注釈

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4.1.13 過熱モニター¶

はじめに¶

工場など、さまざまな状況で過熱監視装置を作成したい場合があります。例えば、回路が過熱した場合に警報を鳴らし、機械をタイムリーに自動的にオフにしたい場合などです。このプロジェクトでは、サーミスタ、ジョイスティック、ブザー、LED、LCDを使用して、しきい値が調整可能なスマートな温度監視装置を作成します。

必要な部品¶

このプロジェクトで必要なコンポーネントは以下の通りです。

キット全体を購入するのは確かに便利です。以下にリンクを示します：

名前	このキットのアイテム	リンク
Raphael Kit	337	Raphael Kit

以下のリンクから別々に購入することもできます。

コンポーネントの紹介	購入リンク
GPIO拡張ボード	BUY
ブレッドボード	BUY
ジャンパーワイヤー	BUY
抵抗器	BUY
LED	BUY
ジョイスティックモジュール	-
ADC0834	-
トランジスタ	BUY
I2C LCD1602	BUY
サーミスター	BUY
ブザー	-

回路図¶

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

実験手順¶

ステップ1: 回路を組み立てます。

ステップ2: コードのフォルダに移動します。

cd ~/raphael-kit/python/

ステップ3: 実行可能ファイルを実行します。

sudo python3 4.1.13_OverheatMonitor.py

コードが実行されると、現在の温度と高温閾値 40 が I2C LCD1602 に表示されます。現在の温度がしきい値を超えると、ブザーとLEDが警告として起動します。

ここでの ジョイスティック は、高温の閾値を調整するためのものです。X軸とY軸の方向に ジョイスティック を切り替えることで、現在の高温閾値を調整（上げるか下げるか）できます。 ジョイスティック をもう一度押すと、しきい値が初期値にリセットされます。

注釈

エラー FileNotFoundError: [Errno 2] No such file or directory: '/dev/i2c-1' が発生した場合、 I2C設定を参照してI2Cを有効にする必要があります。
エラー ModuleNotFoundError: No module named 'smbus2' が発生した場合、 sudo pip3 install smbus2 を実行してください。
エラー OSError: [Errno 121] Remote I/O error が表示される場合、モジュールの配線が間違っているか、モジュールが壊れている可能性があります。
コードと配線が正しいにもかかわらず、LCDに内容が表示されない場合、背面のポテンショメータを回してコントラストを上げてみてください。

コード

注釈

下のコードを 変更/リセット/コピー/実行/停止 することができます。しかし、それをする前に、ソースコードのパス raphael-kit/python に移動する必要があります。コードを変更した後、直接実行して効果を確認することができます。

#!/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__':     # Program start from here
    try:
        setup()
        while True:
            loop()
    except KeyboardInterrupt:   # When 'Ctrl+C' is pressed, the program destroy() will be executed.
        destroy()

コード説明

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

この関数は X と Y の値を読み取ります。 X>200 の場合、「1」が返されます。 X<50、「-1」を返します。 y>200 の場合は「-10」を返し、y<50 の場合は「10」を返します。

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)

この関数は、しきい値を調整し、I2C LCD1602に表示するためのものです。

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)

ADC0834 の CH0 （サーミスタ）のアナログ値を読み取り、温度値に変換します。

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)

コードが実行されると、現在の温度と高温閾値 40 が I2C LCD1602 に表示されます。現在の温度が閾値を超えると、ブザーとLEDが警告のために起動します。

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()

main() 関数には、以下に示すプログラムプロセスが含まれています：

プログラムが開始されると、 stage の初期値は 0 で、現在の温度と高温閾値 40 が I2C LCD1602 に表示されます。現在の温度がしきい値を超えると、ブザーとLEDが警告のために起動します。
ジョイスティックを押すと、 stage は 1 になり、高温のしきい値を調整できます。X軸とY軸の方向にジョイスティックを切り替えると、現在の高温閾値を調整（上げるか下げるか）できます。ジョイスティックを再度押すと、しきい値が初期値にリセットされます。

4.1.13 過熱モニター¶

はじめに¶

必要な部品¶

回路図¶

実験手順¶

現象の画像¶