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3.1.7 Moniteur de surchauffe (MCP3008)

Note

Selon la version de votre kit, identifiez si vous disposez d’un ADC0834 ou d’un MCP3008 et suivez la section correspondante.

Introduction

Vous pouvez vouloir créer un dispositif de surveillance de surchauffe applicable à diverses situations, par ex. : dans une usine, pour déclencher une alarme et éteindre automatiquement la machine en cas de surchauffe d’un circuit. Dans ce projet, nous utiliserons une thermistance, un joystick, un buzzer, une LED et un écran LCD pour réaliser un dispositif intelligent de surveillance de la température dont le seuil est réglable.

Composants requis

Dans ce projet, nous avons besoin des composants suivants :

Il est bien sûr pratique d’acheter un kit complet, voici le lien :

Nom	ÉLÉMENTS DANS CE KIT	LIEN
Kit Raphael	337	Raphael Kit

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

INTRODUCTION DU COMPOSANT	LIEN D’ACHAT
Carte d’extension GPIO	ACHETER
Plaque d’expérimentation (Breadboard)	ACHETER
Fils de Liaison	ACHETER
Résistance	ACHETER
LED	ACHETER
Module Joystick	-
MCP3008	-
Transistor	ACHETER
LCD1602 I2C	ACHETER
Thermistance	ACHETER
Buzzer	-

Schéma de câblage

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
GPIO23	Pin 16	4	23
GPIO24	Pin 18	5	24
SDA1	Pin 3
SCL1	Pin 5

Procédures expérimentales

Étape 1 : Construisez le circuit.

../_images/july24_3.1.8_overheat_monitor_mcp3008.png

Étape 2 : Accédez au dossier du code.

cd ~/raphael-kit/c/3.1.7-2/

Étape 3 : Compilez le code.

gcc 3.1.7_OverheatMonitor.c -lm -lwiringPi

Étape 4 : Exécutez l’exécutable.

sudo ./a.out

Pendant l’exécution du code, la température actuelle et le seuil de haute température 40 sont affichés sur l’écran I2C LCD1602. Si la température actuelle dépasse le seuil, le buzzer et la LED se déclenchent pour vous avertir.

Le joystick est utilisé ici pour ajuster le seuil de haute température. Déplacer le joystick sur l’axe X ou Y permet d’augmenter ou diminuer ce seuil. Appuyez à nouveau sur le joystick pour réinitialiser le seuil à sa valeur initiale.

Note

Si un message d’erreur wiringPi.h: No such file or directory s’affiche, veuillez vous référer à Installer et vérifier WiringPi.
Si vous obtenez l’erreur Unable to open I2C device: No such file or directory, vous devez vous référer à Configuration I²C pour activer I2C et vérifier le câblage.
Si le code et le câblage sont corrects mais que l’écran LCD ne s’affiche toujours pas, vous pouvez tourner le potentiomètre à l’arrière pour augmenter le contraste.

Explication du code

int read_ADC(int channel) {
    if (channel < 0 || channel > 7) return -1;
    unsigned char buffer[3];
    buffer[0] = 1;
    buffer[1] = (8 + channel) << 4;
    buffer[2] = 0;
    wiringPiSPIDataRW(SPI_CHANNEL, buffer, 3);
    return ((buffer[1] & 0x03) << 8) | buffer[2];
}

Lit une valeur analogique 10 bits à partir du canal MCP3008 (CH0–CH7) via SPI et renvoie un entier entre 0 et 1023.

int get_joystick_value() {
    int x = read_ADC(1);
    int y = read_ADC(2);

    if (x > 900)      return 1;   // Droite
    else if (x < 100) return -1;  // Gauche
    else if (y > 900) return -10; // Haut
    else if (y < 100) return 10;  // Bas
    else              return 0;
}

Lit les valeurs analogiques du joystick sur CH1 (X) et CH2 (Y). Retourne un entier indiquant la direction du mouvement selon les seuils.

void upper_tem_setting() {
    write_lcd(0,0, "Upper Adjust:");

    int change = get_joystick_value();

    if (change != 0 && change != lastJoystickChange) {
        upperTem += change;
        lastJoystickChange = change;
    }
    else if (change == 0) {
        lastJoystickChange = 0;
    }

    char str[6];
    snprintf(str, sizeof(str), "%d", upperTem);
    write_lcd(0,1, str);
    write_lcd(strlen(str),1, "            ");

    delay(100);
}

Permet à l’utilisateur d’ajuster le seuil de température maximale avec le joystick. Évite les changements répétés si la direction est maintenue.

double temperature() {
    int raw = read_ADC(0);
    double Vr = 3.3 * ((double)raw / 1023.0);
    double Rt = 10000.0 * Vr / (3.3 - Vr);
    double tempK = 1.0 / ((log(Rt/10000.0)/3950.0) + 1.0/(273.15+25.0));
    return tempK - 273.15;
}

Lit la valeur analogique du canal CH0 connecté à la thermistance. Utilise l’équation de Steinhart–Hart pour calculer la température en °C.

void monitoring_temp() {
    char str[6];
    double cel = temperature();
    snprintf(str, sizeof(str), "%.2f", cel);
    write_lcd(0,0, "Temp: ");
    write_lcd(6,0, str);

    snprintf(str, sizeof(str), "%d", upperTem);
    write_lcd(0,1, "Upper: ");
    write_lcd(7,1, str);
    delay(100);

    if (cel >= upperTem) {
        digitalWrite(buzzPin, HIGH);
        digitalWrite(LedPin,  HIGH);
    } else {
        digitalWrite(buzzPin, LOW);
        digitalWrite(LedPin,  LOW);
    }
}

Lit en continu la température actuelle et l’affiche avec le seuil. Si la température dépasse le seuil, le buzzer et la LED sont activés.

void setup_all() {
    fd = wiringPiI2CSetup(LCDAddr);
    lcd_init();
    if (wiringPiSetup() == -1 || wiringPiSPISetup(SPI_CHANNEL, SPI_SPEED) == -1) {
        printf("Setup failed!\n");
        return;
    }
    pinMode(Joy_BtnPin, INPUT);
    pullUpDnControl(Joy_BtnPin, PUD_UP);
    pinMode(buzzPin, OUTPUT);
    pinMode(LedPin,  OUTPUT);
}

Initialise l’écran LCD, le SPI, et configure les broches GPIO pour le bouton du joystick, le buzzer et la LED. Active également la résistance de tirage interne pour le bouton du joystick.

int main(void) {
    setup_all();

    int lastBtnState = HIGH;
    int stage = 0;

    while (1) {
        int curBtn = digitalRead(Joy_BtnPin);
        if (curBtn == HIGH && lastBtnState == LOW) {
            stage = (stage + 1) % 2;
            lastJoystickChange = 0;
            delay(100);
            lcd_clear();
        }
        lastBtnState = curBtn;

        if (stage == 1)
            upper_tem_setting();
        else
            monitoring_temp();
    }

    return 0;
}

La boucle principale bascule entre deux modes :

Surveillance de la température.
Réglage de la limite supérieure à l’aide du joystick.

Le changement de mode se fait lors du relâchement du bouton du joystick (détection de front montant).