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4.1.10 Monitor de Sobrecalentamiento

Nota

../_images/mcp3008_and_adc0834.jpg

Dependiendo de la versión de su kit, identifique si tiene ADC0834 o MCP3008 y continúe con la sección correspondiente.

Introducción

Puede que desees crear un dispositivo de monitoreo de sobrecalentamiento que se aplique a diversas situaciones, por ejemplo, en una fábrica, si queremos tener una alarma y el apagado automático oportuno de la máquina cuando hay un sobrecalentamiento del circuito. En este proyecto, usaremos un termistor, joystick, zumbador, LED y LCD para hacer un dispositivo inteligente de monitoreo de temperatura cuyo umbral es ajustable.

Componentes Necesarios

En este proyecto, necesitamos los siguientes componentes.

../_images/4.1.13_overheat_monitor_list.png

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 enlaces a continuación.

INTRODUCCIÓN DEL COMPONENTE

ENLACE DE COMPRA

Placa de Extensión GPIO

COMPRAR

Protoboard

COMPRAR

Cables de Puente

COMPRAR

Resistor

COMPRAR

LED

COMPRAR

Módulo Joystick

-

ADC0834

-

Transistor

COMPRAR

I2C LCD1602

COMPRAR

Termistor

COMPRAR

Zumbador

-

Diagrama Esquemático

Nombre T-Board

física

WiringPi

BCM

GPIO17

Pin 11

0

17

GPIO18

Pin 12

1

18

GPIO27

Pin 13

2

27

GPIO22

Pin15

3

22

GPIO23

Pin16

4

23

GPIO24

Pin18

5

24

SDA1

Pin 3

SCL1

Pin 5
../_images/4.1.13_overheat_monitor_schematic.png

Procedimientos Experimentales

Paso 1: Construye el circuito.

../_images/4.1.13_overheat_monitor_circuit.png

Paso 2: Ve a la carpeta del código.

cd ~/raphael-kit/python-pi5

Paso 3: Ejecuta el archivo ejecutable.

sudo python3 4.1.13_OverheatMonitor_zero.py

Cuando el código se ejecute, la temperatura actual y el umbral de alta temperatura 40 se mostrarán en I2C LCD1602. Si la temperatura actual es mayor que el umbral, el zumbador y el LED se activarán para alertarte.

Joystick aquí es para que lo presiones y ajustes el umbral de alta temperatura. Mover el Joystick en la dirección del eje X y del eje Y puede ajustar (subir o bajar) el umbral de alta temperatura actual. Presiona el Joystick nuevamente para restablecer el umbral al valor inicial.

Nota

  • Si obtienes el error FileNotFoundError: [Errno 2] No such file or directory: '/dev/i2c-1', necesitas consultar Configuración de I²C para habilitar el I2C.

  • Si obtienes el error ModuleNotFoundError: No module named 'smbus2', por favor ejecuta sudo apt install python3-smbus2.

  • Si aparece el error OSError: [Errno 121] Remote I/O error, significa que el módulo está mal conectado o está dañado.

  • Si el código y el cableado están bien, pero la pantalla LCD aún no muestra contenido, puedes girar el potenciómetro en la parte trasera para aumentar el contraste.

Advertencia

Si recibe el mensaje de error RuntimeError: Cannot determine SOC peripheral base address, consulte Si «gpiozero» no funciona.

Código

Nota

Puedes Modificar/Restablecer/Copiar/Ejecutar/Detener el código a continuación. Pero antes de eso, necesitas ir a la ruta del código fuente como raphael-kit/python. Después de modificar el código, puedes ejecutarlo directamente para ver el efecto.

#!/usr/bin/env python3

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

# Inicializar botón del joystick, zumbador y LED
Joy_BtnPin = Button(22)
buzzPin = Buzzer(23)
ledPin = LED(24)

# Establecer umbral de temperatura inicial
upperTem = 40

# Configurar módulos ADC y LCD
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()

# Bucle principal de ejecución
try:
    lastState = 1
    stage = 0
    while True:
        currentState = Joy_BtnPin.value
        # Alternar entre modo de ajuste y modo de monitoreo
        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:
    # Limpiar y salir
    LCD1602.clear()
    ADC0834.destroy()

Explicación del Código

  1. Esta sección importa las bibliotecas necesarias para el proyecto. LCD1602 es para la pantalla LCD, gpiozero proporciona clases para LED, Buzzer y Button, ADC0834 es para la conversión de analógico a digital, y time y math son bibliotecas estándar de Python para funciones relacionadas con el tiempo y operaciones matemáticas, respectivamente.

    #!/usr/bin/env python3

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

  2. Aquí se inicializan el botón del joystick, el zumbador y el LED. Button(22) crea un objeto botón conectado al pin GPIO 22. Buzzer(23) y LED(24) inicializan el zumbador y el LED a los pines GPIO 23 y 24, respectivamente.

    # Inicializar botón del joystick, zumbador y LED
Joy_BtnPin = Button(22)
buzzPin = Buzzer(23)
ledPin = LED(24)

  3. Establece el límite superior de temperatura inicial e inicializa los módulos ADC y LCD. La LCD se inicializa con una dirección (0x27) y un modo (1).

    # Establecer umbral de temperatura inicial
upperTem = 40

# Configurar módulos ADC y LCD
ADC0834.setup()
LCD1602.init(0x27, 1)

  4. Esta función lee los valores X e Y del joystick usando ADC0834. Devuelve un valor de cambio basado en la posición del joystick, que se usará para ajustar el umbral de temperatura.

    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

  5. Ajusta el límite superior de temperatura utilizando la entrada del joystick. El nuevo límite se muestra en la pantalla LCD.

    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)

  6. Lee la temperatura actual del sensor usando ADC0834 y la convierte a grados Celsius.

    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)

  7. Monitorea y muestra la temperatura actual y el límite superior. Si la temperatura excede el límite superior, se activan el zumbador y el LED.

    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()

  8. El bucle principal de ejecución alterna entre los modos de ajuste y monitoreo basado en las pulsaciones del botón del joystick. Actualiza continuamente la configuración de la temperatura o monitorea la temperatura actual.

    # Bucle principal de ejecución
try:
    lastState = 1
    stage = 0
    while True:
        currentState = Joy_BtnPin.value
        # Alternar entre modo de ajuste y modo de monitoreo
        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()

  9. Esta sección asegura la limpieza y liberación adecuada de recursos cuando se interrumpe el programa.

    except KeyboardInterrupt:
    # Limpiar y salir
    LCD1602.clear()
    ADC0834.destroy()