جعبه رزبری پای فن خنک کننده با نشانگر دمای CPU: 10 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:51

من در پروژه قبلی مدار نشان دهنده دمای CPU تمشک pi (از این پس RPI) معرفی کرده بودم.

مدار به سادگی سطح دمای مختلف CPU RPI 4 را به صورت زیر نشان می دهد.

- LED سبز زمانی روشن می شود که دمای CPU در محدوده 30 ~ 39 درجه باشد

- LED زرد نشان می دهد که دما در محدوده 40 تا 45 درجه افزایش یافته است

- سومین LED قرمز نشان می دهد که CPU با رسیدن به 46 ~ 46 درجه کمی گرم می شود

- هنگامی که درجه حرارت بیش از 50 درجه باشد ، LED قرمز دیگری چشمک می زند

***

هنگامی که درجه حرارت بیش از 50 درجه سانتی گراد است ، هر گونه کمک باید برای RPI کمی که زیاد فشار نمی آورد ضروری باشد.

با توجه به اطلاعاتی که در چندین صفحه وب مشاهده کردم که در مورد حداکثر درجه حرارت قابل تحمل RPI صحبت می کنند ، نظرات متنوع است ، مانند این که شخصی ذکر کند که هنگام استفاده از هیت سینک بیش از 60 درجه سانتی گراد هنوز کاملاً خوب است.

اما تجربه شخصی من چیز دیگری می گوید که سرور انتقال (با استفاده از RPI با هیت سینک) کند می شود و در نهایت وقتی چندین ساعت آن را روشن می کنم مانند زامبی عمل می کند.

بنابراین این مدار اضافی و FAN خنک کننده برای تنظیم دمای CPU زیر 50 درجه سانتیگراد برای پشتیبانی از عملکرد پایدار RPI اضافه می شود.

***

همچنین مدار نشانگر دمای CPU که قبلاً معرفی شده بود (از این پس INDICATOR) با یکدیگر ادغام شده است تا از کنترل سطح مناسب درجه حرارت بدون اجرای دستور "vcgencmd միջոց_ اندازه گیری" در پایانه کنسول پشتیبانی کند.

مرحله 1: تهیه طرحواره ها

در دو پروژه قبلی ، من به جداسازی کامل منبع تغذیه بین RPI و مدارهای خارجی اشاره کرده بودم.

در صورت خنک کننده FAN ، منبع تغذیه مستقل بسیار مهم است زیرا DC 5V FAN (موتور) بار نسبتاً سنگینی است و هنگام کار بسیار پر سر و صدا است.

بنابراین ، ملاحظات زیر برای طراحی این مدار تأکید شده است.

- Opto-couplers برای ارتباط با پین RPI GPIO برای دریافت سیگنال فعال کننده FAN خنک کننده استفاده می شود

- بدون نیرو از RPI و استفاده از شارژر معمولی تلفن دستی برای منبع تغذیه این مدار.

- نشانگر LED برای اطلاع از عملکرد FAN خنک کننده استفاده می شود

- رله 5 ولت برای فعال کردن فن خنک کننده به عنوان روش مکانیکی استفاده می شود

***

این مدار با استفاده از کنترل برنامه پایتون با مدار نشانگر دمای CPU (از این پس INDICATOR) همکاری می کند.

هنگامی که INDICATOR شروع به چشمک زدن می کند (درجه حرارت بیش از 50 درجه سانتیگراد است) ، این مدار FAN خنک کننده شروع به کار می کند.

مرحله 2: آماده سازی قطعات

مانند سایر پروژه های قبلی ، اجزای بسیار متداول برای ایجاد مدار FAN خنک کننده به شرح زیر استفاده می شود.

- Opto-coupler: PC817 (SHARP) x 1

- 2N3904 (NPN) x 1 ، BD139 (NPN) x 1

- رله 5 ولت TQ2-5V (پاناسونیک)

- دیود 1N4148

- مقاومت ها (1/4 وات): 220 اهم x 2 (محدودیت جریان) ، 2.2K (تعویض ترانزیستور) x 2

- LED x 1

- خنک کننده 5V FAN 200mA

- برد جهانی بیش از 20 (W) در 20 (H) اندازه سوراخ (شما می توانید هر اندازه برد جهانی را برای مدار مناسب برش دهید)

- سیم قلع (لطفاً برای اطلاع بیشتر از نحوه استفاده از سیم قلع ، پروژه "نشانگر خاموش شدن تمشک پای من" را ارسال کنید)

- کابل (کابل تک سیم قرمز و آبی مشترک)

- هر نوع شارژر تلفن ورودی 220 ولت و خروجی 5 ولت (کانکتور USB نوع B)

- سر پین (3 پین) x 2

***

ابعاد فیزیکی خنک کننده FAN باید به اندازه ای کوچک باشد که در بالای RPI نصب شود.

هر نوع رله زمانی قابل استفاده است که بتواند در 5 ولت کار کند و بیش از یک تماس مکانیکی داشته باشد.

مرحله 3: ساخت نقاشی PCB

از آنجا که تعداد قطعات کوچک است ، اندازه مورد نیاز PCB بزرگ نیست.

لطفاً به طرح پلاریته پین TQ2-5V توجه کنید ، همانطور که در تصویر بالا نشان داده شده است. (برخلاف تفکر مرسوم ، طرح واقعی به علاوه/زمین برعکس چیده شده است)

من شخصاً پس از لحیم کاری به دلیل پین قطبی TQ2-5V (در مقایسه با سایر محصولات رله) مشکل غیر منتظره ای دارم.

مرحله 4: لحیم کاری

از آنجا که مدار به خودی خود بسیار ساده است ، الگوی سیم کشی پیچیده نیست.

من براکت نصب شکل "L" را پیچ می زنم تا PCB را در جهت راست ثابت کند.

همانطور که بعداً می بینید ، شاسی آکریلیک که همه چیز را روی آن نصب می کند ، کمی کوچک است.

بنابراین ، محدود کردن چاپ روی پا ضروری است زیرا شاسی آکریلیک مملو از PCB و سایر قسمتهای فرعی است.

چراغ LED در قسمت جلویی قرار گرفته است تا عملکرد FAN را به راحتی تشخیص دهد.

مرحله 5: ساخت و نصب FAT HAT خنک کننده

من فکر می کنم PCB جهانی بخش بسیار مفیدی است که می تواند برای اهداف مختلف استفاده شود.

فن خنک کننده بر روی PCB جهانی نصب شده و با پیچ و مهره نصب و ثابت می شود.

برای اجازه جریان هوا ، من با حفر PCB سوراخ بزرگی ایجاد می کنم.

همچنین برای اتصال آسان کابل های بلوز ، ناحیه پین GIPO 40 با برش PCB باز می شود.

مرحله 6: PCB ها را جمع کنید

همانطور که در بالا ذکر شد ، من قصد داشتم دو مدار مختلف را در یک واحد ادغام کنم.

همانطور که در تصویر بالا نشان داده شده است مدار نشانگر دمای پردازنده قبلی با مدار FAN خنک کننده جدید ادغام شده است.

همه چیز با هم در یک شاسی اکریلیک (15cm W x 10cm D) شفاف و کوچک بسته بندی شده است.

اگرچه حدود نیمی از فضای شاسی خالی و در دسترس است ، اما بعداً قطعات اضافی در فضای باقی مانده قرار داده می شود.

مرحله 7: سیم کشی RPI با مدار

دو مدار با RPI به صورت جداگانه با استفاده از اتصال دهنده های نوری به هم متصل می شوند.

همچنین هیچگونه نیرویی از RPI گرفته نمی شود زیرا شارژر خارجی تلفن دستی برق مدارها را تامین می کند.

بعداً می دانید که این نوع رابط جداگانه زمانی که اجزای اضافی بیشتر در شاسی اکریلیک ادغام شوند ، بسیار سودآور است.

مرحله 8: برنامه پایتون همه مدارها را کنترل می کند

فقط کد اضافی از کد منبع مدار نشانگر دمای CPU مورد نیاز است.

هنگامی که درجه حرارت بیش از 50 درجه سانتیگراد است ، بیست (20) تکرار روشن شدن FAN به مدت 10 ثانیه و خاموش شدن 3 ثانیه شروع می شود.

از آنجا که موتور کوچک FAN به حداکثر 200 میلی آمپر جریان در حین کار نیاز دارد ، از نوع فعال سازی موتور PWM (مدولاسیون عرض پالس) برای بارگیری کمتر شارژر تلفن دستی استفاده می شود.

کد منبع اصلاح شده مانند زیر است.

***

#-*-کدگذاری: utf-8-*-

##

وارد کردن فرایند فرعی ، سیگنال ، sys

زمان واردات ، دوباره

RPi. GPIO را به عنوان g وارد کنید

##

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)

##

def signal_handler (sig، frame):

print ('Ctrl+C را فشار داده اید!')

g.output (A ، False)

g.output (B ، False)

g.output (FAN ، False)

f.close ()

sys.exit (0)

signal.signal (signal. SIGINT ، signal_handler)

##

در حالی که True:

f = باز ('/home/pi/My_project/CPU_temperature_log.txt' ، 'a+')

temp_str = subprocess.check_output ('/opt/vc/bin/vcgencmd masë_temp' ، shell = True)

temp_str = temp_str.decode (رمزگذاری = 'UTF-8' ، خطاها = 'دقیق')

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

# استخراج دمای CPU فعلی

##

current_temp = float (CPU_temp [0])

اگر current_temp> 30 و current_temp <40:

# دمای پایین A = 0 ، B = 0

g.output (A ، False)

g.output (B ، False)

زمان خواب (5)

elif current_temp> = 40 و current_temp <45:

# دمای محیط A = 1 ، B = 0

g.output (A ، True)

g.output (B ، False)

زمان خواب (5)

elif current_temp> = 45 و current_temp <50:

# درجه حرارت بالا A = 0 ، B = 1

g.output (A ، False)

g.output (B ، True)

زمان خواب (5)

elif current_temp> = 50:

# خنک کننده CPU بالا A = 1 ، B = 1 مورد نیاز است

g.output (A ، True)

g.output (B ، True)

برای i در محدوده (1 ، 20):

g.output (FAN ، True)

زمان خواب (10)

g.output (FAN ، False)

زمان خواب (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 ()

##

از آنجا که منطق عملکرد این کد پایتون تقریباً مشابه مدار نشانگر دمای CPU است ، من در اینجا جزئیات را تکرار نمی کنم.

مرحله 9: عملکرد مدار FAN

هنگام مشاهده نمودار ، دمای بیش از 50 درجه سانتیگراد بدون مدار FAN.

به نظر می رسد میانگین دمای CPU در حدود 40 ~ 47 درجه سانتی گراد در حالی که RPI در حال کار است.

اگر بار سنگین سیستم مانند پخش Youtube در مرورگر وب اعمال شود ، معمولاً دما به سرعت تا 60 درجه سانتیگراد افزایش می یابد.

اما با مدار FAN ، دما با استفاده از FAN خنک کننده در عرض 5 ثانیه کمتر از 50 درجه سانتی گراد کاهش می یابد.

در نتیجه ، می توانید RPI را در تمام طول روز روشن کنید و بدون نگرانی از گرمای بیش از حد ، هر کاری را که دوست دارید انجام دهید.

مرحله 10: توسعه بیشتر

همانطور که می بینید ، نیمی از شاسی اکریلیک خالی است.

من اجزای اضافی را در آنجا قرار می دهم و این بلوک اصلی جعبه RPI را به چیز مفیدتری گسترش می دهم.

البته افزودن بیشتر به معنی افزایش کمی پیچیدگی نیز هست.

به هر حال من در این پروژه دو مدار را در یک جعبه واحد ادغام می کنم.

ممنون از خواندن این داستان.