.. note::

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.. _4.1.10_py_mcp3008:

4.1.10 Ventilateur intelligent (MCP3008)
==============================================

.. note::

   .. image:: ../img/mcp3008_and_adc0834.jpg
      :width: 25%
      :align: left
    

   Selon la version de votre kit, veuillez identifier si vous avez **ADC0834** ou **MCP3008** et suivre la section correspondante.

Introduction
------------

Dans ce projet, nous utiliserons des moteurs, des boutons et des thermistances pour réaliser 
un ventilateur intelligent manuel + automatique dont la vitesse de rotation est réglable.

Composants requis
-----------------

Dans ce projet, nous avons besoin des composants suivants :

.. image:: ../img/list2_Smart_Fan.png
    :width: 800
    :align: center

Il est évidemment plus pratique d’acheter un kit complet, voici le lien :

.. list-table::
    :widths: 20 20 20
    :header-rows: 1

    *   - Nom
        - ÉLÉMENTS DANS CE KIT
        - LIEN
    *   - Kit Raphael
        - 337
        - |link_Raphael_kit|

Vous pouvez également les acheter séparément via les liens ci‑dessous :

.. list-table::
    :widths: 30 20
    :header-rows: 1

    *   - INTRODUCTION DU COMPOSANT
        - LIEN D’ACHAT

    *   - :ref:`cpn_gpio_extension_board`
        - |link_gpio_board_buy|
    *   - :ref:`cpn_breadboard`
        - |link_breadboard_buy|
    *   - :ref:`cpn_wires`
        - |link_wires_buy|
    *   - :ref:`cpn_resistor`
        - |link_resistor_buy|
    *   - :ref:`cpn_power_module`
        - \-
    *   - :ref:`cpn_thermistor`
        - |link_thermistor_buy|
    *   - :ref:`cpn_l293d`
        - \-
    *   - :ref:`cpn_mcp3008`
        - \-
    *   - :ref:`cpn_button`
        - |link_button_buy|
    *   - :ref:`cpn_motor`
        - |link_motor_buy|

Schéma
------

============ ======== ======== ===
Nom T-Board  physique WiringPi BCM
SPICE0       Pin 24   10       8
SPIMOSI      Pin 19   12       10
SPIMISO      Pin 21   13       9
SPISCLK      Pin 23   14       11
GPIO22       Pin 15   3        22
GPIO5        Pin 29   21       5
GPIO6        Pin 31   22       6
GPIO13       Pin 33   23       13
============ ======== ======== ===

.. image:: ../img/schematic_3.1.4_smart_fan_mcp3008.png
   :align: center

Procédure expérimentale
-----------------------

**Étape 1 :** Construire le circuit.

.. image:: ../img/july24_3.1.4_smart_fan_mcp3008.png

.. note::
    Le module d’alimentation peut utiliser une pile 9 V avec le connecteur fourni dans le kit. 
    Insérez le cavalier du module d’alimentation dans les rails 5 V de la breadboard.

.. image:: ../img/image118.jpeg
   :align: center

**Étape 2 :** Configurer l’interface SPI et installer la bibliothèque ``spidev`` (voir :ref:`spi_configuration` pour des instructions détaillées).  
Si vous avez déjà effectué ces étapes, vous pouvez les ignorer.

**Étape 3 :** Accéder au dossier du code.

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block:: 

    cd ~/raphael-kit/python

**Étape 4 :** Exécuter.

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block:: 

    sudo python3 4.1.10-2_SmartFan.py

Lorsque le code s’exécute, démarrez le ventilateur en appuyant sur le bouton.  
À chaque appui, un niveau de vitesse est augmenté ou diminué.  
Il y a **5** niveaux de vitesse : **0 ~ 4**.  
Lorsqu’il est réglé au 4\ :sup:`e` niveau et que vous appuyez sur le bouton, le ventilateur s’arrête (vitesse **0**).

Dès que la température monte ou descend de plus de 2 °C, la vitesse augmente ou diminue automatiquement d’un niveau.

Code
----

.. note::
    Vous pouvez **Modifier/Réinitialiser/Copier/Exécuter/Arrêter** le code ci‑dessous.  
    Mais avant cela, vous devez aller dans le chemin du code source comme ``raphael-kit/python``.  
    Après modification, vous pouvez exécuter directement le code pour voir l’effet.

.. raw:: html

    <run></run>

.. code-block:: python

    #!/usr/bin/env python3

    import RPi.GPIO as GPIO
    import spidev
    import time
    import math

    # Configuration des broches
    BTN_PIN = 22            # Bouton
    MOTOR_IN1 = 5           # Moteur avant
    MOTOR_IN2 = 6           # Moteur arrière
    MOTOR_EN = 13           # Broche PWM

    # Configuration GPIO
    GPIO.setmode(GPIO.BCM)
    GPIO.setup(BTN_PIN, GPIO.IN, pull_up_down=GPIO.PUD_UP)
    GPIO.setup(MOTOR_IN1, GPIO.OUT)
    GPIO.setup(MOTOR_IN2, GPIO.OUT)
    GPIO.setup(MOTOR_EN, GPIO.OUT)

    # Configuration PWM pour le moteur
    pwm = GPIO.PWM(MOTOR_EN, 1000)  # 1 kHz
    pwm.start(0)

    # Initialiser SPI pour MCP3008
    spi = spidev.SpiDev()
    spi.open(0, 0)
    spi.max_speed_hz = 1000000

    # Variables globales
    level = 0
    currentTemp = 0
    markTemp = 0

    def read_adc(channel):
        if channel < 0 or channel > 7:
            return -1
        adc = spi.xfer2([1, (8 + channel) << 4, 0])
        value = ((adc[1] & 0x03) << 8) | adc[2]
        return value

    def temperature():
        analogVal = read_adc(0)
        Vr = 3.3 * analogVal / 1023.0
        Rt = 10000.0 * Vr / (3.3 - Vr)
        tempK = 1.0 / (((math.log(Rt / 10000.0)) / 3950.0) + (1.0 / (273.15 + 25.0)))
        Cel = tempK - 273.15
        return Cel

    def motor_run(level):
        if level == 0:
            GPIO.output(MOTOR_IN1, GPIO.LOW)
            GPIO.output(MOTOR_IN2, GPIO.LOW)
            pwm.ChangeDutyCycle(0)
            return 0
        if level >= 4:
            level = 4
        GPIO.output(MOTOR_IN1, GPIO.HIGH)
        GPIO.output(MOTOR_IN2, GPIO.LOW)
        pwm.ChangeDutyCycle(level * 25)
        return level

    def changeLevel(channel):
        global level, currentTemp, markTemp
        print("Bouton pressé")
        level = (level + 1) % 5
        markTemp = currentTemp

    # Détection de l’événement bouton
    GPIO.add_event_detect(BTN_PIN, GPIO.FALLING, callback=changeLevel, bouncetime=300)

    def main():
        global level, currentTemp, markTemp
        markTemp = temperature()
        while True:
            currentTemp = temperature()
            if level != 0:
                if currentTemp - markTemp <= -2:
                    level -= 1
                    markTemp = currentTemp
                elif currentTemp - markTemp >= 2:
                    if level < 4:
                        level += 1
                    markTemp = currentTemp
            level = motor_run(level)
            time.sleep(0.2)

    try:
        main()
    except KeyboardInterrupt:
        pass
    finally:
        pwm.stop()
        GPIO.cleanup()
        spi.close()

Explication du code
-------------------

#. **Importation des modules nécessaires :**

   - ``RPi.GPIO`` pour le contrôle GPIO (bouton et moteur)
   - ``spidev`` pour communiquer avec le MCP3008
   - ``time`` pour la gestion du délai
   - ``math`` pour le calcul de la température

   .. code-block:: python

       #!/usr/bin/env python3

       import RPi.GPIO as GPIO
       import spidev
       import time
       import math

#. **Configuration des broches :**

   - Bouton sur GPIO22 (avec résistance pull-up interne)
   - Moteur contrôlé par GPIO5 (avant), GPIO6 (arrière) et GPIO13 (PWM)

   .. code-block:: python

       BTN_PIN = 22
       MOTOR_IN1 = 5
       MOTOR_IN2 = 6
       MOTOR_EN = 13

       GPIO.setmode(GPIO.BCM)
       GPIO.setup(BTN_PIN, GPIO.IN, pull_up_down=GPIO.PUD_UP)
       GPIO.setup(MOTOR_IN1, GPIO.OUT)
       GPIO.setup(MOTOR_IN2, GPIO.OUT)
       GPIO.setup(MOTOR_EN, GPIO.OUT)

       pwm = GPIO.PWM(MOTOR_EN, 1000)
       pwm.start(0)

#. **Communication SPI :** Initialisation du bus SPI pour MCP3008 (Bus 0, CE0) à 1 MHz.

   .. code-block:: python

       spi = spidev.SpiDev()
       spi.open(0, 0)
       spi.max_speed_hz = 1000000

#. **Fonction ``read_adc()`` :** Lecture d’une valeur analogique 10 bits (0–1023) d’un canal MCP3008 donné.

   .. code-block:: python

       def read_adc(channel):
           if channel < 0 or channel > 7:
               return -1
           adc = spi.xfer2([1, (8 + channel) << 4, 0])
           value = ((adc[1] & 0x03) << 8) | adc[2]
           return value


#. **Fonction ``temperature()`` :**  Convertit la tension analogique en résistance puis calcule la température en utilisant l’équation de Steinhart–Hart.

   .. code-block:: python

       def temperature():
           analogVal = read_adc(0)
           Vr = 3.3 * analogVal / 1023.0
           Rt = 10000.0 * Vr / (3.3 - Vr)
           tempK = 1.0 / (((math.log(Rt / 10000.0)) / 3950.0) + (1.0 / (273.15 + 25.0)))
           Cel = tempK - 273.15
           return Cel

#. **Fonction ``motor_run()`` :**  

   - Arrête le moteur au niveau 0  
   - Fait tourner le moteur en avant pour les niveaux 1–4 avec un cycle PWM de 25 % à 100 %.

   .. code-block:: python

       def motor_run(level):
           if level == 0:
               GPIO.output(MOTOR_IN1, GPIO.LOW)
               GPIO.output(MOTOR_IN2, GPIO.LOW)
               pwm.ChangeDutyCycle(0)
               return 0
           if level >= 4:
               level = 4
           GPIO.output(MOTOR_IN1, GPIO.HIGH)
           GPIO.output(MOTOR_IN2, GPIO.LOW)
           pwm.ChangeDutyCycle(level * 25)
           return level


#. **Fonction ``changeLevel()`` :**  

   - Incrémente cycliquement la vitesse du moteur (0 à 4) lors d’un appui sur le bouton  
   - Enregistre la température actuelle comme référence.

   .. code-block:: python

       def changeLevel(channel):
           global level, currentTemp, markTemp
           print("Button pressed")
           level = (level + 1) % 5
           markTemp = currentTemp

       GPIO.add_event_detect(BTN_PIN, GPIO.FALLING, callback=changeLevel, bouncetime=300)


#. **Boucle principale :**  

   - Surveille la variation de température : baisse ou hausse de plus de 2 °C  
   - Ajuste la vitesse du moteur d’un niveau vers le bas ou vers le haut  
   - Met à jour la vitesse toutes les 0,2 s.

   .. code-block:: python

       def main():
           global level, currentTemp, markTemp
           markTemp = temperature()
           while True:
               currentTemp = temperature()
               if level != 0:
                   if currentTemp - markTemp <= -2:
                       level -= 1
                       markTemp = currentTemp
                   elif currentTemp - markTemp >= 2:
                       if level < 4:
                           level += 1
                       markTemp = currentTemp
               level = motor_run(level)
               time.sleep(0.2)

#. **Nettoyage (Ctrl+C) :** Arrête le moteur, libère les broches GPIO et ferme SPI proprement.


   .. code-block:: python

       try:
           main()
       except KeyboardInterrupt:
           pass
       finally:
           pwm.stop()
           GPIO.cleanup()
           spi.close()