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.. _4.1.10_py_pi5:

4.1.7 Ventilatore Intelligente
================================

.. note::

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

   A seconda della versione del tuo kit, identifica se hai **ADC0834** o **MCP3008** e procedi con la sezione corrispondente.

Introduzione
---------------------

In questo progetto, utilizzeremo motori, pulsanti e termistori per 
realizzare un ventilatore intelligente manuale + automatico, con 
velocità del vento regolabile.

Componenti Necessari
------------------------------

In questo progetto, ci servono i seguenti componenti.

.. image:: ../python_pi5/img/4.1.10_smart_fan_list.png
    :width: 800
    :align: center

È sicuramente conveniente acquistare un kit completo, ecco il link:

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

    *   - Nome
        - ELEMENTI NEL KIT
        - LINK
    *   - Kit Raphael
        - 337
        - |link_Raphael_kit|

Puoi anche acquistare i componenti separatamente dai link qui sotto.

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

    *   - INTRODUZIONE AI COMPONENTI
        - LINK D'ACQUISTO

    *   - :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_adc0834`
        - \-
    *   - :ref:`cpn_button`
        - |link_button_buy|
    *   - :ref:`cpn_motor`
        - |link_motor_buy|


Schema Elettrico
------------------------

============ ======== ======== ===
T-Board Name physical wiringPi BCM
GPIO17       Pin 11   0        17
GPIO18       Pin 12   1        18
GPIO27       Pin 13   2        27
GPIO22       Pin 15   3        22
GPIO5        Pin 29   21       5
GPIO6        Pin 31   22       6
GPIO13       Pin 33   23       13
============ ======== ======== ===

.. image:: ../python_pi5/img/4.1.10_smart_fan_schematic.png
   :align: center

Procedure Sperimentali
-----------------------------

**Passo 1:** Costruisci il circuito.

.. image:: ../python_pi5/img/4.1.10_smart_fan_circuit.png

.. note::
    Il modulo di alimentazione può essere alimentato con una batteria da 9V tramite il connettore incluso nel kit. Inserisci il ponticello del modulo di alimentazione nelle strisce di bus da 5V della breadboard.

.. image:: ../python_pi5/img/4.1.10_smart_fan_battery.jpeg
   :align: center

**Passo 2**: Entra nella cartella del codice.

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block:: 

    cd ~/raphael-kit/python-pi5

**Passo 3**: Esegui.

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block:: 

    sudo python3 4.1.10_SmartFan_zero.py

Durante l'esecuzione del codice, avvia il ventilatore premendo il pulsante. 
Ogni volta che lo premi, la velocità aumenta o diminuisce di 1 livello. Ci 
sono **5** livelli di velocità: **0~4**. Quando è impostato sul 4\ :sup:`th` 
livello e premi il pulsante, il ventilatore si ferma con una velocità di vento 
pari a **0**.

Una volta che la temperatura aumenta o diminuisce di più di 2℃, la velocità 
si regola automaticamente aumentando o diminuendo di 1 livello.

Codice
--------

.. note::
    Puoi **Modificare/Resettare/Copiare/Eseguire/Fermare** il codice qui sotto. 
    Ma prima devi accedere al percorso del codice sorgente come ``raphael-kit/python-pi5``. 
    Dopo aver modificato il codice, puoi eseguirlo direttamente per vedere l'effetto.

.. raw:: html

    <run></run>

.. code-block:: python

   #!/usr/bin/env python3

   from gpiozero import Motor, Button
   from time import sleep
   import ADC0834
   import math

   # Inizializza i pin GPIO per il controllo del pulsante e del motore
   BtnPin = Button(22)
   motor = Motor(forward=5, backward=6, enable=13)

   # Inizializza il modulo ADC0834 per il rilevamento della temperatura
   ADC0834.setup()

   # Inizializza le variabili per tenere traccia del livello di velocità del motore e delle temperature
   level = 0
   currentTemp = 0
   markTemp = 0

   def temperature():
       """
       Reads and calculates the current temperature from the sensor.
       Returns:
           float: The current temperature in Celsius.
       """
       # Legge il valore analogico dal modulo ADC0834
       analogVal = ADC0834.getResult()
       # Converte il valore analogico in tensione e poi in resistenza
       Vr = 5 * float(analogVal) / 255
       Rt = 10000 * Vr / (5 - Vr)
       # Calcola la temperatura in gradi Celsius
       temp = 1 / (((math.log(Rt / 10000)) / 3950) + (1 / (273.15 + 25)))
       Cel = temp - 273.15
       return Cel

   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.
       """
       # Ferma il motore se il livello è 0
       if level == 0:
           motor.stop()
           return 0
       # Limita il livello a 4 per la velocità massima
       if level >= 4:
           level = 4
       # Imposta la velocità del motore
       motor.forward(speed=float(level / 4))
       return level

   def changeLevel():
       """
       Changes the motor speed level when the button is pressed and updates the reference temperature.
       """
       global level, currentTemp, markTemp
       print("Button pressed")
       # Cicla attraverso i livelli 0-4
       level = (level + 1) % 5
       # Aggiorna la temperatura di riferimento
       markTemp = currentTemp

   # Associa l'evento di pressione del pulsante alla funzione changeLevel
   BtnPin.when_pressed = changeLevel

   def main():
       """
       Main function to continuously monitor and respond to temperature changes.
       """
       global level, currentTemp, markTemp
       # Imposta la temperatura di riferimento iniziale
       markTemp = temperature()
       while True:
           # Legge continuamente la temperatura attuale
           currentTemp = temperature()
           # Regola il livello del motore in base alla differenza di temperatura
           if level != 0:
               if currentTemp - markTemp <= -2:
                   level -= 1
                   markTemp = currentTemp
               elif currentTemp - markTemp >= 2:
                   if level < 4:
                       level += 1
                   markTemp = currentTemp
           # Esegue il motore al livello regolato
           level = motor_run(level)

   # Esegue la funzione principale e gestisce l'interruzione da tastiera
   try:
       main()
   except KeyboardInterrupt:
       # Ferma il motore quando lo script viene interrotto
       motor.stop()



Spiegazione del Codice
--------------------------

#. Importa le classi per la gestione di un motore e di un pulsante, e la funzione sleep per introdurre pause. Inoltre, importa la libreria ADC0834 per il rilevamento della temperatura e la libreria math per i calcoli matematici.

   .. code-block:: python

       #!/usr/bin/env python3

       from gpiozero import Motor, Button
       from time import sleep
       import ADC0834
       import math

#. Configura il pulsante sul pin GPIO 22 e imposta il motore con pin GPIO specifici per il controllo. Inizializza il modulo ADC0834 per la misurazione della temperatura. Inoltre, inizializza le variabili per monitorare il livello di velocità del motore e le temperature.

   .. code-block:: python

       # Inizializza i pin GPIO per il controllo del pulsante e del motore
       BtnPin = Button(22)
       motor = Motor(forward=5, backward=6, enable=13)

       # Inizializza il modulo ADC0834 per il rilevamento della temperatura
       ADC0834.setup()

       # Inizializza le variabili per tenere traccia del livello di velocità del motore e delle temperature
       level = 0
       currentTemp = 0
       markTemp = 0
#. Definisce una funzione per leggere e calcolare la temperatura dal sensore, convertendo il valore rilevato in gradi Celsius.

   .. code-block:: python

       def temperature():
           """
           Reads and calculates the current temperature from the sensor.
           Returns:
               float: The current temperature in Celsius.
           """
           # Legge il valore analogico dal modulo ADC0834
           analogVal = ADC0834.getResult()
           # Converte il valore analogico in tensione e poi in resistenza
           Vr = 5 * float(analogVal) / 255
           Rt = 10000 * Vr / (5 - Vr)
           # Calcola la temperatura in gradi Celsius
           temp = 1 / (((math.log(Rt / 10000)) / 3950) + (1 / (273.15 + 25)))
           Cel = temp - 273.15
           return Cel

#. Introduce una funzione per regolare la velocità del motore in base al livello specificato.

   .. 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.
           """
           # Ferma il motore se il livello è 0
           if level == 0:
               motor.stop()
               return 0
           # Limita il livello a 4 per la velocità massima
           if level >= 4:
               level = 4
           # Imposta la velocità del motore
           motor.forward(speed=float(level / 4))
           return level

#. Implementa una funzione per cambiare manualmente il livello di velocità del motore utilizzando un pulsante, e associa questa funzione all'evento di pressione del pulsante.

   .. 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")
           # Cicla attraverso i livelli 0-4
           level = (level + 1) % 5
           # Aggiorna la temperatura di riferimento
           markTemp = currentTemp

       # Associa l'evento di pressione del pulsante alla funzione changeLevel
       BtnPin.when_pressed = changeLevel

#. La funzione principale, progettata per regolare continuamente la velocità del motore in risposta alle variazioni di temperatura, deve ancora essere implementata.

   .. code-block:: python

       def main():
           """
           Main function to continuously monitor and respond to temperature changes.
           """
           global level, currentTemp, markTemp
           # Imposta la temperatura di riferimento iniziale
           markTemp = temperature()
           while True:
               # Legge continuamente la temperatura attuale
               currentTemp = temperature()
               # Regola il livello del motore in base alla differenza di temperatura
               if level != 0:
                   if currentTemp - markTemp <= -2:
                       level -= 1
                       markTemp = currentTemp
                   elif currentTemp - markTemp >= 2:
                       if level < 4:
                           level += 1
                       markTemp = currentTemp
               # Esegue il motore al livello regolato
               level = motor_run(level)

#. Esegue la funzione principale e garantisce che il motore si fermi se lo script viene interrotto.

   .. code-block:: python

       # Esegui la funzione principale e gestisci l'interruzione da tastiera
       try:
           main()
       except KeyboardInterrupt:
           # Ferma il motore quando lo script viene interrotto
           motor.stop()