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3.1.5 Indicador de Batería (MCP3008)

Nota

Dependiendo de la versión de tu kit, identifica si tienes ADC0834 o MCP3008 y procede con la sección correspondiente.

Introducción

En este proyecto, realizaremos un dispositivo indicador de batería que puede mostrar visualmente el nivel de la batería en la barra de LED (LED Bargraph).

Advertencia

No utilices componentes de batería que excedan los 3.3V para evitar sobrecargas que puedan dañar el chip o la Raspberry Pi.

Componentes requeridos

En este proyecto necesitamos los siguientes componentes.

Es definitivamente conveniente comprar un kit completo, aquí está el enlace:

Nombre	ARTÍCULOS EN ESTE KIT	ENLACE
Kit Raphael	337	Raphael Kit

También puedes comprarlos por separado en los siguientes enlaces.

INTRODUCCIÓN DEL COMPONENTE	ENLACE DE COMPRA
Placa de Extensión GPIO	COMPRAR
Protoboard	COMPRAR
Cables de Puente	COMPRAR
Resistor	COMPRAR
Gráfico de Barras LED	-
MCP3008	-

Diagrama esquemático

Nombre T-Board	Física	wiringPi	BCM
SPICE0	Pin 24	10	8
SPIMOSI	Pin 19	12	10
SPIMISO	Pin 21	13	9
SPISCLK	Pin 23	14	11
GPIO25	Pin 22	6	25
GPIO12	Pin 32	26	12
GPIO16	Pin 36	27	16
GPIO20	Pin 38	28	20
GPIO21	Pin 40	29	21
GPIO5	Pin 29	21	5
GPIO6	Pin 31	22	6
GPIO13	Pin 33	23	13
GPIO19	Pin 35	24	19
GPIO26	Pin 37	25	26

../_images/schematic_battery_indicator_mcp3008.png

Procedimientos experimentales

Paso 1: Construye el circuito.

../_images/july24_3.1.5_battery_indicator_mcp3008.png

Paso 2: Ve a la carpeta del código.

cd ~/raphael-kit/c/3.1.5-2/

Paso 3: Compila el código.

gcc 3.1.5_BatteryIndicator.c -lwiringPi

Paso 4: Ejecuta el archivo compilado.

sudo ./a.out

Después de que el programa se ejecute, conecta un cable desde el pin 3 del MCP3008 y otro desde el GND a los dos polos de una batería. Verás que los LED correspondientes en la barra LED se encienden para mostrar el nivel de energía (rango de medición: 0-5V).

Nota

Si no funciona después de ejecutarlo, o aparece un mensaje de error: "wiringPi.h: No such file or directory", por favor consulta Instalar y verificar WiringPi.

Código

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

#define SPI_CHANNEL 0
#define SPI_SPEED   1000000  // 1MHz
#define VREF        3.3

int pins[10] = {6, 26, 27, 28, 29, 21, 22, 23, 24, 25};

int read_ADC(int channel)
{
    if (channel < 0 || channel > 7) return -1;

    unsigned char buffer[3];
    buffer[0] = 1;  // Bit de inicio
    buffer[1] = (8 + channel) << 4;  // Modo de un solo extremo
    buffer[2] = 0;

    wiringPiSPIDataRW(SPI_CHANNEL, buffer, 3);

    int value = ((buffer[1] & 3) << 8) | buffer[2];
    return value;
}

void LedBarGraph(int value) {
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        if (i < value)
            digitalWrite(pins[i], HIGH);
        else
            digitalWrite(pins[i], LOW);
    }
}

int main(void)
{
    if (wiringPiSetup() == -1) {
        printf("¡Error al configurar wiringPi!\n");
        return 1;
    }

    if (wiringPiSPISetup(SPI_CHANNEL, SPI_SPEED) == -1) {
        printf("¡Error al configurar SPI!\n");
        return 1;
    }

    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        pinMode(pins[i], OUTPUT);
        digitalWrite(pins[i], HIGH);
    }

    while (1) {
        int analogVal = read_ADC(0);  // MCP3008 CH0
        if (analogVal < 0) continue;

        float voltage = analogVal * VREF / 1023.0;
        int level = analogVal * 10 / 1024;
        if (level > 10) level = 10;

        LedBarGraph(level);

        printf("Valor ADC: %d\tVoltaje: %.2f V\tNivel: %d\n", analogVal, voltage, level);

        delay(200);
    }

    return 0;
}

Explicación del código

int read_ADC(int channel) { ... }

Esta función lee valores analógicos del chip ADC MCP3008 usando SPI. El parámetro channel selecciona una de las 8 entradas analógicas (CH0–CH7). El MCP3008 devuelve un valor digital de 10 bits entre 0 y 1023 que representa el voltaje analógico.

void LedBarGraph(int value) { ... }

Esta función controla una barra de LED de 10 segmentos. Cada LED representa 1/10 del rango de voltaje. Los LED se encienden en orden hasta el nivel especificado.

Nota: Esta versión asume que los ánodos de los LED están conectados a los GPIOs y los cátodos a GND (es decir, activos en HIGH).

int main(void) { ... }

Lógica principal del programa:

Inicializa wiringPi y la comunicación SPI.
Configura los pines GPIO como salidas para controlar la barra LED de 10 segmentos.
Lee continuamente el voltaje analógico a través del MCP3008 (CH0).
Convierte la lectura en voltaje usando VREF = 3.3V.
Escala el voltaje a un nivel de 0–10 y enciende los LED correspondientes.
Muestra en consola el valor crudo del ADC, el voltaje (en voltios) y el nivel del LED.

Esto actúa como un indicador visual de nivel de batería o voltímetro analógico.