.. note::

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.. _4.1.10_py_pi5_mcp3008:

4.1.7 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 un moteur, un bouton et une thermistance pour créer 
un ventilateur intelligent, manuel + automatique, dont la vitesse est réglable.

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

Dans ce projet, nous avons besoin des composants suivants :

.. image:: ../python_pi5/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:: ../python_pi5/img/schematic_3.1.4_smart_fan_mcp3008.png
    :align: center
    :width: 800

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

**Étape 1 :** Construire le circuit.

.. image:: ../python_pi5/img/july24_3.1.4_smart_fan_mcp3008.png
    :width: 800

.. note::
    Le module d’alimentation peut utiliser une pile 9 V avec l’attache 9 V fournie dans le kit.

.. image:: ../python_pi5/img/4.1.10_smart_fan_battery.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-pi5

**Étape 4 :** Exécuter.

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block:: 

    sudo python3 4.1.10-2_SmartFan_zero.py

Une fois le code exécuté, démarrez le ventilateur en appuyant sur le bouton. 
Chaque pression modifie la vitesse d’un niveau. Il existe **5** vitesses : **0 ~ 4**. 
Si la vitesse est à 4 et que vous appuyez de nouveau sur le bouton, 
le ventilateur s’arrête (**0**).

Dès que la température varie de plus de 2 ℃, 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-pi5``.  
    Après modification, vous pouvez exécuter directement le code pour voir l’effet.

.. raw:: html

    <run></run>

.. code-block:: python

    #!/usr/bin/env python3

    from gpiozero import Motor, Button
    from time import sleep
    import spidev
    import math

    # Initialisation SPI pour MCP3008
    spi = spidev.SpiDev()
    spi.open(0, 0)  # Bus 0, CE0 (GPIO8 / pin physique 24)
    spi.max_speed_hz = 1000000  # 1 MHz

    # Initialisation du bouton et du moteur
    BtnPin = Button(22)  # GPIO22 (pin physique 15)
    motor = Motor(forward=5, backward=6, enable=13)  # GPIO5, GPIO6, GPIO13

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

    def read_adc(channel):
        """
        Lit la valeur analogique du canal MCP3008 (0–7).
        """
        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():
        """
        Lit et calcule la température en °C depuis le capteur.
        """
        analogVal = read_adc(0)  # Thermistance connectée à CH0
        Vr = 3.3 * analogVal / 1023.0
        Rt = 10000.0 * Vr / (3.3 - Vr)
        temp = 1 / (((math.log(Rt / 10000.0)) / 3950.0) + (1 / (273.15 + 25.0)))
        Cel = temp - 273.15
        return Cel

    def motor_run(level):
        """
        Ajuste la vitesse du moteur selon le niveau.
        """
        if level == 0:
            motor.stop()
            return 0
        if level >= 4:
            level = 4
        motor.forward(speed=float(level / 4))
        return level

    def changeLevel():
        """
        Change la vitesse du moteur lors d’un appui sur le bouton 
        et met à jour la température de référence.
        """
        global level, currentTemp, markTemp
        print("Bouton appuyé")
        level = (level + 1) % 5
        markTemp = currentTemp

    # Associer l’événement du bouton à la fonction
    BtnPin.when_pressed = changeLevel

    def main():
        """
        Fonction principale : surveille la température et ajuste la vitesse.
        """
        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)
            sleep(0.2)

    try:
        main()
    except KeyboardInterrupt:
        motor.stop()
        spi.close()

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

#. **Importation des bibliothèques** : ``gpiozero`` pour contrôler le moteur et le bouton, 
   ``spidev`` pour la communication SPI avec MCP3008 et ``math`` pour les calculs de température.


   .. code-block:: python

       #!/usr/bin/env python3

       from gpiozero import Motor, Button
       from time import sleep
       import spidev
       import math

#. **Initialisation SPI** : bus 0, périphérique 0 (CE0), vitesse de 1 MHz.


   .. code-block:: python

       # Initialize SPI for MCP3008
       spi = spidev.SpiDev()
       spi.open(0, 0)  # Bus 0, CE0 (GPIO8 / physical pin 24)
       spi.max_speed_hz = 1000000  # 1 MHz

#. **Configuration des E/S** : GPIO22 comme entrée bouton, moteur configuré avec GPIO5 (avant), GPIO6 (arrière) et GPIO13 (PWM).


   .. code-block:: python

       # Initialize GPIO pins for the button and motor control
       BtnPin = Button(22)  # GPIO22 (physical pin 15)
       motor = Motor(forward=5, backward=6, enable=13)  # GPIO5, GPIO6, GPIO13

       # Initialize variables to track the motor speed level and temperatures
       level = 0
       currentTemp = 0
       markTemp = 0


#. **Lecture ADC** : fonction ``read_adc()`` pour obtenir la valeur analogique (0–1023).

   .. code-block:: python

       def read_adc(channel):
           """
           Reads analog value from MCP3008 channel (0–7).
           """
           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

#. **Température** : fonction ``temperature()`` qui calcule la température en Celsius via l’équation de Steinhart–Hart.

   .. code-block:: python

       def temperature():
           """
           Reads and calculates the current temperature from the sensor.
           Returns:
               float: The current temperature in Celsius.
           """
           analogVal = read_adc(0)  # Assuming thermistor connected to CH0
           Vr = 3.3 * analogVal / 1023.0  # For 3.3V system
           Rt = 10000.0 * Vr / (3.3 - Vr)
           temp = 1 / (((math.log(Rt / 10000.0)) / 3950.0) + (1 / (273.15 + 25.0)))
           Cel = temp - 273.15
           return Cel


#. **Contrôle du moteur** : fonction ``motor_run()`` qui ajuste la vitesse selon le niveau (0–4).

   .. code-block:: python

       def motor_run(level):
           """
           Adjusts the motor speed based on the specified level.
           Args:
               level (int): Desired motor speed level.
           Returns:
               int: Adjusted motor speed level.
           """
           if level == 0:
               motor.stop()
               return 0
           if level >= 4:
               level = 4
           motor.forward(speed=float(level / 4))
           return level


#. **Gestion du bouton** : fonction ``changeLevel()`` pour changer le niveau et actualiser la température de référence.

   .. code-block:: python

       def changeLevel():
           """
           Changes the motor speed level when the button is pressed and updates the reference temperature.
           """
           global level, currentTemp, markTemp
           print("Button pressed")
           level = (level + 1) % 5
           markTemp = currentTemp

       # Bind the button press event to changeLevel function
       BtnPin.when_pressed = changeLevel

#. **Boucle principale** : ajuste automatiquement la vitesse si la température varie de ±2 °C.

   .. code-block:: python

       def main():
           """
           Main function to continuously monitor and respond to temperature changes.
           """
           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)
               sleep(0.2)

#. **Gestion des interruptions** : arrête le moteur et ferme la connexion SPI lors de Ctrl+C.

   .. code-block:: python

       # Run the main function and handle KeyboardInterrupt
       try:
           main()
       except KeyboardInterrupt:
           motor.stop()
           spi.close()