Έλεγχος θερμοκρασίας με ανεμιστήρες Arduino και PWM: 6 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:37

Έλεγχος θερμοκρασίας με PID σε ανεμιστήρες Arduino και PWM για ψύξη DIY διακομιστή/δικτύου

Πριν από μερικές εβδομάδες χρειάστηκε να εγκαταστήσω ένα rack με συσκευές δικτύου και μερικούς διακομιστές.

Το ράφι τοποθετείται σε κλειστό γκαράζ, οπότε το εύρος θερμοκρασιών μεταξύ χειμώνα και καλοκαιριού είναι αρκετά υψηλό και επίσης η σκόνη θα μπορούσε να είναι πρόβλημα.

Κατά την περιήγηση στο Διαδίκτυο για λύσεις ψύξης, διαπίστωσα ότι είναι αρκετά ακριβά, στη θέση μου τουλάχιστον, ότι είναι> 100 € για 4 ανεμιστήρες οροφής 230V με χειριστήριο θερμοστάτη. Δεν μου άρεσε η μονάδα θερμοστάτη γιατί απορροφά πολύ σκόνη όταν τροφοδοτείται, εξαιτίας των ανεμιστήρων που λειτουργούν πλήρως και δεν παρέχει καθόλου αερισμό όταν δεν τροφοδοτείται.

Έτσι, δυσαρεστημένος με αυτά τα προϊόντα, αποφάσισα να ακολουθήσω τον τρόπο DIY, χτίζοντας κάτι που μπορεί να διατηρήσει ομαλά μια ορισμένη θερμοκρασία.

Βήμα 1: Πώς λειτουργεί

Για να κάνω τα πράγματα πολύ πιο εύκολα, πήγα για τους οπαδούς της DC: είναι πολύ λιγότερο θορυβώδεις από τους οπαδούς της AC, ενώ είναι λίγο λιγότερο ισχυροί, αλλά είναι ακόμα περισσότερο από αρκετοί για μένα.

Το σύστημα χρησιμοποιεί αισθητήρα θερμοκρασίας για τον έλεγχο τεσσάρων ανεμιστήρων που κινούνται από έναν ελεγκτή Arduino. Το Arduino πετάει τους θαυμαστές χρησιμοποιώντας τη λογική PID και τους οδηγεί μέσω του PWM.

Η θερμοκρασία και η ταχύτητα του ανεμιστήρα αναφέρονται μέσω μιας οκταψήφιας οθόνης 7 τμημάτων, τοποθετημένη σε μια ράβδο αλουμινίου τοποθετημένη σε σχάρα. Εκτός από την οθόνη, υπάρχουν δύο κουμπιά για ρύθμιση της θερμοκρασίας στόχου.

Βήμα 2: Τι χρησιμοποίησα

Σημείωση: Προσπάθησα να πραγματοποιήσω αυτό το έργο με πράγματα που είχα ξαπλωμένα στο σπίτι, οπότε δεν μπορούν όλα να είναι ιδανικά. Ο προϋπολογισμός ήταν ανησυχητικός.

Εδώ είναι τα στοιχεία που χρησιμοποίησα:

• Σκεύη, εξαρτήματα

  • Ένα ακρυλικό πάνελ: χρησιμοποιείται ως βάση (1,50 €).
  • Τέσσερα προφίλ PVC 3,6x1cm σε σχήμα L (4,00 €).
  • Ένα πάνελ αλουμινίου: κομμένο σε πλάτος 19 "(3,00 €).

• ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ ΕΙΔΗ

  • Τέσσερις ανεμιστήρες PWM 120mm: Πήγα για Arctic F12 PWM PST λόγω της δυνατότητας να τα στοιβάζω παράλληλα (4x 8,00 €).
  • One Pro Micro: Οποιοσδήποτε πίνακας που τροφοδοτείται με ATMega 32u4 πρέπει να λειτουργεί καλά με τον κωδικό μου (4,00 €).
  • Ένας πίνακας ρελέ: για να απενεργοποιήσετε τους ανεμιστήρες όταν δεν χρειάζονται (1,50 €).
  • Μονάδα οθόνης MAX7219 με 8 ψηφία 7 τμημάτων (2,00 €).
  • Τρία στιγμιαία κουμπιά, 1 για επαναφορά (2,00 €).
  • Ένας διακόπτης τροφοδοσίας 3Α (1,50 €).
  • Ένας ζεύκτης καλωδίων LAN: για εύκολη αποσύνδεση της κύριας διάταξης από την οθόνη (2,50 €).
  • Ένα τροφοδοτικό διπλής εξόδου 5V και 12V: Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε 2 διαχωρισμένες τροφοδοτικές μονάδες ή 12V με μετατροπέα βαθμίδας 5V (15,00 €).
  • Καλώδια, βίδες και άλλα δευτερεύοντα εξαρτήματα (5,00 €).

Συνολικό κόστος: 74,00 € (αν έπρεπε να αγοράσω όλα τα εξαρτήματα στο Ebay/Amazon).

Βήμα 3: Η υπόθεση

Η θήκη είναι κατασκευασμένη από 4 λεπτά πλαστικά προφίλ σχήματος L κολλημένα και καρφωμένα σε ακρυλική σανίδα.

Όλα τα εξαρτήματα του κουτιού είναι κολλημένα με εποξειδικό.

Τέσσερις οπές 120mm κόβονται στο ακρυλικό για να ταιριάζουν στους ανεμιστήρες. Μια επιπλέον οπή κόβεται για να αφήσει τα καλώδια του θερμόμετρου να περάσουν.

Ο μπροστινός πίνακας διαθέτει διακόπτη λειτουργίας με ενδεικτική λυχνία. Στα αριστερά, δύο οπές αφήνουν το καλώδιο του μπροστινού πίνακα και το καλώδιο USB να σβήσουν. Ένα επιπλέον κουμπί επαναφοράς προστίθεται για ευκολότερο προγραμματισμό (το Pro Micro δεν διαθέτει κουμπί επαναφοράς και μερικές φορές είναι χρήσιμο για να ανεβάσετε ένα πρόγραμμα σε αυτό).

Το κουτί συγκρατείται από 4 βίδες που περνούν μέσα από τρύπες στην ακρυλική βάση.

Ο μπροστινός πίνακας είναι κατασκευασμένος από βουρτσισμένο πάνελ αλουμινίου, κομμένο σε πλάτος 19 και ύψος ~ 4cm. Η τρύπα της οθόνης έγινε με Dremel και οι άλλες 4 οπές για βίδες και κουμπιά με τρυπάνι.

Βήμα 4: Ηλεκτρονικά

Ο πίνακας ελέγχου είναι αρκετά απλός και συμπαγής. Κατά τη διάρκεια της κατασκευής του έργου, διαπίστωσα ότι όταν παρέχω 0% PWM στους ανεμιστήρες, θα λειτουργούν με πλήρη ταχύτητα. Για να σταματήσουν εντελώς οι ανεμιστήρες να περιστρέφονται, πρόσθεσα ένα ρελέ που κλείνει τους ανεμιστήρες όταν δεν χρειάζονται.

Ο μπροστινός πίνακας συνδέεται με την πλακέτα μέσω ενός καλωδίου δικτύου, το οποίο, χρησιμοποιώντας έναν συζευκτήρα καλωδίων, μπορεί να αποκολληθεί εύκολα από το κύριο περίβλημα. Το πίσω μέρος του πίνακα είναι κατασκευασμένο από ηλεκτρικό αγωγό 2,5x2,5 και στερεώνεται στον πίνακα με ταινία διπλής όψης. Η οθόνη είναι επίσης στερεωμένη στον πίνακα με ταινία.

Όπως μπορείτε να δείτε στα σχήματα, έχω χρησιμοποιήσει κάποιες εξωτερικές αντιστάσεις έλξης. Αυτά παρέχουν ισχυρότερο pullup από αυτό του arduino.

Τα σχήματα Fritzing βρίσκονται στο repo του GitHub.

Βήμα 5: Ο Κώδικας

Οι προδιαγραφές της Intel για ανεμιστήρες 4 ακίδων προτείνουν συχνότητα PWM στόχου 25KHz και αποδεκτή περιοχή 21 kHz έως 28 kHz. Το πρόβλημα είναι ότι η προεπιλεγμένη συχνότητα του Arduino είναι 488Hz ή 976Hz, αλλά το ATMega 32u4 είναι απόλυτα ικανό να παρέχει υψηλότερες συχνότητες, οπότε δεν χρειάζεται παρά να το ρυθμίσουμε σωστά. Αναφέρθηκα σε αυτό το άρθρο σχετικά με το PWM του Leonardo για να χρονομετρήσει τον τέταρτο χρονοδιακόπτη στα 23437Hz, το οποίο είναι το πιο κοντινό που μπορεί να φτάσει στα 25KHz.

Χρησιμοποίησα διάφορες βιβλιοθήκες για την οθόνη, τον αισθητήρα θερμοκρασίας και τη λογική PID.

Ο πλήρης ενημερωμένος κώδικας βρίσκεται στο repo του GitHub.

Βήμα 6: Συμπέρασμα

Ορίστε λοιπόν! Πρέπει να περιμένω μέχρι αυτό το καλοκαίρι για να το δω στην πράξη, αλλά είμαι αρκετά σίγουρος ότι θα λειτουργήσει καλά.

Σχεδιάζω να φτιάξω ένα πρόγραμμα για να βλέπω τη θερμοκρασία από τη θύρα USB που συνδέσα σε ένα Raspberry Pi.

Ελπίζω ότι όλα ήταν κατανοητά, Αν όχι ενημερώστε με και θα εξηγήσω καλύτερα.

Ευχαριστώ!