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2.2.2 Termistore (MCP3008)

Nota

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

Introduzione

Proprio come il fotoresistore può rilevare la luce, il termistore è un dispositivo elettronico sensibile alla temperatura che può essere utilizzato per realizzare funzioni di controllo della temperatura, come ad esempio un allarme di calore.

Componenti richiesti

In questo progetto, ci servono i seguenti componenti.

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

Nome	ARTICOLI IN QUESTO KIT	LINK
Raphael Kit	337	Raphael Kit

Puoi anche acquistarli separatamente dai link sottostanti.

INTRODUZIONE COMPONENTE	LINK DI ACQUISTO
Scheda di estensione GPIO	ACQUISTA
Breadboard	ACQUISTA
Cavi Jumper	ACQUISTA
Resistore	ACQUISTA
Termistore	ACQUISTA
MCP3008	-

Schema elettrico

Nome T-Board	fisico	WiringPi	BCM
SPICE0	pin24	10	8
SPIMOSI	pin19	12	10
SPIMISO	pin21	13	9
SPISCLK	pin23	14	11

Procedure sperimentali

Passo 1: Costruisci il circuito.

Passo 2: Configura l’interfaccia SPI e installa la libreria spidev (vedi Configurazione SPI per istruzioni dettagliate). Se hai già completato questi passaggi, puoi saltarli.

Passo 3: Vai alla cartella del codice.

cd ~/raphael-kit/python

Passo 4: Esegui il file eseguibile.

sudo python3 2.2.2-2_thermistor.py

Con il codice in esecuzione, il termistore rileva la temperatura ambiente che verrà stampata sullo schermo una volta completato il calcolo del programma.

Avvertimento

Se compare il messaggio di errore RuntimeError: Cannot determine SOC peripheral base address, fai riferimento a If gpiozero doesn’t work.

Codice

Nota

Puoi Modificare/Resettare/Copiare/Eseguire/Fermare il codice qui sotto. Prima però devi andare nel percorso del codice sorgente come raphael-kit/python. Dopo aver modificato il codice, puoi eseguirlo direttamente per vedere l’effetto.

#!/usr/bin/env python3
# -*- coding: utf-8 -*-

import spidev
import time
import math
import RPi.GPIO as GPIO

# Imposta la modalità GPIO
GPIO.setmode(GPIO.BCM)

# Inizializza SPI per MCP3008 (Bus 0, CE0)
spi = spidev.SpiDev()
spi.open(0, 0)  # Bus 0, Device 0 (CE0)
spi.max_speed_hz = 1000000  # 1 MHz

def read_adc(channel):
    """
    Legge il valore analogico dal canale 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

try:
    while True:
        # Legge il valore analogico dal CH0 di MCP3008
        analogVal = read_adc(0)

        # Converte in tensione (supponendo un riferimento di 3,3V)
        Vr = 3.3 * analogVal / 1023.0

        # Calcola la resistenza del termistore (R2 nel partitore di tensione è 10kΩ)
        Rt = 10000.0 * Vr / (3.3 - Vr)

        # Calcolo Steinhart–Hart
        tempK = 1.0 / (((math.log(Rt / 10000.0)) / 3950.0) + (1.0 / (273.15 + 25.0)))

        # Converte in Celsius e Fahrenheit
        Cel = tempK - 273.15
        Fah = Cel * 1.8 + 32

        # Stampa il risultato
        print('Celsius: %.2f °C  Fahrenheit: %.2f °F' % (Cel, Fah))

        time.sleep(0.2)

except KeyboardInterrupt:
    pass

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

Spiegazione del codice

1. Questa sezione importa le librerie richieste:

   • spidev per la comunicazione SPI con MCP3008

   • time per le funzionalità di ritardo

   • math per le operazioni logaritmiche nella formula di temperatura Steinhart–Hart

   • RPi.GPIO per inizializzare e pulire i GPIO (incluso per completezza strutturale)

   #!/usr/bin/env python3
   # -*- coding: utf-8 -*-
   
   import spidev
   import time
   import math
   import RPi.GPIO as GPIO
   

2. Inizializza la modalità GPIO come BCM e configura l’interfaccia SPI sul bus 0 e dispositivo 0 (CE0), con una velocità di 1 MHz.

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

3. Definisce una funzione read_adc(channel) per leggere valori analogici da un canale specifico MCP3008 (0–7). Invia un comando SPI di 3 byte e riceve un risultato analogico a 10 bit (0–1023).

   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
   

4. Ciclo principale: legge la tensione analogica da un termistore sul canale 0, la converte in resistenza, quindi usa l’equazione di Steinhart–Hart per stimare la temperatura in gradi Celsius e Fahrenheit. Gli aggiornamenti vengono stampati ogni 0,2 secondi.

   try:
       while True:
           analogVal = read_adc(0)
           Vr = 3.3 * analogVal / 1023.0
           Rt = 10000.0 * Vr / (3.3 - Vr)
           tempK = 1.0 / (((math.log(Rt / 10000.0)) / 3950.0) + (1.0 / (273.15 + 25.0)))
           Cel = tempK - 273.15
           Fah = Cel * 1.8 + 32
           print('Celsius: %.2f °C  Fahrenheit: %.2f °F' % (Cel, Fah))
           time.sleep(0.2)
   

5. Il blocco finally garantisce una chiusura corretta. Chiude l’interfaccia SPI ed esegue la pulizia dei GPIO per rilasciare tutte le risorse hardware.

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