Kiểm soát nhiệt độ với quạt Arduino và PWM: 6 bước (có hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:35

Kiểm soát nhiệt độ với PID trên Arduino và quạt PWM để làm mát máy chủ / tủ mạng DIY

Một vài tuần trước, tôi cần thiết lập một giá đỡ với các thiết bị mạng và một vài máy chủ.

Giá được đặt trong một nhà để xe kín, do đó, khoảng nhiệt độ giữa mùa đông và mùa hè là khá cao, và bụi cũng có thể là một vấn đề.

Trong khi duyệt Internet để tìm các giải pháp làm mát, tôi phát hiện ra rằng chúng khá đắt, ít nhất ở vị trí của tôi, là> 100 € cho 4 chiếc quạt gắn trần 230V có bộ điều khiển nhiệt. Tôi không thích ổ điều chỉnh nhiệt vì nó hút rất nhiều bụi khi được cấp nguồn, do quạt hoạt động hết công suất và không thông gió chút nào khi không được cấp nguồn.

Vì vậy, không hài lòng với những sản phẩm này, tôi quyết định đi theo con đường DIY, chế tạo một thứ gì đó có thể duy trì một cách mượt mà ở một nhiệt độ nhất định.

Bước 1: Cách thức hoạt động

Để làm cho mọi thứ dễ dàng hơn nhiều, tôi đã làm cho người hâm mộ DC: chúng ít ồn hơn nhiều so với quạt AC trong khi hoạt động kém hơn một chút, nhưng chúng vẫn là quá đủ đối với tôi.

Hệ thống sử dụng cảm biến nhiệt độ để điều khiển bốn quạt được điều khiển bởi bộ điều khiển Arduino. Arduino điều chỉnh các quạt bằng logic PID và điều khiển chúng thông qua PWM.

Nhiệt độ và tốc độ quạt được báo qua màn hình 8 chữ số 7 đoạn, được lắp trên thanh nhôm gắn trên giá. Bên cạnh màn hình có hai nút để điều chỉnh nhiệt độ mục tiêu.

Bước 2: Những gì tôi đã sử dụng

Lưu ý: Tôi đã cố gắng hiện thực hóa dự án này bằng những thứ mà tôi đã có trong nhà, vì vậy không phải mọi thứ đều có thể trở nên lý tưởng. Ngân sách là một mối quan tâm.

Đây là các thành phần tôi đã sử dụng:

• Phần cứng

  • Một tấm acrylic: được sử dụng làm cơ sở (1,50 €);
  • Bốn cấu hình PVC hình chữ L 3,6x1cm (4,00 €);
  • Một tấm nhôm: cắt ở chiều rộng 19 "(€ 3,00);

• Thiết bị điện tử

  • Bốn người hâm mộ PWM 120mm: Tôi đã sử dụng Arctic F12 PWM PST vì khả năng xếp chúng song song (4x € 8,00);
  • One Pro Micro: Mọi bảng mạch hỗ trợ ATMega 32u4 đều hoạt động tốt với mã của tôi (4,00 €);
  • Một bảng chuyển tiếp: để tắt quạt khi không cần thiết (€ 1,50);
  • Một mô-đun hiển thị 8 chữ số 7-đoạn MAX7219 (2,00 €);
  • Ba nút ấn tạm thời, 1 là để đặt lại (€ 2,00);
  • Một công tắc nguồn 3A (1,50 €);
  • Một bộ ghép nối cáp LAN: để dễ dàng ngắt kết nối cụm chính với bảng hiển thị (€ 2,50);
  • Một nguồn điện đầu ra kép 5V và 12V: Bạn có thể sử dụng 2 PSU riêng biệt hoặc một nguồn 12V với bộ chuyển đổi bước xuống 5V (€ 15,00);
  • Cáp, ốc vít và các thành phần phụ khác (€ 5,00);

Tổng chi phí: € 74,00 (nếu tôi phải mua tất cả các thành phần trên Ebay / Amazon).

Bước 3: Trường hợp

Vỏ được làm từ 4 thanh nhựa mỏng hình chữ L được dán và tán vào một tấm acrylic.

Tất cả các thành phần của hộp được dán bằng epoxy.

Bốn lỗ 120mm được cắt trên acrylic để lắp quạt. Một lỗ bổ sung được cắt để cho cáp nhiệt kế đi qua.

Mặt trước có công tắc nguồn tích hợp đèn báo. Ở bên trái, hai lỗ để cáp bảng điều khiển phía trước và cáp USB đi ra ngoài. Một nút đặt lại bổ sung được thêm vào để lập trình dễ dàng hơn (Pro Micro không có nút đặt lại và đôi khi nó hữu ích để tải chương trình lên đó).

Hộp được giữ bằng 4 vít đi qua các lỗ trên đế acrylic.

Mặt trước được làm bằng một tấm nhôm chải, được cắt ở chiều rộng 19 và chiều cao ~ 4cm. Lỗ hiển thị được làm bằng Dremel và 4 lỗ còn lại cho vít và nút được tạo bằng khoan.

Bước 4: Điện tử

Bảng điều khiển khá đơn giản và nhỏ gọn. Trong quá trình thực hiện dự án, tôi phát hiện ra rằng khi tôi cung cấp 0% PWM cho người hâm mộ, họ sẽ chạy hết tốc lực. Để ngăn hoàn toàn việc quạt quay, tôi đã thêm một rơ le tắt quạt khi không cần thiết.

Bảng điều khiển phía trước được kết nối với bảng thông qua cáp mạng, bằng cách sử dụng bộ nối cáp, có thể dễ dàng tháo rời khỏi vỏ chính. Mặt sau của bảng được làm bằng ống luồn dây điện 2,5x2,5 và cố định vào bảng bằng băng keo hai mặt. Màn hình cũng được cố định vào bảng điều khiển bằng băng dính.

Như bạn có thể thấy trong sơ đồ, tôi đã sử dụng một số điện trở pullup bên ngoài. Những thứ này cung cấp sức kéo mạnh hơn so với arduino.

Sơ đồ Fritzing có thể được tìm thấy trên repo GitHub của tôi.

Bước 5: Mã

Thông số kỹ thuật của Intel cho quạt 4 chân đề xuất tần số PWM mục tiêu 25KHz và dải tần chấp nhận được từ 21 kHz đến 28 kHz. Vấn đề là tần số mặc định của Arduino là 488Hz hoặc 976Hz, nhưng ATMega 32u4 hoàn toàn có khả năng mang lại tần số cao hơn, vì vậy chúng ta chỉ cần thiết lập nó một cách chính xác. Tôi đã tham khảo bài viết này về PWM của Leonardo để đồng hồ đếm thời gian thứ tư lên 23437Hz, mức gần nhất mà nó có thể đạt đến 25KHz.

Tôi đã sử dụng các thư viện khác nhau cho màn hình, cảm biến nhiệt độ và logic PID.

Mã cập nhật đầy đủ có thể được tìm thấy trên repo GitHub của tôi.

Bước 6: Kết luận

Vì vậy, nó đây! Tôi phải đợi đến mùa hè này để thực sự thấy nó hoạt động, nhưng tôi khá tự tin rằng nó sẽ hoạt động tốt.

Tôi đang lên kế hoạch tạo một chương trình để xem nhiệt độ từ cổng USB mà tôi đã kết nối với Raspberry Pi.

Tôi hy vọng rằng mọi thứ đều có thể hiểu được, Nếu không hãy cho tôi biết và tôi sẽ giải thích tốt hơn.

Cảm ơn!