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4.1.13 Moniteur de surchauffe (MCP3008)

Note

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

Introduction

Vous pourriez vouloir réaliser un dispositif de surveillance de surchauffe applicable à différentes situations, par exemple, dans une usine, pour déclencher une alarme et arrêter automatiquement une machine lorsqu’un circuit surchauffe. Dans ce projet, nous allons utiliser un thermistor, un joystick, un buzzer, une LED et un écran LCD pour créer un dispositif intelligent de surveillance de la température dont le seuil est ajustable.

Composants requis

Dans ce projet, nous avons besoin des composants suivants :

Il est évidemment plus 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

Nom T‑Board	physique	WiringPi	BCM
SPICE0	Pin 24	10	8
SPIMOSI	Pin 19	12	10
SPISIMO	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

../_images/schematic_over_monitor_mcp3008.png

Procédure expérimentale

Étape 1 : Construire le circuit.

../_images/july24_3.1.8_overheat_monitor_mcp3008.png

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

Étape 3 : Accéder au dossier du code.

cd ~/raphael-kit/python

Étape 4 : Exécuter le fichier.

sudo python3 4.1.13-2_OverheatMonitor.py

Lorsque le code s’exécute, la température actuelle et le seuil haute température 40 s’affichent sur l’écran I2C LCD1602. Si la température dépasse le seuil, le buzzer et la LED se déclenchent pour vous alerter.

Le joystick permet d’ajuster le seuil de température maximale : déplacer le joystick selon les axes X et Y augmente ou diminue ce seuil. Appuyer sur le joystick réinitialise le seuil à sa valeur initiale.

Note

Si vous obtenez l’erreur FileNotFoundError: [Errno 2] No such file or directory: '/dev/i2c-1', reportez‑vous à Configuration I²C pour activer l’I2C.
Si l’erreur ModuleNotFoundError: No module named 'smbus2' apparaît, exécutez : sudo apt install python3-smbus2.
Si l’erreur OSError: [Errno 121] Remote I/O error se produit, cela signifie que le module est mal câblé ou défectueux.
Si le code et le câblage sont corrects, mais que l’écran LCD n’affiche toujours rien, ajustez le potentiomètre à l’arrière pour augmenter le contraste.

Avertissement

Si un message d’erreur RuntimeError: Cannot determine SOC peripheral base address s’affiche, reportez‑vous à Si « gpiozero » ne fonctionne pas..

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.

#!/usr/bin/env python3
import RPi.GPIO as GPIO
import spidev
import time
import math
import LCD1602

JOY_BTN_PIN = 22  # Broche bouton
BUZZER_PIN = 23   # Broche buzzer
LED_PIN = 24      # Broche LED

GPIO.setmode(GPIO.BCM)
GPIO.setup(JOY_BTN_PIN, GPIO.IN, pull_up_down=GPIO.PUD_UP)
GPIO.setup(BUZZER_PIN, GPIO.OUT)
GPIO.setup(LED_PIN, GPIO.OUT)

upperTem = 40

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

LCD1602.init(0x27, 1)

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

def get_joystick_value():
    x_val = read_adc(1)
    y_val = read_adc(2)
    if x_val > 800:
        return 1
    elif x_val < 200:
        return -1
    elif y_val > 800:
        return -10
    elif y_val < 200:
        return 10
    else:
        return 0

def upper_tem_setting():
    global upperTem
    LCD1602.write(0, 0, 'Upper Adjust: ')
    change = int(get_joystick_value())
    upperTem += change
    LCD1602.write(0, 1, str(upperTem))
    LCD1602.write(len(str(upperTem)), 1, '              ')
    time.sleep(0.1)

def temperature():
    analogVal = read_adc(0)
    Vr = 3.3 * analogVal / 1023.0
    if Vr == 0:
        return 0
    Rt = 10000.0 * (3.3 - Vr) / Vr
    tempK = 1.0 / (((math.log(Rt / 10000.0)) / 3950.0) + (1.0 / (273.15 + 25.0)))
    return round(tempK - 273.15, 2)

def monitoring_temp():
    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:
        GPIO.output(BUZZER_PIN, GPIO.HIGH)
        GPIO.output(LED_PIN, GPIO.HIGH)
    else:
        GPIO.output(BUZZER_PIN, GPIO.LOW)
        GPIO.output(LED_PIN, GPIO.LOW)

try:
    lastState = GPIO.input(JOY_BTN_PIN)
    stage = 0
    while True:
        currentState = GPIO.input(JOY_BTN_PIN)
        if currentState == GPIO.HIGH and lastState == GPIO.LOW:
            stage = (stage + 1) % 2
            time.sleep(0.1)
            LCD1602.clear()
        lastState = currentState

        if stage == 1:
            upper_tem_setting()
        else:
            monitoring_temp()

except KeyboardInterrupt:
    pass

finally:
    LCD1602.clear()
    GPIO.cleanup()
    spi.close()

Explication du code

Importation des bibliothèques : GPIO pour le contrôle des broches, SPI pour l’ADC, LCD pour l’affichage, etc.
```
#!/usr/bin/env python3
import RPi.GPIO as GPIO
import spidev
import time
import math
import LCD1602
```

Configuration des broches GPIO : bouton du joystick, buzzer et LED.

JOY_BTN_PIN = 22  # Button pin
BUZZER_PIN = 23   # Buzzer pin
LED_PIN = 24      # LED pin

GPIO.setmode(GPIO.BCM)
GPIO.setup(JOY_BTN_PIN, GPIO.IN, pull_up_down=GPIO.PUD_UP)
GPIO.setup(BUZZER_PIN, GPIO.OUT)
GPIO.setup(LED_PIN, GPIO.OUT)

Initialisation du bus SPI et de l’écran LCD1602.

upperTem = 40
spi = spidev.SpiDev()
spi.open(0, 0)
spi.max_speed_hz = 1000000

LCD1602.init(0x27, 1)

Lecture des valeurs analogiques (read_adc) via MCP3008.

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

Lecture du joystick (get_joystick_value) : ajuste le seuil selon le mouvement.

def get_joystick_value():
    x_val = read_adc(1)
    y_val = read_adc(2)
    if x_val > 800:
        return 1
    elif x_val < 200:
        return -1
    elif y_val > 800:
        return -10
    elif y_val < 200:
        return 10
    else:
        return 0

Réglage du seuil (upper_tem_setting) et affichage sur l’écran.

def upper_tem_setting():
    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)

Lecture de la température (temperature) : conversion tension → résistance → température via Steinhart‑Hart.

def temperature():
    analogVal = read_adc(0)
    Vr = 3.3 * analogVal / 1023.0
    if Vr == 0:
        return 0
    Rt = 10000.0 * (3.3 - Vr) / Vr
    tempK = 1.0 / (((math.log(Rt / 10000.0)) / 3950.0) + (1.0 / (273.15 + 25.0)))
    Cel = tempK - 273.15
    return round(Cel, 2)

Surveillance de la température (monitoring_temp) : affichage et déclenchement du buzzer/LED si dépassement.

def monitoring_temp():
    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:
        GPIO.output(BUZZER_PIN, GPIO.HIGH)
        GPIO.output(LED_PIN, GPIO.HIGH)
    else:
        GPIO.output(BUZZER_PIN, GPIO.LOW)
        GPIO.output(LED_PIN, GPIO.LOW)

Boucle principale : bascule entre le mode réglage et le mode surveillance par pression sur le joystick.

try:
    lastState = GPIO.input(JOY_BTN_PIN)
    stage = 0
    while True:
        currentState = GPIO.input(JOY_BTN_PIN)
        if currentState == GPIO.HIGH and lastState == GPIO.LOW:
            stage = (stage + 1) % 2
            time.sleep(0.1)
            LCD1602.clear()
        lastState = currentState

        if stage == 1:
            upper_tem_setting()
        else:
            monitoring_temp()

Nettoyage final : arrêt du SPI, libération des GPIO et effacement de l’écran LCD.

except KeyboardInterrupt:
    pass
finally:
    LCD1602.clear()
    GPIO.cleanup()
    spi.close()