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2.2.2 Thermistor
====================
Introduction
----------------
Tout comme la photo-résistance permet de détecter la lumière, une thermistance
est un dispositif électronique sensible à la température pouvant être utilisé
pour des fonctions de contrôle de température, comme la réalisation d'une alarme thermique.
Composants
-------------
.. image:: img/list_2.2.2_thermistor.png
Principe
-----------
Une thermistance est une résistance thermosensible qui présente un changement
précis et prévisible de résistance en fonction des variations de température.
L'ampleur de ce changement dépend de sa composition spécifique. Les thermistances
appartiennent au groupe des composants passifs, qui, contrairement aux composants
actifs, ne peuvent pas amplifier un signal ou fournir un gain de puissance à un circuit.
La thermistance est un élément sensible, et elle existe en deux types : à coefficient
de température négatif (CTN) et à coefficient de température positif (CTP). Dans ce
projet, nous utilisons une thermistance CTN, dont la résistance diminue avec
l'augmentation de la température.
.. image:: img/image325.png
Le principe est que la résistance de la thermistance CTN change en fonction de la
température ambiante. Elle détecte ainsi la température en temps réel. Lorsque la
température augmente, la résistance de la thermistance diminue. Ensuite, les données
de tension sont converties en valeurs numériques par l'adaptateur A/D, permettant
d'afficher la température en degrés Celsius ou Fahrenheit via la programmation.
Dans cette expérience, une thermistance et une résistance de pull-up de 10k ohms
sont utilisées. Chaque thermistance a une résistance nominale. Ici, elle est de
10k ohms, mesurée à 25 degrés Celsius.
Voici la relation entre la résistance et la température :
R\ :sub:`T` =R\ :sub:`N` exp\ :sup:`B(1/TK – 1/TN)`
**R\ T** est la résistance de la thermistance CTN à la température **T\ K**.
**R\ N** est la résistance de la thermistance CTN à la température nominale **T\ N**. Ici, la valeur de **R\ N** est de 10k.
**T\ K** est la température en kelvins (K). Ici, la valeur de **T\ K**\ est 273,15 + degrés Celsius.
**T\ N** est la température nominale en kelvins (K), ici la valeur de **T\ N** est 273,15 + 25.
Le **B**\ (bêta), constant de matériau de la thermistance CTN, est aussi appelé indice
de sensibilité thermique, avec une valeur de 3950.
**exp** désigne l'exponentielle, et la base de l'exponentielle, **e**, est un nombre
naturel d'environ 2,7.
La formule convertie devient :
T\ :sub:`K`\ =1/(ln(R\ :sub:`T`/R\ :sub:`N`)/B+1/T\ :sub:`N`), ce qui permet d'obtenir
la température en kelvins. En soustrayant 273,15, on obtient la température en degrés Celsius.
Cette relation est une formule empirique et n'est précise que lorsque la température
et la résistance se situent dans une plage effective.
Schéma de connexion
-----------------------
.. image:: img/image323.png
.. image:: img/image324.png
Procédures expérimentales
---------------------------
**Étape 1 :** Montez le circuit.
.. image:: img/image202.png
:width: 800
Pour les utilisateurs du langage C
^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
**Étape 2 :** Accédez au dossier du code.
.. raw:: html
.. code-block::
cd ~/davinci-kit-for-raspberry-pi/c/2.2.2/
**Étape 3 :** Compilez le code.
.. raw:: html
.. code-block::
gcc 2.2.2_Thermistor.c -lwiringPi -lm
.. note::
L'option `-lm` permet de charger la bibliothèque mathématique. Ne l'oubliez pas, sinon une erreur pourrait survenir.
**Étape 4 :** Exécutez le fichier exécutable.
.. raw:: html
.. code-block::
sudo ./a.out
Lorsque le code s'exécute, la thermistance détecte la température ambiante,
qui sera affichée à l'écran une fois le calcul terminé.
.. note::
Si le programme ne fonctionne pas ou s'il y a un message d'erreur tel que
"wiringPi.h: Aucun fichier ou répertoire de ce type", veuillez consulter
:ref:`C code is not working?`.
**Code**
.. code-block:: c
#include
#include
#include
typedef unsigned char uchar;
typedef unsigned int uint;
#define ADC_CS 0
#define ADC_CLK 1
#define ADC_DIO 2
uchar get_ADC_Result(uint channel)
{
uchar i;
uchar dat1=0, dat2=0;
int sel = channel > 1 & 1;
int odd = channel & 1;
digitalWrite(ADC_CLK, 1);
delayMicroseconds(2);
digitalWrite(ADC_CLK, 0);
delayMicroseconds(2);
pinMode(ADC_DIO, OUTPUT);
digitalWrite(ADC_CS, 0);
// Bit de démarrage
digitalWrite(ADC_CLK,0);
digitalWrite(ADC_DIO,1); delayMicroseconds(2);
digitalWrite(ADC_CLK,1); delayMicroseconds(2);
// Mode à une seule extrémité
digitalWrite(ADC_CLK,0);
digitalWrite(ADC_DIO,1); delayMicroseconds(2);
digitalWrite(ADC_CLK,1); delayMicroseconds(2);
// ODD
digitalWrite(ADC_CLK,0);
digitalWrite(ADC_DIO,odd); delayMicroseconds(2);
digitalWrite(ADC_CLK,1); delayMicroseconds(2);
// Sélection
digitalWrite(ADC_CLK,0);
digitalWrite(ADC_DIO,sel); delayMicroseconds(2);
digitalWrite(ADC_CLK,1);
digitalWrite(ADC_DIO,1); delayMicroseconds(2);
digitalWrite(ADC_CLK,0);
digitalWrite(ADC_DIO,1); delayMicroseconds(2);
for(i=0;i<8;i++)
{
digitalWrite(ADC_CLK,1); delayMicroseconds(2);
digitalWrite(ADC_CLK,0); delayMicroseconds(2);
pinMode(ADC_DIO, INPUT);
dat1=dat1<<1 | digitalRead(ADC_DIO);
}
for(i=0;i<8;i++)
{
dat2 = dat2 | ((uchar)(digitalRead(ADC_DIO))<
Il s'agit d'une bibliothèque numérique en C qui déclare un ensemble de fonctions
pour calculer des opérations et transformations mathématiques courantes.
.. code-block:: c
analogVal = get_ADC_Result(0);
Cette fonction est utilisée pour lire la valeur du thermistor.
.. code-block:: c
Vr = 5 * (double)(analogVal) / 255;
Rt = 10000 * (double)(Vr) / (5 - (double)(Vr));
temp = 1 / (((log(Rt/10000)) / 3950)+(1 / (273.15 + 25)));
cel = temp - 273.15;
Fah = cel * 1.8 +32;
printf("Celsius: %.2f C Fahrenheit: %.2f F\n", cel, Fah);
Ces calculs permettent de convertir les valeurs du thermistor en degrés Celsius.
.. code-block:: c
Vr = 5 * (double)(analogVal) / 255;
Rt = 10000 * (double)(Vr) / (5 - (double)(Vr));
Ces deux lignes de code calculent la répartition de la tension avec la valeur
analogique lue afin d'obtenir Rt (la résistance du thermistor).
.. code-block:: c
temp = 1 / (((log(Rt/10000)) / 3950)+(1 / (273.15 + 25)));
Ce code fait référence à l'insertion de Rt dans la formule
**T\ K\ =1/(ln(R\ T/R\ N)/B+1/T\ N)** pour obtenir la température en Kelvin.
.. code-block:: c
temp = temp - 273.15;
Conversion de la température en Kelvin en degrés Celsius.
.. code-block:: c
Fah = cel * 1.8 +32;
Conversion des degrés Celsius en degrés Fahrenheit.
.. code-block:: c
printf("Celsius: %.2f C Fahrenheit: %.2f F\n", cel, Fah);
Affiche la température en degrés Celsius et Fahrenheit ainsi que leurs unités à l'écran.
Pour les utilisateurs de Python
^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
**Étape 2 :** Accédez au dossier du code.
.. raw:: html
.. code-block::
cd ~/davinci-kit-for-raspberry-pi/python/
**Étape 3 :** Exécutez le fichier exécutable
.. raw:: html
.. code-block::
sudo python3 2.2.2_Thermistor.py
Une fois le code exécuté, la thermistance détecte la température ambiante,
qui sera affichée à l'écran après le calcul du programme.
**Code**
.. note::
Vous pouvez **modifier/réinitialiser/copier/exécuter/arrêter** le code ci-dessous. Mais avant cela, vous devez vous rendre au chemin source du code, comme ``davinci-kit-for-raspberry-pi/python``.
.. raw:: html
.. code-block:: python
import RPi.GPIO as GPIO
import ADC0834
import time
import math
def init():
ADC0834.setup()
def loop():
while True:
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
print ('Celsius: %.2f C Fahrenheit: %.2f F' % (Cel, Fah))
time.sleep(0.2)
if __name__ == '__main__':
init()
try:
loop()
except KeyboardInterrupt:
ADC0834.destroy()
**Explication du code**
.. code-block:: python
import math
Il s'agit d'une bibliothèque numérique qui déclare un ensemble de fonctions pour
effectuer des calculs mathématiques courants.
.. code-block:: python
analogVal = ADC0834.getResult()
Cette fonction est utilisée pour lire la valeur du thermistor.
.. code-block:: python
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
print ('Celsius: %.2f °C Fahrenheit: %.2f ℉' % (Cel, Fah))
Ces calculs permettent de convertir les valeurs du thermistor en degrés Celsius
et Fahrenheit.
.. code-block:: python
Vr = 5 * float(analogVal) / 255
Rt = 10000 * Vr / (5 - Vr)
Ces deux lignes de code calculent la répartition de la tension avec la valeur
analogique lue afin d'obtenir Rt (la résistance du thermistor).
.. code-block:: python
temp = 1/(((math.log(Rt / 10000)) / 3950) + (1 / (273.15+25)))
Ce code fait référence à l'insertion de Rt dans la formule
**T\ K\ =1/(ln(R\ T/R\ N)/B+1/T\ N)** pour obtenir la température en Kelvin.
.. code-block:: python
temp = temp - 273.15
Conversion de la température en Kelvin en degrés Celsius.
.. code-block:: python
Fah = Cel * 1.8 + 32
Conversion des degrés Celsius en degrés Fahrenheit.
.. code-block:: python
print ('Celsius: %.2f °C Fahrenheit: %.2f ℉' % (Cel, Fah))
Affiche les degrés Celsius, les degrés Fahrenheit et leurs unités à l'écran.
Image du phénomène
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.. image:: img/image203.jpeg