Ventilador de refrigeració Raspberry Pi amb indicador de temperatura de la CPU: 10 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:10

Havia introduït el circuit indicador de temperatura de la CPU raspberry pi (d’ara endavant, RPI) al projecte anterior.

El circuit mostra simplement un nivell de temperatura diferent de la CPU RPI 4 de la següent manera.

- El LED verd s’encén quan la temperatura de la CPU es troba entre 30 i 39 graus

- El LED groc indica que la temperatura augmenta de 40 a 45 graus

- El tercer LED vermell mostra que la CPU s’escalfa una mica arribant als 46 ~ 49 graus

- Un altre LED vermell parpellejarà quan la temperatura superi els 50 graus

***

Quan la temperatura supera els 50 ° C, caldrà ajuda perquè els petits RPI no estressin massa.

Segons la informació que he vist a diverses pàgines web que parlen del nivell màxim de temperatura tolerable de RPI, les opinions són diverses, com ara que algú esmenta que més de 60 ° C encara estan força bé quan s’utilitza dissipador de calor.

Però la meva experiència personal diu que és diferent que el servidor de transmissió (utilitzant RPI amb dissipador de calor) es faci lent i, finalment, actuï com un zombi quan l’encenc durant diverses hores.

Per tant, s’afegeix aquest circuit addicional i ventilador de refrigeració per regular la temperatura de la CPU per sota de 50 ° C per donar suport a un funcionament estable de RPI.

***

El circuit indicador de temperatura de la CPU introduït prèviament (d'ara endavant com a INDICADOR) s'integra junts per donar suport a la convenient comprovació del nivell de temperatura sense executar l'ordre "vcgencmd measure_temp" al terminal de la consola.

Pas 1: Preparació d’esquemes

En dos projectes anteriors, havia esmentat l'aïllament complet de la font d'alimentació entre RPI i circuits externs.

En cas de refrigeració del ventilador, la font d'alimentació independent és força important ja que el ventilador de corrent continu de 5 V (motor) té una càrrega relativament pesada i força sorollosa durant el funcionament.

Per tant, es fan èmfasi en les següents consideracions per dissenyar aquest circuit.

Els optoacobladors s’utilitzen per connectar-se amb el pin GPIO RPI per obtenir un senyal d’activació del FAN de refrigeració

- No s’alimenta de RPI i no s’utilitza un carregador de telèfon manual per a la font d’energia d’aquest circuit.

- L’indicador LED s’utilitza per informar del funcionament del ventilador de refrigeració

El relé de 5V s’utilitza per activar el ventilador de refrigeració de manera mecànica

***

Aquest circuit interoperarà amb el circuit indicador de temperatura de la CPU (en endavant INDICADOR) mitjançant el control del programa python.

Quan INDICATOR comença a parpellejar (la temperatura supera els 50 ° C), aquest circuit FAN de refrigeració començarà a funcionar.

Pas 2: Preparació de peces

Igual que altres projectes anteriors, s’utilitzen components molt comuns per fabricar circuits de ventilador de refrigeració tal i com es detallen a continuació.

Optoacoblador: PC817 (SHARP) x 1

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

Relé TQ2-5V (Panasonic) de 5V

- díode 1N4148

Resistències (1 / 4Watt): 220ohm x 2 (limitació de corrent), 2,2K (commutació de transistor) x 2

- LED x 1

Ventilador de refrigeració de 5V 200mA

Taula universal de més de 20 (W) per 20 (H) mida de forat (podeu tallar qualsevol mida de la placa universal per adaptar-la al circuit)

- Filferro de llauna (Consulteu la publicació del meu projecte “Indicador d’aturada de Raspberry Pi” per obtenir més informació sobre l’ús de filferro de llauna)

- Cable (cable de cable únic vermell i blau)

Qualsevol carregador de telèfon manual d'entrada de 220V i sortida de 5V (connector USB tipus B)

- Cap de pin (3 pins) x 2

***

La dimensió física del ventilador de refrigeració hauria de ser prou petita per muntar-se a la part superior del RPI.

Es pot utilitzar qualsevol tipus de relé quan pot funcionar a 5V i tenir més d’un contacte mecànic.

Pas 3: Fer dibuix de PCB

Com que el nombre de components és petit, la mida universal requerida del PCB no és gran.

Tingueu en compte el disseny de polaritat dels pins de TQ2-5V tal com es mostra a la imatge superior. (Al contrari del pensament convencional, la disposició actual del plus / terra està ordenada inversament)

Personalment, tinc problemes inesperats després de la soldadura a causa de la posició inversa (quan es compara amb altres productes de relés) de pins de polaritat de TQ2-5V.

Pas 4: soldar

Com que el circuit en si és bastant senzill, el patró de cablejat no és massa complex.

Estic cargolant el suport de muntatge en forma de "L" per fixar el PCB en direcció vertical.

Com es pot veure més endavant, els xassís acrílics que munten tot són una mica petits.

Per tant, cal reduir la impressió del peu, ja que el xassís acrílic està molt ple de PCB i altres subparts.

El LED està situat al costat frontal per reconèixer fàcilment el funcionament del FAN.

Pas 5: fabricació i muntatge de barret FAN HAT

Suposo que el PCB universal és una part molt útil que es pot utilitzar per a diversos usos.

El ventilador de refrigeració està muntat en PCB universal i muntat i fixat amb cargols i femelles.

Per permetre el flux d’aire, estic fent un gran forat perforant PCB.

També per connectar fàcilment cables de pont, s’obre la zona GIPO 40 pins tallant el PCB.

Pas 6: Muntar PCB

Com s'ha esmentat anteriorment, tenia previst consolidar dos circuits diferents en una sola unitat.

El circuit indicador de temperatura de la CPU fabricat anteriorment es combina amb el nou circuit FAN de refrigeració tal com es mostra a la imatge superior., Tot està empaquetat en xassís acrílic transparent i de mida petita (15cm W x 10cm D).

Tot i que aproximadament la meitat de l'espai del xassís està buit i disponible, més endavant s'allotjaran components addicionals a l'espai restant.

Pas 7: Cablatge de RPI amb circuits

Dos circuits estan interconnectats amb RPI de manera aïllada mitjançant optoacobladors.

Tampoc no s’alimenta RPI, ja que el carregador de telèfon manual subministra energia als circuits.

Més endavant, sabreu que aquest tipus d’esquema d’interfície aïllada té força benefici quan més tard s’integraran components addicionals al xassís acrílic.

Pas 8: Programa de control de Python de tots els circuits

Només cal una addició menor de codi al codi font del circuit indicador de temperatura de la CPU.

Quan la temperatura supera els 50 ° C, s’inicia la iteració de vint (20) activacions del FAN durant 10 segons i apagat durant 3 segons.

Com que el motor petit de FAN requereix un màxim de 200 mA de corrent durant el funcionament, el tipus de mètode d’activació del motor PWM (Pulse Width Modulation) s’utilitza per carregar el telèfon manual de menys càrrega.

El codi font modificat és com a continuació.

***

# - * - codificació: utf-8 - * -

##

subprocés d’importació, senyal, sys

temps d’importació, re

importar RPi. GPIO com a g

##

A = 12

B = 16

FAN = 25

##

g.setmode (g. BCM)

g.setup (A, g. OUT)

g.setup (B, g. OUT)

g.setup (FAN, g. OUT)

##

manejador de senyal def (sig, frame):

print ("Heu premut Ctrl + C!")

g.output (A, fals)

g.output (B, fals)

g.output (FAN, fals)

f.close ()

sys.exit (0)

signal.signal (signal. SIGINT, signal_handler)

##

mentre que és cert:

f = open ('/ 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 (codificació = 'UTF-8', errors = 'estricte')

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

# extracció de la temperatura actual de la CPU

##

current_temp = float (CPU_temp [0])

si current_temp> 30 i current_temp <40:

# temperatura baixa A = 0, B = 0

g.output (A, fals)

g.output (B, fals)

time.sleep (5)

elif current_temp> = 40 i current_temp <45:

# medi de temperatura A = 1, B = 0

g.output (A, True)

g.output (B, fals)

time.sleep (5)

elif current_temp> = 45 i current_temp <50:

# temperatura alta A = 0, B = 1

g.output (A, fals)

g.output (B, True)

time.sleep (5)

elif temp_actual> = 50:

# Es requereix un refredament de la CPU elevat A = 1, B = 1

g.output (A, True)

g.output (B, True)

per a l’interval (1, 20):

g.output (FAN, True)

time.sleep (10)

g.output (FAN, fals)

time.sleep (3)

hora_actual = hora.hora ()

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

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

f.close ()

##

Com que la lògica d’operació d’aquest codi python és gairebé similar a la del circuit indicador de temperatura de la CPU, no repetiré detalls aquí.

Pas 9: Funcionament del circuit FAN

Quan es mira el gràfic, la temperatura supera els 50 ° C sense circuit FAN.

Sembla que la temperatura mitjana de la CPU és d’uns 40 ~ 47C mentre RPI funciona.

Si s'aplica una càrrega elevada del sistema, com reproduir Youtube al navegador web, normalment la temperatura augmenta ràpidament fins a 60 ° C.

Però amb el circuit FAN, la temperatura es reduirà a menys de 50 ° C en 5 segons mitjançant l'operació del ventilador de refrigeració.

Com a resultat, podeu activar RPI durant tot el dia i fer les obres que vulgueu sense preocupar-vos del sobreescalfament.

Pas 10: Desenvolupament posterior

Com podeu veure, la meitat del xassís acrílic roman buit.

Hi posaré components addicionals i ampliaré aquest bloc bàsic de caixa RPI en alguna cosa més útil.

Per descomptat, més addició significa també una mica més de complexitat.

De tota manera, estic integrant dos circuits en una sola caixa en aquest projecte.

Gràcies per llegir aquest conte.