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3.1.4 Ventilateur intelligent (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
Dans ce projet, nous utiliserons des moteurs, des boutons et des thermistances pour fabriquer un ventilateur intelligent manuel + automatique dont la vitesse de rotation 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 |
Vous pouvez également les acheter séparément via les liens ci‑dessous.
INTRODUCTION DU COMPOSANT |
LIEN D’ACHAT |
|---|---|
- |
|
- |
|
- |
|
Schéma de câblage
T-Board Name |
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 |
Procédures expérimentales
Étape 1 : Construisez le circuit.
Note
Le module d’alimentation peut utiliser une pile 9 V avec l’attache 9 V fournie dans le kit. Insérez le cavalier du module d’alimentation sur la barre 5 V de la plaque d’essai.
Étape 2 : Accédez au dossier du code.
cd ~/raphael-kit/c/3.1.4-2/
Étape 3 : Compilez le code.
gcc 3.1.4_SmartFan.c -o SmartFan -lwiringPi -lm
Étape 4 : Exécutez le fichier exécutable.
./SmartFan
Lorsque le programme s’exécute, démarrez le ventilateur en appuyant sur le bouton. Chaque pression ajuste la vitesse d’un cran vers le haut ou vers le bas. Il y a 5 niveaux de vitesse : 0 ~ 4. Lorsque la vitesse atteint le 4ème niveau et que vous appuyez à nouveau sur le bouton, le ventilateur s’arrête (0).
Dès que la température augmente ou diminue de plus de 2 °C, la vitesse augmente ou diminue automatiquement d’un cran.
Note
Si cela ne fonctionne pas après l’exécution ou si un message d’erreur apparaît : « wiringPi.h: No such file or directory », veuillez vous référer à Installer et vérifier WiringPi.
Code
#include <wiringPi.h>
#include <wiringPiSPI.h>
#include <stdio.h>
#include <softPwm.h>
#include <math.h>
#define SPI_CHANNEL 0
#define SPI_SPEED 1000000
#define MotorPin1 21
#define MotorPin2 22
#define MotorEnable 23
#define BtnPin 3
int read_ADC(int channel)
{
if (channel < 0 || channel > 7) return -1;
unsigned char buffer[3];
buffer[0] = 1; // Bit de démarrage
buffer[1] = (8 + channel) << 4; // Mode entrée unique et canal
buffer[2] = 0;
wiringPiSPIDataRW(SPI_CHANNEL, buffer, 3);
int result = ((buffer[1] & 3) << 8) | buffer[2];
return result;
}
int temperture()
{
int analogVal = read_ADC(0);
double Vr = 3.3 * analogVal / 1023.0; // Référence de 3,3 V
double Rt = 10000.0 * Vr / (3.3 - Vr);
double temp = 1 / (((log(Rt / 10000.0)) / 3950.0) + (1 / (273.15 + 25.0)));
double cel = temp - 273.15;
double Fah = cel * 1.8 + 32;
printf("Celsius : %.2f °C Fahrenheit : %.2f °F\n", cel, Fah);
return (int)cel;
}
int motor(int level)
{
if (level == 0) {
digitalWrite(MotorEnable, LOW);
return 0;
}
if (level >= 4) {
level = 4;
}
digitalWrite(MotorEnable, HIGH);
softPwmWrite(MotorPin1, level * 25);
return level;
}
void setup()
{
if (wiringPiSetup() == -1) {
printf("Échec de l’initialisation de wiringPi !\n");
return;
}
if (wiringPiSPISetup(SPI_CHANNEL, SPI_SPEED) == -1) {
printf("Échec de l’initialisation SPI !\n");
return;
}
softPwmCreate(MotorPin1, 0, 100);
softPwmCreate(MotorPin2, 0, 100);
pinMode(MotorEnable, OUTPUT);
pinMode(BtnPin, INPUT);
}
int main(void)
{
setup();
int currentState, lastState = 0;
int level = 0;
int currentTemp, markTemp = 0;
while (1) {
currentState = digitalRead(BtnPin);
currentTemp = temperture();
if (currentTemp <= 0) continue;
if (currentState == 1 && lastState == 0) {
level = (level + 1) % 5;
markTemp = currentTemp;
delay(500);
}
lastState = currentState;
if (level != 0) {
if (currentTemp - markTemp <= -2) {
level = level - 1;
markTemp = currentTemp;
}
if (currentTemp - markTemp >= 2) {
level = level + 1;
markTemp = currentTemp;
}
}
level = motor(level);
}
return 0;
}
Explication du code
int read_ADC(int channel)
{
if (channel < 0 || channel > 7) return -1;
unsigned char buffer[3];
buffer[0] = 1; // Bit de démarrage
buffer[1] = (8 + channel) << 4; // Mode entrée unique et canal
buffer[2] = 0;
wiringPiSPIDataRW(SPI_CHANNEL, buffer, 3);
int result = ((buffer[1] & 3) << 8) | buffer[2];
return result;
}
Cette fonction lit l’entrée analogique du MCP3008 sur le canal spécifié. Elle envoie une commande SPI de 3 octets et renvoie une valeur numérique sur 10 bits comprise entre 0 et 1023.
int temperture()
{
int analogVal = read_ADC(0);
double Vr = 3.3 * analogVal / 1023.0; // Référence de 3,3 V
double Rt = 10000.0 * Vr / (3.3 - Vr);
double temp = 1 / (((log(Rt / 10000.0)) / 3950.0) + (1 / (273.15 + 25.0)));
double cel = temp - 273.15;
double Fah = cel * 1.8 + 32;
printf("Celsius : %.2f °C Fahrenheit : %.2f °F\n", cel, Fah);
return (int)cel;
}
La fonction temperture() lit le signal analogique du thermistor via le MCP3008,
calcule la tension, la résistance, puis convertit la valeur en degrés Celsius et Fahrenheit grâce à la formule du thermistor (approximation de Steinhart–Hart).
int motor(int level)
{
if (level == 0) {
digitalWrite(MotorEnable, LOW);
return 0;
}
if (level >= 4) {
level = 4;
}
digitalWrite(MotorEnable, HIGH);
softPwmWrite(MotorPin1, level * 25);
return level;
}
La fonction motor() contrôle la vitesse du ventilateur via le PWM.
Le niveau varie de 0 à 4, où 0 éteint le ventilateur et chaque niveau augmente le cycle de service de 25 %.
void setup()
{
if (wiringPiSetup() == -1) {
printf("Échec de l’initialisation de wiringPi !\n");
return;
}
if (wiringPiSPISetup(SPI_CHANNEL, SPI_SPEED) == -1) {
printf("Échec de l’initialisation SPI !\n");
return;
}
softPwmCreate(MotorPin1, 0, 100);
softPwmCreate(MotorPin2, 0, 100);
pinMode(MotorEnable, OUTPUT);
pinMode(BtnPin, INPUT);
}
La fonction setup() initialise WiringPi, configure le SPI, configure le PWM et les broches GPIO nécessaires au contrôle du moteur et du bouton.
int main(void)
{
setup();
int currentState, lastState = 0;
int level = 0;
int currentTemp, markTemp = 0;
while (1) {
currentState = digitalRead(BtnPin);
currentTemp = temperture();
if (currentTemp <= 0) continue;
if (currentState == 1 && lastState == 0) {
level = (level + 1) % 5;
markTemp = currentTemp;
delay(500);
}
lastState = currentState;
if (level != 0) {
if (currentTemp - markTemp <= -2) {
level = level - 1;
markTemp = currentTemp;
}
if (currentTemp - markTemp >= 2) {
level = level + 1;
markTemp = currentTemp;
}
}
level = motor(level);
}
return 0;
}
La fonction main() contient la boucle principale du programme :
Vérifie constamment l’état du bouton et lit la température actuelle.
À chaque appui, le niveau de vitesse augmente (cycle 0–4) et la température de référence est enregistrée.
Si la température change de ±2 °C, la vitesse s’ajuste automatiquement d’un cran.
Appelle
motor(level)pour mettre à jour la sortie PWM en fonction du niveau actuel.