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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

Genau wie ein Fotowiderstand Licht erkennen kann, ist ein Thermistor ein temperaturabhängiges elektronisches Bauelement, das für Temperaturregelungsfunktionen wie z. B. einen Hitzewarnmelder verwendet werden kann.

Benötigte Komponenten

In diesem 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	Raphael Kit

Sie können die Komponenten auch einzeln über die folgenden Links kaufen:

KOMPONENTENBESCHREIBUNG	KAUFLINK
GPIO Extension Board	KAUFEN
Steckbrett	KAUFEN
Jumper-Kabel	KAUFEN
Widerstand	KAUFEN
Thermistor	KAUFEN
MCP3008	-

Schaltplan

T-Board Name	Physikalisch	WiringPi	BCM
SPICE0	Pin 24	10	8
SPIMOSI	Pin 19	12	10
SPIMISO	Pin 21	13	9
SPISCLK	Pin 23	14	11

Experimentelle Verfahren

Schritt 1: Bauen Sie die Schaltung auf.

Schritt 2: Wechseln Sie in den Code-Ordner.

cd ~/raphael-kit/nodejs/

Schritt 3: Führen Sie den Code aus.

sudo node thermistor-2.js

Sobald der Code ausgeführt wird, erkennt der Thermistor die Umgebungstemperatur, die nach der Berechnung des Programms auf dem Bildschirm ausgegeben wird.

Code

const mcpadc = require('mcp-spi-adc');

// Öffne MCP3008-Kanal 0 (CH0), analoger Eingang vom Thermistor-Spannungsteiler
const adc = mcpadc.openMcp3008(0, { speedHz: 1350000 }, (err) => {
  if (err) {
    console.error('Fehler beim Öffnen des MCP3008-Kanals:', err);
    process.exit(1);
  }

  console.log('MCP3008-Thermistor-Kanal geöffnet.');

  setInterval(() => {
    adc.read((err, reading) => {
      if (err) {
        console.error('ADC-Lesefehler:', err);
        return;
      }

      const adcValue = reading.value; // Float: 0.0–1.0
      const raw = Math.round(adcValue * 1023); // 10-Bit-Integerwert

      const Vr = 3.3 * raw / 1023; // Spannung (bei 3,3 V Referenz)
      const R0 = 10000;            // Festwiderstand: 10kΩ
      const B = 3950;              // B-Konstante
      const Rt = R0 * Vr / (3.3 - Vr); // Thermistorwiderstand

      const tempK = 1 / ((Math.log(Rt / R0) / B) + (1 / (273.15 + 25))); // Kelvin
      const tempC = tempK - 273.15; // Celsius
      const tempF = tempC * 1.8 + 32; // Fahrenheit

      console.log(`Celsius: ${tempC.toFixed(2)} °C  |  Fahrenheit: ${tempF.toFixed(2)} °F`);
    });
  }, 1000);
});

Code-Erklärung

setInterval(() => {
  adc.read((err, reading) => {
    ...
  });
}, 1000);

Richtet eine Schleife ein, die alle 1000 Millisekunden (1 Sekunde) vom MCP3008-Kanal 0 liest. Die Funktion read gibt einen analogen Wert zwischen 0,0 und 1,0 zurück.

const raw = Math.round(reading.value * 1023);

Wandelt den normalisierten Float-ADC-Wert in einen rohen 10-Bit-Integerwert (Bereich 0–1023) um.

const Vr = 3.3 * raw / 1023;

Berechnet die Spannung am Thermistor (Vr) anhand des ADC-Wertes. Es wird eine Referenzspannung des MCP3008 von 3,3 V angenommen.

const Rt = R0 * Vr / (3.3 - Vr);

Verwendet die Spannungsteilerformel, um den Thermistorwiderstand Rt zu berechnen, wobei R0 ein 10kΩ-Festwiderstand in Reihe ist.

const tempK = 1 / ((Math.log(Rt / R0) / B) + (1 / (273.15 + 25)));

Wendet die B-Parameter-Gleichung (eine vereinfachte Form der Steinhart-Hart-Gleichung) an, um die Temperatur in Kelvin zu berechnen.

const tempC = tempK - 273.15;
const tempF = tempC * 1.8 + 32;

Wandelt die Temperatur von Kelvin in Celsius und anschließend in Fahrenheit um.

console.log(`Celsius: ${tempC.toFixed(2)} °C  |  Fahrenheit: ${tempF.toFixed(2)} °F`);

Gibt sowohl die Celsius- als auch die Fahrenheit-Temperatur mit zwei Dezimalstellen Genauigkeit in der Konsole aus.