Nota

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4.1.13 Monitor Surriscaldamento

Nota

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

Introduzione

Potresti voler realizzare un dispositivo di monitoraggio del surriscaldamento che si adatta a diverse situazioni, ad esempio in fabbrica, per attivare un allarme e spegnere automaticamente la macchina quando un circuito si surriscalda. In questo progetto, utilizzeremo un termistore, un joystick, un buzzer, un LED e un LCD per creare un dispositivo intelligente di monitoraggio della temperatura con soglia regolabile.

Componenti Necessari

In questo progetto, avremo bisogno dei seguenti componenti.

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

Nome	ELEMENTI IN QUESTO KIT	LINK
Kit Raphael	337	Raphael Kit

Puoi anche acquistarli separatamente dai link sottostanti.

INTRODUZIONE AI COMPONENTI	LINK PER L’ACQUISTO
Scheda di estensione GPIO	ACQUISTA
Breadboard	ACQUISTA
Cavi Jumper	ACQUISTA
Resistore	ACQUISTA
LED	ACQUISTA
Modulo Joystick	-
ADC0834	-
Transistor	ACQUISTA
I2C LCD1602	ACQUISTA
Termistore	ACQUISTA
Cicalino	-

Schema Elettrico

T-Board Name	physical	wiringPi	BCM
GPIO17	Pin 11	0	17
GPIO18	Pin 12	1	18
GPIO27	Pin 13	2	27
GPIO22	Pin15	3	22
GPIO23	Pin16	4	23
GPIO24	Pin18	5	24
SDA1	Pin 3
SCL1	Pin 5

Procedure Sperimentali

Passo 1: Costruisci il circuito.

Passo 2: Accedi alla cartella del codice.

cd ~/raphael-kit/python/

Passo 3: Esegui il file eseguibile.

sudo python3 4.1.13_OverheatMonitor.py

Durante l’esecuzione del codice, la temperatura corrente e la soglia di alta temperatura 40 vengono visualizzate su I2C LCD1602. Se la temperatura corrente supera la soglia, il buzzer e il LED si attivano per avvisarti.

Il Joystick viene utilizzato per regolare la soglia di alta temperatura. Muovendo il Joystick lungo l’asse X e Y puoi aumentare o diminuire la soglia di alta temperatura corrente. Premi nuovamente il Joystick per ripristinare la soglia al valore iniziale.

Nota

Se ricevi l’errore FileNotFoundError: [Errno 2] No such file or directory: '/dev/i2c-1', fai riferimento a Configurazione I²C per abilitare l’I2C.
Se ricevi l’errore ModuleNotFoundError: No module named 'smbus2', esegui sudo apt install python3-smbus2.
Se compare l’errore OSError: [Errno 121] Remote I/O error, significa che il modulo è cablato in modo errato o è danneggiato.
Se il codice e il cablaggio sono corretti, ma l’LCD non mostra contenuti, puoi regolare il potenziometro sul retro per aumentare il contrasto.

Codice

Nota

Puoi Modificare/Resettare/Copiare/Eseguire/Fermare il codice qui sotto. Ma prima di farlo, devi accedere al 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 LCD1602
import RPi.GPIO as GPIO
import ADC0834
import time
import math

Joy_BtnPin = 22
buzzPin = 23
ledPin = 24

upperTem = 40

def setup():
    ADC0834.setup()
    GPIO.setmode(GPIO.BCM)
    GPIO.setup(ledPin, GPIO.OUT, initial=GPIO.LOW)
    GPIO.setup(buzzPin, GPIO.OUT, initial=GPIO.LOW)
    GPIO.setup(Joy_BtnPin, GPIO.IN, pull_up_down=GPIO.PUD_UP)
    LCD1602.init(0x27, 1)

def get_joystick_value():
    x_val = ADC0834.getResult(1)
    y_val = ADC0834.getResult(2)
    if(x_val > 200):
        return 1
    elif(x_val < 50):
        return -1
    elif(y_val > 200):
        return -10
    elif(y_val < 50):
        return 10
    else:
        return 0

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

def temperature():
    analogVal = ADC0834.getResult()
    Vr = 5 * float(analogVal) / 255
    Rt = 10000 * Vr / (5 - Vr)
    temp = 1/(((math.log(Rt / 10000)) / 3950) + (1 / (273.15+25)))
    Cel = temp - 273.15
    Fah = Cel * 1.8 + 32
    return round(Cel,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(buzzPin, GPIO.HIGH)
        GPIO.output(ledPin, GPIO.HIGH)
    else:
        GPIO.output(buzzPin, GPIO.LOW)
        GPIO.output(ledPin, GPIO.LOW)

def loop():
    lastState=1
    stage=0
    while True:
        currentState=GPIO.input(Joy_BtnPin)
        if currentState==1 and lastState ==0:
            stage=(stage+1)%2
            time.sleep(0.1)
            LCD1602.clear()
        lastState=currentState
        if stage == 1:
            upper_tem_setting()
        else:
            monitoring_temp()

def destroy():
    LCD1602.clear()
    ADC0834.destroy()
    GPIO.cleanup()

if __name__ == '__main__':     # Programma avviato da qui
    try:
        setup()
        while True:
            loop()
    except KeyboardInterrupt:   # Quando si preme 'Ctrl+C', viene eseguito destroy().
        destroy()

Spiegazione del Codice

def get_joystick_value():
    x_val = ADC0834.getResult(1)
    y_val = ADC0834.getResult(2)
    if(x_val > 200):
        return 1
    elif(x_val < 50):
        return -1
    elif(y_val > 200):
        return -10
    elif(y_val < 50):
        return 10
    else:
        return 0

Questa funzione legge i valori di X e Y. Se X>200, restituisce 1; se X<50, restituisce -1; se Y>200, restituisce -10; e se Y<50, restituisce 10.

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

Questa funzione serve a regolare la soglia e a visualizzarla su I2C LCD1602.

def temperature():
    analogVal = ADC0834.getResult()
    Vr = 5 * float(analogVal) / 255
    Rt = 10000 * Vr / (5 - Vr)
    temp = 1/(((math.log(Rt / 10000)) / 3950) + (1 / (273.15+25)))
    Cel = temp - 273.15
    Fah = Cel * 1.8 + 32
    return round(Cel,2)

Questa funzione legge il valore analogico del CH0 (termistore) di ADC0834 e lo converte in valore di temperatura.

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(buzzPin, GPIO.HIGH)
        GPIO.output(ledPin, GPIO.HIGH)
    else:
        GPIO.output(buzzPin, GPIO.LOW)
        GPIO.output(ledPin, GPIO.LOW)

Quando il codice viene eseguito, la temperatura corrente e la soglia di alta temperatura 40 sono visualizzate su I2C LCD1602. Se la temperatura corrente supera la soglia, il buzzer e il LED si attivano per avvisarti.

def loop():
    lastState=1
    stage=0
    while True:
        currentState=GPIO.input(Joy_BtnPin)
        if currentState==1 and lastState ==0:
            stage=(stage+1)%2
            time.sleep(0.1)
            LCD1602.clear()
        lastState=currentState
        if stage == 1:
            upper_tem_setting()
        else:
            monitoring_temp()

La funzione main() contiene l’intero processo del programma come mostrato:

1) All’avvio del programma, il valore iniziale di stage è 0, e la temperatura corrente e la soglia di alta temperatura 40 sono visualizzate su I2C LCD1602. Se la temperatura corrente è superiore alla soglia, il buzzer e il LED si attivano per avvisarti.

2) Premi il joystick, e stage diventa 1 permettendoti di regolare la soglia di alta temperatura. Muovendo il joystick lungo l’asse X e Y puoi regolare (aumentare o diminuire) la soglia di alta temperatura corrente. Premi nuovamente il joystick per ripristinare la soglia al valore iniziale.

4.1.13 Monitor Surriscaldamento

Introduzione

Componenti Necessari

Schema Elettrico

Procedure Sperimentali

Phenomenon Picture