Chladiaci ventilátor Raspberry Pi s indikátorom teploty CPU: 10 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:55

V predchádzajúcom projekte som predstavil obvod indikátora teploty CPU CPU Raspberry Pi (ďalej len RPI).

Obvod jednoducho ukazuje nasledujúcu rôznu teplotu CPU RPI 4.

- Zelená LED dióda sa rozsvieti, keď je teplota CPU v rozmedzí 30 ~ 39 stupňov

- Žltá LED dióda indikuje zvýšenie teploty v rozsahu 40 až 45 stupňov

- 3. červená LED dióda ukazuje, že procesor je trochu horúci, keď dosiahol 46 ~ 49 stupňov

- Ďalšia červená LED dióda začne blikať, keď teplota prekročí 50 stupňov

***

Keď teplota prekračuje viac ako 50 ° C, je potrebná akákoľvek pomoc, pretože malé otáčky RPI nie sú príliš namáhané.

Podľa informácií, ktoré som videl na niekoľkých webových stránkach, ktoré hovoria o maximálnej prípustnej teplotnej úrovni RPI, sú názory rôzne, napríklad niekto uvádza, že viac ako 60 ° C je pri použití chladiča stále v poriadku.

Ale moja osobná skúsenosť hovorí niečo iné, že prenosový server (pomocou RPI s chladičom) sa stáva pomalým a nakoniec sa správa ako zombie, keď ho zapínam niekoľko hodín.

Preto je tento ďalší obvodový a chladiaci ventilátor pridaný na reguláciu teploty CPU pod 50 ° C na podporu stabilnej prevádzky RPI.

***

Tiež predtým predstavený obvod indikátora teploty CPU (ďalej len INDIKÁTOR) je integrovaný spoločne, aby podporoval pohodlnú kontrolu teploty bez vykonania príkazu „vcgencmd Measure_temp“na termináli konzoly.

Krok 1: Príprava schém

V dvoch predchádzajúcich projektoch som spomenul úplnú izoláciu napájania medzi RPI a externými obvodmi.

V prípade chladiaceho ventilátora je nezávislé napájanie veľmi dôležité, pretože DC 5V ventilátor (motor) je relatívne ťažký a počas prevádzky je dosť hlučný.

Pri návrhu tohto obvodu sú preto zdôraznené nasledujúce úvahy.

- Opto-spojky sa používajú na prepojenie s pinom GPI RPI na získanie signálu aktivujúceho chladenie FAN

- Žiadne napájanie z RPI a používanie bežnej nabíjačky pre telefón tohto zdroja.

- LED indikátor slúži na informovanie chodu VENTILÁTORA chladenia

- 5V relé sa používa na mechanickú aktiváciu chladiaceho VENTILÁTORA

***

Tento obvod bude spolupracovať s obvodom indikátora teploty CPU (ďalej len INDIKÁTOR) prostredníctvom riadenia programu python.

Keď začne blikať INDIKÁTOR (teplota presahuje 50 ° C), tento obvod VENTILÁTORA chladenia začne pracovať.

Krok 2: Príprava dielov

Rovnako ako ostatné predchádzajúce projekty, na výrobu chladiaceho okruhu FAN sa používajú veľmi bežné komponenty, ako je uvedené nižšie.

- Optočlen: PC817 (SHARP) x 1

- 2N3904 (NPN) x 1, BD139 (NPN) x 1

- Relé 5V TQ2-5V (Panasonic)

- dióda 1N4148

- Rezistory (1/4Watt): 220 ohmov x 2 (obmedzenie prúdu), 2,2K (prepínanie tranzistora) x 2

- LED x 1

- 5V chladiaci VENTILÁTOR 200mA

- Univerzálna doska s veľkosťou viac ako 20 (Š) x 20 (V) otvorov (Univerzálnu dosku môžete rezať ľubovoľným rozmerom, aby zodpovedala obvodu)

- Cínový drôt (Podrobnejšie informácie o použití cínového drôtu nájdete v mojom príspevku k projektu „Indikátor vypnutia Raspberry Pi“)

- Kábel (červený a modrý spoločný jednožilový kábel)

- Akákoľvek nabíjačka pre telefón a 220 V vstup a 5 V výstup (konektor USB typu B)

- Hlava čapu (3 kolíky) x 2

***

Fyzický rozmer ventilátora chladenia by mal byť dostatočne malý na to, aby bol namontovaný na vrch RPI.

Je možné použiť akýkoľvek typ relé, keď môže pracovať pri 5 V a má viac ako jeden mechanický kontakt.

Krok 3: Vytvorenie kresby DPS

Pretože je počet komponentov malý, požadovaná univerzálna veľkosť DPS nie je veľká.

Dávajte si pozor na rozloženie polarity pinov TQ2-5V, ako je znázornené na obrázku vyššie. (Na rozdiel od konvenčného myslenia je skutočné rozloženie plus/zem usporiadané opačne)

Osobne mám po spájkovaní neočakávaný problém kvôli opačne umiestneným kolíkom (pri porovnaní s inými reléovými výrobkami) pinov TQ2-5V.

Krok 4: Spájkovanie

Pretože samotný obvod je celkom jednoduchý, vzor zapojenia nie je príliš zložitý.

Zaskrutkujem montážnu konzolu tvaru „L“na upevnenie DPS vo zvislom smere.

Ako vidíte neskôr, akrylátový podvozok, ktorý montuje všetko, je trochu malý.

Preto je potrebná zužujúca sa stopa, pretože akrylátový podvozok je veľmi preplnený PCB a inými náhradnými dielmi.

LED dióda je umiestnená na prednej strane pre ľahké rozpoznanie prevádzky ventilátora.

Krok 5: Výroba a montáž chladiča FAN HAT

Predpokladám, že univerzálny PCB je veľmi užitočná časť, ktorú je možné použiť na rôzne účely použitia.

Chladiaci ventilátor je namontovaný na univerzálnej doske plošných spojov a je upevnený a upevnený skrutkami a maticami.

Aby som umožnil prúdenie vzduchu, robím veľkú dieru vŕtaním DPS.

Tiež kvôli jednoduchému zapojeniu prepojovacích káblov je oblasť pinov GIPO 40 otvorená rozrezaním DPS.

Krok 6: Zostavte PCB

Ako bolo uvedené vyššie, plánoval som konsolidáciu dvoch rôznych obvodov do jedného celku.

Predtým vyrobený obvod indikátora teploty CPU sa zlúči s novým chladiacim obvodom FAN, ako je znázornené na obrázku vyššie., Všetko je zabalené do priehľadného a malého akrylového šasi (15 cm Š x 10 cm H).

Aj keď je zhruba polovica priestoru podvozku prázdna a je k dispozícii, dodatočné komponenty budú do zostávajúceho priestoru umiestnené neskôr.

Krok 7: Zapojenie RPI s obvodmi

Dva obvody sú izolované s RPI izolovane pomocou optočlenov.

Tiež nie je odoberaná žiadna energia z RPI, pretože externá nabíjačka pre telefón napája obvody.

Neskôr budete vedieť, že tento druh izolovanej schémy rozhrania sa celkom vyplatí, keď budú ďalšie komponenty neskôr viac integrované do akrylového podvozku.

Krok 8: Program Python ovláda všetky obvody

Zo zdrojového kódu obvodu indikátora teploty CPU je potrebné iba malé pridanie kódu.

Keď teplota presiahne 50 ° C, spustí sa dvadsať (20) iterácií zapnutia ventilátora na 10 sekúnd a vypnutia na 3 sekundy.

Pretože malý motor VENTILÁTORA vyžaduje počas prevádzky prúd maximálne 200 mA, používa sa metóda aktivácie motora typu PWM (Pulse Width Modulation) na menej zaťažovanie nabíjačky ručných telefónov.

Upravený zdrojový kód je nasledujúci.

***

#-*-kódovanie: utf-8-*-

##

importný podproces, signál, sys

čas importu, re

importujte RPi. GPIO ako g

##

A = 12

B = 16

VENTILÁTOR = 25

##

g.setmode (g. BCM)

g.setup (A, g. OUT)

g.setup (B, g. OUT)

g.setup (FAN, g. OUT)

##

def signal_handler (sig, rámec):

vytlačiť ('Stlačili ste Ctrl+C!')

g.výstup (A, nepravda)

g.výstup (B, False)

g.output (FAN, False)

f.close ()

sys.exit (0)

signal.signal (signal. SIGINT, signal_handler)

##

kým je pravda:

f = otvorené ('/home/pi/My_project/CPU_temperature_log.txt', 'a+')

temp_str = subprocess.check_output ('/opt/vc/bin/vcgencmd measure_temp', shell = True)

temp_str = temp_str.decode (encoding = 'UTF-8', errors = 'strict')

CPU_temp = re.findall ("\ d+\. / D+", temp_str)

# extrahovanie aktuálnej teploty CPU

##

current_temp = float (CPU_temp [0])

ak current_temp> 30 a current_temp <40:

# nízka teplota A = 0, B = 0

g.výstup (A, nepravda)

g.výstup (B, nepravda)

time.sleep (5)

elif current_temp> = 40 a current_temp <45:

# teplotné médium A = 1, B = 0

g.výstup (A, pravda)

g.výstup (B, False)

time.sleep (5)

elif current_temp> = 45 a current_temp <50:

# vysoká teplota A = 0, B = 1

g.výstup (A, nepravda)

g.výstup (B, True)

time.sleep (5)

elif current_temp> = 50:

# Vyžaduje sa chladenie CPU vysoké A = 1, B = 1

g.výstup (A, pravda)

g.výstup (B, True)

pre i v rozsahu (1, 20):

g.výstup (VENTILÁTOR, Pravda)

time.sleep (10)

g.output (FAN, False)

time.sleep (3)

current_time = time.time ()

formated_time = time.strftime ("%H:%M:%S", time.gmtime (current_time))

f.write (str (formated_time)+'\ t'+str (current_temp)+'\ n')

f.close ()

##

Pretože prevádzková logika tohto kódu pythonu je takmer podobná logike obvodu indikátora teploty procesora, nebudem tu opakovať detaily.

Krok 9: Obvod ventilátora

Pri pohľade na graf teplota presahuje 50 ° C bez okruhu ventilátora.

Zdá sa, že priemerná teplota CPU je pri prevádzke RPI okolo 40 ~ 47 ° C.

Ak použijete veľké zaťaženie systému, ako je napríklad prehrávanie Youtube vo webovom prehliadači, teplota sa zvyčajne rýchlo zvýši až na 60 ° C.

Ale s obvodom FAN sa teplota chladiaceho VENTILÁTORA zníži o menej ako 50 ° C do 5 sekúnd.

Vďaka tomu môžete zapnúť RPI celý deň a vykonávať všetky činnosti, ktoré máte radi, bez obáv z prehriatia.

Krok 10: Ďalší vývoj

Ako vidíte, polovica akrylového podvozku zostala prázdna.

Dám tam ďalšie komponenty a rozšírim tento základný blok poľa RPI na niečo užitočnejšie.

Samozrejme viac pridania znamená aj trochu zvýšenie zložitosti.

V tomto projekte každopádne integrujem dva obvody do jedného boxu.

Ďakujem za prečítanie tohto príbehu.