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4.1.11 Indicatore di Batteria (MCP3008)

Nota

../_images/mcp3008_and_adc0834.jpg

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

Introduzione

In questo progetto, realizzeremo un indicatore di batteria che può visualizzare il livello della batteria su un LED Bargraph.

Avvertimento

Non utilizzare componenti della batteria che superano i 3,3V per evitare sovraccarichi, che potrebbero danneggiare il chip o il Raspberry Pi.

Componenti richiesti

In questo progetto, ci servono i seguenti componenti.

../_images/list2_Battery_Indicator.png

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

Grafico a Barre LED

-

MCP3008

-

Schema elettrico

Nome T-Board

fisico

wiringPi

BCM

SPICE0

Pin 24

10

8

SPIMOSI

Pin 19

12

10

SPIMISO

Pin 21

13

9

SPISCLK

Pin 23

14

11

GPIO25

Pin 22

6

25

GPIO12

Pin 32

26

12

GPIO16

Pin 36

27

16

GPIO20

Pin 38

28

20

GPIO21

Pin 40

29

21

GPIO5

Pin 29

21

5

GPIO6

Pin 31

22

6

GPIO13

Pin 33

23

13

GPIO19

Pin 35

24

19

GPIO26

Pin 37

25

26
../_images/schematic_battery_indicator_mcp3008.png

Procedure sperimentali

Passo 1: Costruisci il circuito.

../_images/july24_3.1.5_battery_indicator_mcp3008.png

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 nella cartella del codice.

cd ~/raphael-kit/python

Passo 4: Esegui il file eseguibile.

sudo python3 4.1.11-2_BatteryIndicator.py

Dopo l’avvio del programma, collega separatamente un filo dal 3° pin dell’ADC0834 e dalla GND e connettili ai due poli di una batteria. Potrai vedere che i LED corrispondenti sul LED Bargraph si accendono per visualizzare il livello di carica (intervallo di misura: 0-5V).

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

import RPi.GPIO as GPIO
import spidev
import time

# Pin GPIO collegati a 10 LED, ordinati da sinistra a destra
led_pins = [25, 12, 16, 20, 21, 5, 6, 13, 19, 26]  # Numerazione BCM

# Impostazione GPIO
GPIO.setmode(GPIO.BCM)
for pin in led_pins:
    GPIO.setup(pin, GPIO.OUT)
    GPIO.output(pin, GPIO.LOW)

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

# Legge il valore dal canale MCP3008
def read_adc(channel):
    if channel < 0 or channel > 7:
        return -1
    r = spi.xfer2([1, (8 + channel) << 4, 0])
    value = ((r[1] & 0x03) << 8) | r[2]
    return value

# Accende il LED bar graph in base al valore
def led_bar_graph(level):
    for i, pin in enumerate(led_pins):
        if i < level:
            GPIO.output(pin, GPIO.HIGH)
        else:
            GPIO.output(pin, GPIO.LOW)

# Ciclo principale
try:
    while True:
        analog_val = read_adc(0)  # Lettura dal canale 0 di MCP3008
        level = int(analog_val * 10 / 1023)
        led_bar_graph(level)
        print(f"ADC: {analog_val}, Livello: {level}")
        time.sleep(0.2)

except KeyboardInterrupt:
    pass

finally:
    for pin in led_pins:
        GPIO.output(pin, GPIO.LOW)
    GPIO.cleanup()
    spi.close()

Spiegazione del codice

Questo programma legge la tensione analogica da un ADC MCP3008 e visualizza il risultato su un LED bar graph a 10 LED utilizzando un Raspberry Pi (disposizione pin BCM).

  1. Importa moduli

    • RPi.GPIO controlla i pin GPIO del Raspberry Pi.

    • spidev comunica con MCP3008 tramite SPI.

    • time fornisce la funzionalità di attesa/ritardo.

    import RPi.GPIO as GPIO
import spidev
import time

  2. Configurazione dei LED GPIO

    Viene definita una lista di 10 pin GPIO per il controllo dei LED. Questi pin vengono configurati come output e inizializzati su LOW (spenti).

    led_pins = [25, 12, 16, 20, 21, 5, 6, 13, 19, 26]
GPIO.setmode(GPIO.BCM)
for pin in led_pins:
    GPIO.setup(pin, GPIO.OUT)
    GPIO.output(pin, GPIO.LOW)

  3. Inizializzazione SPI

    Inizializza il bus SPI 0 e il chip enable 0 (CE0) per comunicare con MCP3008. La velocità di comunicazione è impostata su 1 MHz.

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

  4. Funzione di lettura ADC

    Legge un valore analogico da un canale specifico MCP3008 (0–7). La funzione invia un comando SPI a 3 byte e decodifica il risultato a 10 bit.

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

  5. Funzione LED Bar Graph

    Accende i LED in base al livello analogico. Se il livello è 7, i primi 7 LED saranno ACCESI e i restanti SPENTI.

    def led_bar_graph(level):
    for i, pin in enumerate(led_pins):
        if i < level:
            GPIO.output(pin, GPIO.HIGH)
        else:
            GPIO.output(pin, GPIO.LOW)

  6. Ciclo principale

    Legge continuamente l’ingresso analogico dal canale 0, ridimensiona il risultato su un valore da 0 a 10 e aggiorna la visualizzazione LED di conseguenza. Stampa i valori ADC e livello per monitoraggio.

    try:
    while True:
        analog_val = read_adc(0)
        level = int(analog_val * 10 / 1023)
        led_bar_graph(level)
        print(f"ADC: {analog_val}, Livello: {level}")
        time.sleep(0.2)

  7. Pulizia all’uscita

    Quando viene premuto Ctrl+C, il programma spegne tutti i LED, ripristina lo stato dei GPIO e chiude l’interfaccia SPI.

    except KeyboardInterrupt:
    pass

finally:
    for pin in led_pins:
        GPIO.output(pin, GPIO.LOW)
    GPIO.cleanup()
    spi.close()