کنترل دما با فن های آردوینو و PWM: 6 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:57

کنترل دما با PID در طرفداران Arduino و PWM برای سرمایش DIY سرور/رک شبکه

چند هفته پیش من نیاز به راه اندازی یک رک با دستگاه های شبکه و چند سرور داشتم.

قفسه در یک گاراژ بسته قرار می گیرد ، بنابراین محدوده دما بین زمستان و تابستان بسیار زیاد است ، و همچنین گرد و غبار می تواند یک مشکل باشد.

هنگام مرور اینترنت برای راه حل های خنک کننده ، متوجه شدم که آنها بسیار گران هستند ، حداقل به جای من ، بیش از 100 یورو برای 4 فن 230V سقفی با کنترل ترموستات. من درایو ترموستات را دوست ندارم زیرا هنگام تغذیه گرد و غبار زیادی را جذب می کند ، زیرا فن ها به طور کامل کار می کنند و در صورت خاموش شدن هوا به هیچ وجه تهویه نمی کند.

بنابراین ، با نارضایتی از این محصولات ، تصمیم گرفتم راه DIY را طی کنم ، چیزی را بسازم که بتواند دمای معینی را به طور مساوی حفظ کند.

مرحله 1: چگونه کار می کند

برای سهولت کار ، به طرفداران DC رفتم: آنها از سر و صدای کمتری نسبت به طرفداران AC استفاده می کنند در حالی که کمی قدرت کمتری دارند ، اما هنوز برای من بیش از حد کافی هستند.

این سیستم از سنسور دما برای کنترل چهار فن که توسط کنترلر آردوینو هدایت می شوند ، استفاده می کند. آردوینو با استفاده از منطق PID فن ها را خنثی می کند و آنها را از طریق PWM هدایت می کند.

دما و سرعت فن از طریق یک صفحه نمایش 8 رقمی 7 سگمنت که روی میله آلومینیومی نصب شده روی قفسه نصب شده است ، گزارش می شود. علاوه بر صفحه نمایش ، دو دکمه برای تنظیم دمای مورد نظر وجود دارد.

مرحله 2: آنچه من استفاده کردم

توجه: من سعی کردم این پروژه را با چیزهایی که در خانه دراز کشیده بودم محقق کنم ، بنابراین همه چیز نمی تواند ایده آل باشد. بودجه نگران کننده بود.

در اینجا اجزایی که استفاده کردم آمده است:

• سخت افزار

  • یک صفحه آکریلیک: به عنوان پایه (1.50 یورو) استفاده می شود.
  • چهار پروفیل PVC 3.6x1cm L (4.00 یورو) ؛
  • یک صفحه آلومینیومی: عرض 19 اینچ (3.00 یورو) ؛

• الکترونیک

  • چهار طرفدار PWM 120 میلیمتری: من به دلیل توانایی چیدمان موازی آنها (4x 8.00 یورو) به سراغ Arctic F12 PWM PST رفتم.
  • One Pro Micro: هر برد برقی ATMega 32u4 باید با کد من خوب کار کند (4.00 یورو).
  • یک برد رله: خاموش کردن فن ها در صورت عدم نیاز (1.50 یورو) ؛
  • یک ماژول نمایش 8 قسمتی 7 بخش MAX7219 (2.00 یورو) ؛
  • سه دکمه فشاری لحظه ای ، 1 برای تنظیم مجدد (2.00 یورو) ؛
  • یک سوئیچ قدرت 3A (1.50 یورو) ؛
  • یک اتصال دهنده کابل LAN: برای قطع سهولت مجموعه اصلی به صفحه نمایش (2.50 یورو) ؛

  • یک منبع تغذیه دو خروجی 5 و 12 ولت: می توانید از 2 واحد تغذیه جداگانه یا 12 ولت با مبدل پایین به 5 ولت (15.00 یورو) استفاده کنید.

  • کابل ، پیچ و سایر اجزای جزئی (5.00 یورو) ؛

هزینه کل: 74.00 یورو (اگر مجبور بودم همه اجزا را در Ebay/Amazon خریداری کنم).

مرحله 3: مورد

بدنه از 4 پروفیل پلاستیکی نازک به شکل L ساخته شده است که به یک تخته اکریلیک چسبانده و پرچ شده است.

تمام اجزای جعبه با اپوکسی چسبانده شده اند.

چهار سوراخ 120 میلی متری در اکریلیک برش خورده تا متناسب با فن ها باشد. یک سوراخ اضافی برای عبور کابل های دماسنج بریده می شود.

پنل جلویی دارای سوئیچ قدرت با چراغ نشانگر است. در سمت چپ ، دو سوراخ اجازه می دهد کابل پنل جلویی و کابل USB خارج شوند. یک دکمه تنظیم مجدد اضافی برای برنامه نویسی آسان تر اضافه می شود (Pro Micro دکمه تنظیم مجدد ندارد ، و گاهی اوقات برای بارگذاری برنامه بر روی آن مفید است).

جعبه توسط 4 پیچ که از سوراخ های پایه اکریلیک عبور می کنند نگه داشته شده است.

پنل جلویی از یک پنل آلومینیومی برس دار ، با عرض 19 اینچ و ارتفاع 4 سانتی متر made ساخته شده است. سوراخ صفحه نمایش با Dremel و 4 سوراخ دیگر برای پیچ ها و دکمه ها با یک مته ساخته شده است.

مرحله 4: الکترونیک

صفحه کنترل بسیار ساده و جمع و جور است. در حین ساخت پروژه ، متوجه شدم که وقتی 0 درصد PWM را به طرفداران عرضه می کنم ، آنها با سرعت کامل کار می کنند. برای جلوگیری کامل از چرخش فن ها ، من یک رله اضافه کردم که در صورت عدم نیاز فن ها را خاموش می کند.

پنل جلویی از طریق یک کابل شبکه به برد متصل می شود که با استفاده از یک اتصال دهنده کابل می توان به راحتی از محفظه اصلی جدا شد. پشت پانل از یک مجرای الکتریکی 2.5x2.5 ساخته شده و با نوار دو طرفه روی پانل ثابت شده است. صفحه نمایش نیز با نوار روی پنل ثابت شده است.

همانطور که در نمودارها مشاهده می کنید ، من از برخی مقاومت های کششی خارجی استفاده کرده ام. اینها کشش قوی تری نسبت به آردوینو ارائه می دهند.

طرح های Fritzing را می توان در repo GitHub من پیدا کرد.

مرحله 5: کد

مشخصات اینتل برای طرفداران 4 پین فرکانس هدف 25KHz PWM و محدوده قابل قبول 21 کیلوهرتز تا 28 کیلوهرتز را نشان می دهد. مشکل این است که فرکانس پیش فرض آردوینو 488 هرتز یا 976 هرتز است ، اما ATMega 32u4 کاملاً قادر به ارائه فرکانس های بالاتر است ، بنابراین ما فقط باید آن را به درستی تنظیم کنیم. من به این مقاله در مورد PWM لئوناردو اشاره کردم تا زمان سنج چهارم را روی 23437 هرتز تنظیم کند که نزدیکترین زمان به 25 کیلوهرتز است.

من از کتابخانه های مختلف برای صفحه نمایش ، سنسور دما و منطق PID استفاده کردم.

کد کامل به روز شده را می توانید در repo GitHub من پیدا کنید.

مرحله 6: نتیجه گیری

پس اینجاست! باید تا تابستان امسال منتظر بمانم تا بتوانم آن را در عمل ببینم ، اما کاملاً مطمئن هستم که خوب کار می کند.

من در حال برنامه ریزی برای ساختن برنامه ای برای مشاهده دما از درگاه USB که به رزبری پای متصل کرده ام هستم.

امیدوارم همه چیز قابل درک باشد ، اگر نه به من اطلاع دهید و بهتر توضیح خواهم داد.

با تشکر!