Control de temperatura amb ventiladors Arduino i PWM: 6 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:15

Control de temperatura amb PID als ventiladors Arduino i PWM per a la refrigeració del servidor DIY / rack de bricolatge

Fa unes setmanes havia de configurar un bastidor amb dispositius de xarxa i uns quants servidors.

El bastidor es col·loca en un garatge tancat, de manera que el rang de temperatura entre l’hivern i l’estiu és força elevat i la pols també pot ser un problema.

Mentre navegava per Internet per trobar solucions de refrigeració, em vaig assabentar que són bastant cares, al meu lloc, com a mínim, que són> 100 € per a 4 ventiladors de sostre de 230V amb control de termòstat. No em va agradar la unitat del termòstat perquè absorbeix molta pols quan s’alimenta, perquè els ventiladors estan a plena potència i no dóna ventilació en absolut quan no s’alimenten.

Per tant, insatisfet amb aquests productes, vaig decidir seguir el camí del bricolatge, construint quelcom que pugui mantenir sense problemes una temperatura determinada.

Pas 1: Com funciona

Per fer les coses molt més fàcils, vaig apostar pels ventiladors de corrent continu: són molt menys sorollosos que els ventiladors de corrent altern, tot i que són una mica menys potents, però encara són més que suficients per a mi.

El sistema utilitza un sensor de temperatura per controlar quatre ventiladors que són accionats per un controlador Arduino. L'Arduino restringeix els ventiladors mitjançant la lògica PID i els condueix a través de PWM.

La temperatura i la velocitat del ventilador s’informen a través d’una pantalla de 8 dígits de 7 segments, instal·lada en una barra d’alumini muntada en bastidor. A més de la pantalla, hi ha dos botons per ajustar la temperatura objectiu.

Pas 2: què he fet servir

Nota: He intentat realitzar aquest projecte amb coses que tenia a casa, de manera que no tot pot ser ideal. El pressupost era una preocupació.

Aquests són els components que he utilitzat:

• Maquinari

  • Un panell acrílic: utilitzat com a base (1,50 €);
  • Quatre perfils de PVC en forma de L de 3,6x1cm (4,00 €);
  • Un panell d'alumini: tallat a 19 "d'ample (3,00 €);
• Electrònica
  • Quatre ventiladors PWM de 120 mm: vaig optar per Arctic F12 PWM PST a causa de la capacitat d’apilar-los en paral·lel (4x 8,00 €);
  • One Pro Micro: qualsevol placa alimentada per ATMega 32u4 hauria de funcionar bé amb el meu codi (4,00 €);
  • Una placa de relés: per apagar els ventiladors quan no siguin necessaris (1,50 €);
  • Un mòdul de visualització MAX7219 de 7 segments de 8 dígits (2,00 €);
  • Tres botons instantanis, 1 és per restablir (2,00 €);
  • Un interruptor d’alimentació 3A (1,50 €);
  • Un acoblador de cable LAN: per desconnectar fàcilment el conjunt principal al tauler de visualització (2,50 €);

  • Una font d'alimentació de doble sortida de 5V i 12V: podeu utilitzar 2 alimentadors separats o un 12V amb un convertidor descendent a 5V (15,00 €);

  • Cables, cargols i altres components menors (5,00 €);

Cost total: 74,00 € (si hagués de comprar tots els components a Ebay / Amazon).

Pas 3: el cas

La caixa està formada per 4 perfils de plàstic en forma de L prims enganxats i reblats a una placa acrílica.

Tots els components de la caixa estan enganxats amb epoxi.

Es tallen quatre forats de 120 mm a l’acrílic per adaptar-se als ventiladors. Es talla un forat addicional per deixar passar els cables del termòmetre.

El tauler frontal té un interruptor d’encesa amb un llum indicador. A l'esquerra, dos forats deixen sortir el cable del tauler frontal i el cable USB. S'afegeix un botó de restabliment addicional per facilitar la programació (el Pro Micro no té un botó de restabliment i, de vegades, és útil per carregar-hi un programa).

La caixa està sostinguda per 4 cargols que passen pels forats de la base acrílica.

El panell frontal està format per un panell d'alumini raspallat, tallat a 19 d'ample i amb una alçada de ~ 4cm. El forat de la pantalla es va fer amb un Dremel i els altres 4 forats per a cargols i botons es van fer amb un trepant.

Pas 4: electrònica

La placa de control és bastant senzilla i compacta. Durant la realització del projecte, vaig saber que quan subministro un 0% de PWM als ventiladors funcionaran a tota velocitat. Per evitar que els ventiladors giressin completament, vaig afegir un relé que apaga els ventiladors quan no són necessaris.

El tauler frontal es connecta a la placa mitjançant un cable de xarxa que, mitjançant un acoblador de cables, es pot desprendre fàcilment del recinte principal. La part posterior del panell està formada per un conducte elèctric de 2,5x2,5 i es fixa al panell amb cinta de doble cara. La pantalla també es fixa al tauler amb cinta adhesiva.

Com podeu veure als esquemes, he utilitzat algunes resistències de tracció externes. Aquests proporcionen un tracte més fort que els d’arduino.

Els esquemes de Fritzing es poden trobar a la meva reposició de GitHub.

Pas 5: el codi

Les especificacions d'Intel per als ventiladors de 4 pins suggereixen una freqüència PWM objectiu de 25 KHz i un rang acceptable de 21 kHz a 28 kHz. El problema és que la freqüència per defecte d’Arduino és de 488Hz o 976Hz, però l’ATMega 32u4 és perfectament capaç d’oferir freqüències més altes, de manera que només cal configurar-la correctament. Em vaig referir a aquest article sobre el PWM de Leonardo per marcar el quart temporitzador a 23437Hz, que és el més proper a 25 KHz.

Vaig utilitzar diverses biblioteques per a la pantalla, el sensor de temperatura i la lògica PID.

El codi actualitzat complet es pot trobar a la meva reposició de GitHub.

Pas 6: Conclusió

Així que aquí el teniu! He d’esperar fins aquest estiu per veure’l en acció, però confio que funcionarà bé.

Tinc previst fer un programa per veure la temperatura des del port USB que he connectat a un Raspberry Pi.

Espero que tot fos comprensible, si no m'ho feu saber i us ho explicaré millor.

Gràcies!