Box chlazení Raspberry Pi s indikátorem teploty CPU: 10 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:18

V předchozím projektu jsem zavedl obvod indikátoru teploty procesoru Raspberry Pi (dále jen RPI).

Obvod jednoduše ukazuje RPI 4 různé úrovně teploty CPU následujícím způsobem.

- Zelená LED se rozsvítí, když je teplota CPU v rozmezí 30 ~ 39 stupňů

- Žlutá LED indikuje zvýšení teploty v rozsahu 40 až 45 stupňů

- 3. červená LED dioda ukazuje, že CPU se trochu zahřívá, když dosáhne 46 ~ 49 stupňů

- Další červená LED bliká, když teplota překročí 50 stupňů

***

Pokud teplota překračuje více než 50 ° C, je nutná jakákoli pomoc pro malé RPI, které nejsou příliš namáhány.

Podle informací, které jsem viděl na několika webových stránkách, které hovoří o maximální přípustné teplotní úrovni RPI, jsou názory různé, například někdo zmínil, že více než 60 ° C je při použití chladiče stále v pořádku.

Ale moje osobní zkušenost říká něco jiného, že přenosový server (pomocí RPI s chladičem) se zpomalí a nakonec se chová jako zombie, když jej zapínám několik hodin.

Proto je přidán tento další obvodový a chladicí ventilátor pro regulaci teploty CPU pod 50 C pro podporu stabilního provozu RPI.

***

Také dříve představený obvod indikátoru teploty CPU (dále jen INDIKÁTOR) je integrován společně, aby podporoval pohodlnou kontrolu teplotní hladiny bez provádění příkazu „vcgencmd Measure_temp“na konzolovém terminálu.

Krok 1: Příprava schémat

Ve dvou předchozích projektech jsem zmínil úplnou izolaci napájení mezi RPI a externími obvody.

V případě chladicího ventilátoru je nezávislé napájení velmi důležité, protože DC 5V ventilátor (motor) je relativně těžký a při provozu poměrně hlučný.

Při návrhu tohoto obvodu jsou proto zdůrazněny následující úvahy.

- Opto-vazební členy se používají k propojení s pinem RPI GPIO pro získání signálu aktivujícího chlazení FAN

- Žádný výkon odebíraný z RPI a použití běžné ruční nabíječky pro napájení tohoto obvodu.

- LED indikátor slouží k informování provozu ventilátoru chlazení

- 5V relé slouží k mechanickému aktivování chladicího VENTILÁTORU

***

Tento obvod bude spolupracovat s obvodem indikátoru teploty CPU (dále jen INDIKÁTOR) prostřednictvím řízení programu python.

Když začne blikat INDIKÁTOR (teplota přesahuje 50 ° C), začne tento chladicí ventilátorový obvod fungovat.

Krok 2: Příprava dílů

Stejně jako ostatní předchozí projekty jsou pro výrobu chladicího FAN obvodu použity velmi běžné součásti, jak je uvedeno níže.

- Optočlen: PC817 (SHARP) x 1

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

- 5V relé TQ2-5V (Panasonic)

- 1N4148 dioda

- Rezistory (1/4Watt): 220 ohmů x 2 (omezení proudu), 2,2 K (přepínání tranzistorů) x 2

- LED x 1

- 5V chlazení VENTILÁTOR 200mA

- Univerzální deska o velikosti více než 20 (Š) x 20 (V) otvorů (Univerzální desku můžete oříznout libovolně, aby odpovídala obvodu)

- Cínový drát (Podrobnější informace o použití cínového drátu najdete v mém příspěvku k projektu „Indikátor vypnutí Raspberry Pi“)

- Kabel (červený a modrý společný jednožilový kabel)

- Jakákoli nabíječka do ruky 220 V vstup a 5 V výstup (konektor USB typu B)

- Kolíková hlava (3 piny) x 2

***

Fyzický rozměr ventilátoru chlazení by měl být dostatečně malý, aby jej bylo možné namontovat na horní část RPI.

Lze použít jakýkoli typ relé, když může pracovat při 5 V a má více než jeden mechanický kontakt.

Krok 3: Vytvoření kresby DPS

Protože je počet součástek malý, není požadovaná univerzální velikost DPS velká.

Dbejte prosím na rozložení polarity kolíku TQ2-5V, jak je znázorněno na obrázku výše. (Na rozdíl od konvenčního myšlení je skutečné rozložení plus/zem obráceně)

Osobně mám neočekávaný problém po pájení kvůli opačně umístěným kolíkům (při porovnání s jinými reléovými produkty) pinů TQ2-5V.

Krok 4: Pájení

Protože samotný obvod je poměrně jednoduchý, schéma zapojení není příliš složité.

Přišroubuji montážní držák tvaru „L“k upevnění DPS ve svislém směru.

Jak můžete později vidět, akrylové šasi, do kterého se vše montuje, je trochu malé.

Zúžení patky je proto nutné, protože akrylátový podvozek je velmi přeplněný deskami plošných spojů a dalšími dílčími díly.

LED dioda je umístěna na přední straně pro snadné rozpoznání provozu ventilátoru.

Krok 5: Výroba a montáž chlazení FAN HAT

Předpokládám, že univerzální PCB je velmi užitečnou součástí, kterou lze použít pro různé účely použití.

Chlazení VENTILÁTOR je namontováno na univerzální desce plošných spojů a upevněno a upevněno šrouby a maticemi.

Aby bylo umožněno proudění vzduchu, udělám velkou díru vyvrtáním DPS.

Také pro snadné připojení propojovacích kabelů je oblast GIPO 40 pinů otevřena řezáním PCB.

Krok 6: Sestavte desky plošných spojů

Jak bylo uvedeno výše, plánoval jsem konsolidaci dvou různých obvodů do jednoho celku.

Dříve vyrobený obvod indikátoru teploty CPU je sloučen s novým chladicím obvodem FAN, jak je znázorněno na obrázku výše., Vše je zabaleno do průhledného a malého akrylového šasi (15 cm Š x 10 cm H).

Přestože je zhruba polovina místa na podvozku prázdná a je k dispozici, další část bude do zbývajícího prostoru umístěna později.

Krok 7: Zapojení RPI s obvody

Dva obvody jsou propojeny s RPI izolovaně pomocí optočlenů.

Také není odebíráno žádné napájení z RPI, protože externí obvody dodávají energii externí nabíječka do ruky.

Později budete vědět, že tento druh izolovaného schématu rozhraní se docela vyplatí, když budou dodatečné komponenty integrovány více do akrylového šasi později.

Krok 8: Program Python ovládá všechny obvody

Ze zdrojového kódu obvodu indikátoru teploty CPU je vyžadováno pouze malé přidání kódu.

Když teplota překročí 50 ° C, začne dvacet (20) iterací zapnutí ventilátoru na 10 sekund a vypnutí na 3 sekundy.

Protože malý motor VENTILÁTORU během provozu vyžaduje proud maximálně 200mA, používá se pro méně zatěžující nabíječku do ruky PWM (Pulse Width Modulation) způsob aktivace motoru.

Upravený zdrojový kód je jako níže.

***

#-*-kódování: utf-8-*-

##

importní podproces, signál, sys

čas importu, re

importujte RPi. GPIO jako g

##

A = 12

B = 16

VENTILÁTOR = 25

##

g.setmode (g. BCM)

g.setup (A, g. OUT)

g.setup (B, g. OUT)

g.setup (FAN, g. OUT)

##

def signal_handler (sig, frame):

tisk ('Stiskli jste Ctrl+C!')

g. výstup (A, False)

g. výstup (B, False)

g.output (FAN, False)

f.close ()

sys.exit (0)

signal.signal (signal. SIGINT, signal_handler)

##

zatímco pravda:

f = otevřeno ('/home/pi/My_project/CPU_temperature_log.txt', 'a+')

temp_str = subprocess.check_output ('/opt/vc/bin/vcgencmd opatření_temp', shell = True)

temp_str = temp_str.decode (encoding = 'UTF-8', errors = 'strict')

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

# extrahování aktuální teploty CPU

##

current_temp = float (CPU_temp [0])

pokud current_temp> 30 a current_temp <40:

# nízká teplota A = 0, B = 0

g. výstup (A, False)

g. výstup (B, False)

time.sleep (5)

elif current_temp> = 40 a current_temp <45:

# teplotní médium A = 1, B = 0

g. výstup (A, True)

g. výstup (B, False)

time.sleep (5)

elif current_temp> = 45 a current_temp <50:

# teplota vysoká A = 0, B = 1

g. výstup (A, False)

g. výstup (B, True)

time.sleep (5)

elif current_temp> = 50:

# Je vyžadováno chlazení CPU vysoké A = 1, B = 1

g. výstup (A, True)

g. výstup (B, True)

pro i v rozsahu (1, 20):

g.output (FAN, True)

time.sleep (10)

g.output (FAN, False)

time.sleep (3)

current_time = time.time ()

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

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

f.close ()

##

Protože logika provozu tohoto kódu pythonu je téměř podobná logice obvodu indikátoru teploty procesoru, nebudu zde opakovat detaily.

Krok 9: Obvod ventilátoru

Při pohledu na graf teplota přesahující 50 ° C bez okruhu FAN.

Zdá se, že průměrná teplota CPU je při provozu RPI kolem 40 ~ 47 ° C.

Pokud je použito velké zatížení systému, jako je přehrávání Youtube ve webovém prohlížeči, teplota se obvykle rychle zvýší až na 60 ° C.

Ale s obvodem VENTILÁTORU se teplota sníží o méně než 50 ° C do 5 sekund provozem chladicího VENTILÁTORU.

Díky tomu můžete zapnout RPI po celý den a dělat jakoukoli práci, kterou máte rádi, bez obav z přehřívání.

Krok 10: Další vývoj

Jak vidíte, polovina akrylátového podvozku zůstala prázdná.

Vložím tam další komponenty a rozšířím tento základní blok boxu RPI na něco užitečnějšího.

Samozřejmě více přidávání znamená také trochu zvýšení složitosti.

Každopádně v tomto projektu integruji dva obvody do jednoho boxu.

Děkujeme za přečtení tohoto příběhu.