PWM regulovaný ventilátor na základe teploty CPU pre Raspberry Pi: 4 kroky (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:57

Mnoho prípadov pre Raspberry Pi je dodávaných s malým 5V ventilátorom, ktoré pomáhajú chladiť procesor. Títo fanúšikovia sú však zvyčajne dosť hluční a veľa ľudí ho pripája na kolík 3V3, aby znížilo hluk. Tieto ventilátory sú zvyčajne dimenzované na 200mA, čo je pre regulátor 3V3 na RPi dosť vysoké. Tento projekt vás naučí, ako regulovať rýchlosť ventilátora na základe teploty CPU. Na rozdiel od väčšiny návodov na túto tému nebudeme ventilátor iba zapínať alebo vypínať, ale budeme ovládať jeho rýchlosť tak, ako sa to deje na bežnom počítači, pomocou Pythonu.

Krok 1: Potrebné diely

Na tento projekt použijeme iba niekoľko komponentov, ktoré sú zvyčajne súčasťou súprav elektroniky pre domácich majstrov, ktoré nájdete na Amazone, ako je tento.

• Raspberry Pi so systémom Raspbian (ale malo by fungovať aj s inými distribúciami).
• 5V ventilátor (ale mohol by byť použitý 12 V ventilátor s prispôsobeným tranzistorom a napájaním 12 V).
• NPN tranzistor, ktorý podporuje najmenej 300 mA, podobne ako 2N2222A.
• 1K odpor.
• 1 dióda.

Voliteľné vloženie komponentov do puzdra (ale ešte nebolo urobené):

• Malý kúsok protoboardu na spájkovanie komponentov.
• Veľké zmršťovanie teplom na ochranu dosky.

Krok 2: Elektrické pripojenia

Rezistor je možné zapojiť akýmkoľvek spôsobom, ale dávajte pozor na smer tranzistora a diódy. Diodová katóda musí byť pripojená k vodiču +5 V (červený) a anóda k vodiču GND (čierny). Skontrolujte, či váš tranzistorový dokument nemá kolíky emitora, základne a kolektora. Uzemnenie ventilátora musí byť pripojené k zberaču a uzemnenie Rpi musí byť pripojené k vysielaču

Na ovládanie ventilátora musíme použiť tranzistor, ktorý bude použitý v konfigurácii otvoreného kolektora. K tomu máme spínač, ktorý pripojí alebo odpojí uzemňovací vodič od ventilátora k zemi malinového pi.

Tranzistor NPN BJT vedie v závislosti od prúdu, ktorý preteká jeho bránou. Prúd, ktorý bude môcť prúdiť z kolektora (C) do žiariča (E), je:

Ic = B * Ib

Ic je prúd, ktorý preteká kolektorom emitora, Ib je prúd, ktorý tečie cez bázu k emitoru, a B (beta) je hodnota závislá od každého tranzistora. Približne B = 100.

Pretože je náš ventilátor dimenzovaný na 200 mA, potrebujeme cez základňu tranzistora najmenej 2 mA. Napätie medzi základňou a žiaričom (Vbe) sa považuje za konštantné a Vbe = 0, 7V. To znamená, že keď je GPIO zapnuté, máme na odpore 3,3 - 0,7 = 2,6V. Na to, aby sme cez tento odpor mali 2mA, potrebujeme odpor, maximálne 2,6 / 0,002 = 1300 ohmov. Na zjednodušenie a zachovanie odchýlky používame odpor 1 000 ohmov. Budeme mať 2,6 mA prostredníctvom kolíka GPIO, čo je úplne bezpečné.

Pretože ventilátor je v zásade elektrický motor, je to indukčný náboj. To znamená, že keď tranzistor prestane viesť, prúd vo ventilátore bude ďalej prúdiť, pretože indukčný náboj sa pokúša udržať prúd konštantný. Výsledkom by bolo vysoké napätie na uzemňovacom kolíku ventilátora a mohlo by dôjsť k poškodeniu tranzistora. Preto potrebujeme paralelne s ventilátorom diódu, ktorá zaistí nepretržitý tok prúdu cez motor. Tento typ nastavenia diódy sa nazýva zotrvačníková dióda

Krok 3: Program na ovládanie rýchlosti ventilátora

Na ovládanie otáčok ventilátora používame softvérový signál PWM z knižnice RPi. GPIO. Signál PWM je dobre prispôsobený na pohon elektromotorov, pretože ich reakčný čas je v porovnaní s frekvenciou PWM veľmi vysoký.

Pomocou programu calib_fan.py nájdite hodnotu FAN_MIN spustením v termináli:

python calib_fan.py

Skontrolujte niekoľko hodnôt medzi 0 a 100% (malo by byť okolo 20%) a zistite, akú minimálnu hodnotu má váš ventilátor zapnúť.

Korešpondenciu medzi teplotou a rýchlosťou ventilátora môžete zmeniť na začiatku kódu. Musí existovať toľko tempSteps ako hodnôt speedSteps. Toto je metóda, ktorá sa bežne používa na základných doskách PC a pohybuje body na dvojosovom grafe Temp / Speed.

Krok 4: Spustite program pri spustení

Aby sa program spustil automaticky pri štarte, urobil som bash skript, do ktorého som vložil všetky programy, ktoré chcem spustiť, a potom tento bash skript spustím pri štarte pomocou rc.locale

1. Vytvorte adresár/home/pi/Skripty/a do tohto adresára umiestnite súbor fan_ctrl.py.
2. V tom istom adresári vytvorte súbor s názvom launcher.sh a skopírujte skript nižšie.
3. Upravte súbor /etc/rc.locale a pred „exit 0“pridajte nový riadok: sudo sh '/home/pi/Scripts/launcher.sh'

skript launcher.sh:

#!/bin/sh #launcher.sh #prejdite do domovského adresára, potom do tohto adresára, potom spustite skript python, potom späť homelocalecd/cd/home/pi/Scripts/sudo python3./fan_ctrl.py & cd/

Ak ho chcete používať napríklad s OSMC, musíte ho spustiť ako službu s systemd.

1. Stiahnite si súbor fanctrl.service.
2. Skontrolujte cestu k svojmu súboru python.
3. Umiestnite službu fanctrl.service do/lib/systemd/system.
4. Nakoniec službu povoľte pomocou sudo systemctl enable fanctrl.service.

Táto metóda je bezpečnejšia, pretože program sa automaticky reštartuje, ak ho zabije používateľ alebo systém.