael-kit/c/3.1.7-2/

Schritt 3: Kompiliere den Code.

gcc 3.1.7_OverheatMonitor.c -lm -lwiringPi

Schritt 4: Führe die ausführbare Datei aus.

sudo ./a.out

Während der Code ausgeführt wird, werden die aktuelle Temperatur und die Hochtemperaturgrenze 40 auf dem I2C LCD1602 angezeigt. Wenn die aktuelle Temperatur größer als der Grenzwert ist, werden Summer und LED aktiviert, um dich zu warnen.

Der Joystick dient hier zum Einstellen der Hochtemperaturgrenze. Durch Bewegen des Joysticks in X- und Y-Richtung kann der aktuelle Hochtemperaturgrenzwert erhöht oder verringert werden. Durch erneutes Drücken des Joysticks wird der Grenzwert auf den Anfangswert zurückgesetzt.

Bemerkung

  • Wenn der Fehler wiringPi.h: No such file or directory angezeigt wird, siehe Installieren und Überprüfen von WiringPi.

  • Wenn der Fehler Unable to open I2C device: No such file or directory angezeigt wird, siehe I²C-Konfiguration, um I2C zu aktivieren und die Verdrahtung zu überprüfen.

  • Wenn Code und Verdrahtung korrekt sind, aber das LCD dennoch nichts anzeigt, kann das Potentiometer auf der Rückseite gedreht werden, um den Kontrast zu erhöhen.

Codeerklärung

int read_ADC(int channel) {
    if (channel < 0 || channel > 7) return -1;
    unsigned char buffer[3];
    buffer[0] = 1;
    buffer[1] = (8 + channel) << 4;
    buffer[2] = 0;
    wiringPiSPIDataRW(SPI_CHANNEL, buffer, 3);
    return ((buffer[1] & 0x03) << 8) | buffer[2];
}

Liest einen 10-Bit-Analogwert vom MCP3008-Kanal (CH0–CH7) über SPI und gibt einen Integer-Wert von 0 bis 1023 zurück.

int get_joystick_value() {
    int x = read_ADC(1);
    int y = read_ADC(2);

    if (x > 900)      return 1;   // Rechts
    else if (x < 100) return -1;  // Links
    else if (y > 900) return -10; // Oben
    else if (y < 100) return 10;  // Unten
    else              return 0;
}

Liest die X- und Y-Analogwerte des Joysticks von CH1 und CH2. Gibt eine Zahl zurück, die die Bewegungsrichtung basierend auf Schwellenwerten angibt.

void upper_tem_setting() {
    write_lcd(0,0, "Upper Adjust:");

    int change = get_joystick_value();

    if (change != 0 && change != lastJoystickChange) {
        upperTem += change;
        lastJoystickChange = change;
    }
    else if (change == 0) {
        lastJoystickChange = 0;
    }

    char str[6];
    snprintf(str, sizeof(str), "%d", upperTem);
    write_lcd(0,1, str);
    write_lcd(strlen(str),1, "            ");

    delay(100);
}

Ermöglicht dem Benutzer die Einstellung der Hochtemperaturgrenze mit dem Joystick. Verhindert wiederholte Änderungen, wenn die Richtung gehalten wird.

double temperature() {
    int raw = read_ADC(0);
    double Vr = 3.3 * ((double)raw / 1023.0);
    double Rt = 10000.0 * Vr / (3.3 - Vr);
    double tempK = 1.0 / ((log(Rt/10000.0)/3950.0) + 1.0/(273.15+25.0));
    return tempK - 273.15;
}

Liest den Analogwert von CH0, der mit dem Thermistor verbunden ist. Verwendet die Steinhart–Hart-Gleichung zur Berechnung der Temperatur in Celsius.

void monitoring_temp() {
    char str[6];
    double cel = temperature();
    snprintf(str, sizeof(str), "%.2f", cel);
    write_lcd(0,0, "Temp: ");
    write_lcd(6,0, str);

    snprintf(str, sizeof(str), "%d", upperTem);
    write_lcd(0,1, "Upper: ");
    write_lcd(7,1, str);
    delay(100);

    if (cel >= upperTem) {
        digitalWrite(buzzPin, HIGH);
        digitalWrite(LedPin,  HIGH);
    } else {
        digitalWrite(buzzPin, LOW);
        digitalWrite(LedPin,  LOW);
    }
}

Liest kontinuierlich die aktuelle Temperatur und zeigt sie zusammen mit dem Grenzwert an. Wenn die Temperatur den Grenzwert überschreitet, werden Summer und LED aktiviert.

void setup_all() {
    fd = wiringPiI2CSetup(LCDAddr);
    lcd_init();
    if (wiringPiSetup() == -1 || wiringPiSPISetup(SPI_CHANNEL, SPI_SPEED) == -1) {
        printf("Setup failed!\n");
        return;
    }
    pinMode(Joy_BtnPin, INPUT);
    pullUpDnControl(Joy_BtnPin, PUD_UP);
    pinMode(buzzPin, OUTPUT);
    pinMode(LedPin,  OUTPUT);
}

Initialisiert LCD, SPI und GPIO-Pins für Joystick-Taste, Summer und LED. Aktiviert auch den Pull-up-Widerstand für die Joystick-Taste.

int main(void) {
    setup_all();

    int lastBtnState = HIGH;
    int stage = 0;

    while (1) {
        int curBtn = digitalRead(Joy_BtnPin);
        if (curBtn == HIGH && lastBtnState == LOW) {
            stage = (stage + 1) % 2;
            lastJoystickChange = 0;
            delay(100);
            lcd_clear();
        }
        lastBtnState = curBtn;

        if (stage == 1)
            upper_tem_setting();
        else
            monitoring_temp();
    }

    return 0;
}

Die Hauptschleife wechselt zwischen zwei Modi:

  1. Temperaturüberwachung

  2. Grenzwertanpassung mit dem Joystick

Der Modus wird gewechselt, wenn die Joystick-Taste losgelassen wird (Flankenerkennung).