صندوق Raspberry Pi لمروحة التبريد مع مؤشر درجة حرارة وحدة المعالجة المركزية: 10 خطوات (مع صور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:36

لقد أدخلت دائرة مؤشر درجة حرارة وحدة المعالجة المركزية raspberry pi (المشار إليها فيما يلي باسم RPI) في المشروع السابق.

تعرض الدائرة ببساطة مستوى درجة حرارة وحدة المعالجة المركزية RPI 4 المختلفة على النحو التالي.

- يتم تشغيل مؤشر LED الأخضر عندما تكون درجة حرارة وحدة المعالجة المركزية في حدود 30 ~ 39 درجة

- مؤشر LED أصفر يشير إلى زيادة درجة الحرارة في النطاق من 40 إلى 45 درجة

- يظهر مؤشر LED الأحمر الثالث أن وحدة المعالجة المركزية أصبحت ساخنة قليلاً من خلال الوصول إلى 46 ~ 49 درجة

- سيومض مؤشر LED أحمر آخر عندما تتجاوز درجة الحرارة أكثر من 50 درجة

***

عندما تتجاوز درجة الحرارة أكثر من 50 درجة مئوية ، يجب أن تكون أي مساعدة ضرورية لقليل من RPI لا يتم إجهاده كثيرًا.

وفقًا للمعلومات التي رأيتها في العديد من صفحات الويب التي تتحدث عن الحد الأقصى لمستوى درجة الحرارة المسموح به لـ RPI ، فإن الآراء متنوعة مثل ذكر أحدهم أن أكثر من 60 درجة مئوية لا يزال جيدًا عند استخدام المشتت الحراري.

لكن تجربتي الشخصية تقول شيئًا مختلفًا أن خادم الإرسال (باستخدام RPI مع المشتت الحراري) أصبح بطيئًا ويتصرف أخيرًا مثل الزومبي عندما أقوم بتشغيله لعدة ساعات.

لذلك تمت إضافة هذه الدائرة الإضافية ومروحة التبريد لتنظيم درجة حرارة وحدة المعالجة المركزية تحت 50 درجة مئوية لدعم التشغيل المستقر لـ RPI.

***

تم أيضًا دمج دارة مؤشر درجة حرارة وحدة المعالجة المركزية التي تم تقديمها مسبقًا (المشار إليها فيما يلي باسم المؤشر) معًا لدعم فحص مستوى درجة الحرارة بشكل ملائم دون تنفيذ أمر "vcgencmdauge_temp" على وحدة التحكم الطرفية.

الخطوة الأولى: تحضير المخططات

في مشروعين سابقين ، كنت قد ذكرت العزلة الكاملة لإمدادات الطاقة بين RPI والدوائر الخارجية.

في حالة مروحة التبريد ، يعتبر مصدر الطاقة المستقل مهمًا جدًا لأن DC 5V FAN (المحرك) عبارة عن حمولة ثقيلة نسبيًا وصاخبة جدًا أثناء التشغيل.

لذلك ، تم التأكيد على الاعتبارات التالية لتصميم هذه الدائرة.

- تُستخدم قارنات البصريات للتفاعل مع دبوس RPI GPIO للحصول على إشارة تنشيط FAN للتبريد

- لا توجد طاقة مأخوذة من RPI واستخدام شاحن هاتف يدوي مشترك لمصدر طاقة هذه الدائرة.

- يستخدم مؤشر LED للإبلاغ عن تشغيل مروحة التبريد

- يتم استخدام مرحل 5 فولت لتفعيل مروحة التبريد بطريقة ميكانيكية

***

ستعمل هذه الدائرة مع دائرة مؤشر درجة حرارة وحدة المعالجة المركزية (المشار إليها فيما يلي بالمؤشر) عن طريق التحكم في برنامج Python.

عندما يبدأ INDICATOR بالوميض (درجة الحرارة تتجاوز 50 درجة مئوية) ، يجب أن تبدأ دائرة مروحة التبريد هذه في العمل.

الخطوة الثانية: تجهيز الأجزاء

مثل المشاريع السابقة الأخرى ، يتم استخدام المكونات الشائعة جدًا لصنع دائرة FAN للتبريد كما هو موضح أدناه.

- مقرن البصريات: PC817 (SHARP) x 1

- 2N3904 (NPN) × 1 ، BD139 (NPN) × 1

- تتابع 5 فولت TQ2-5V (باناسونيك)

- 1N4148 ديود

- المقاومات (1/4 واط): 220 أوم × 2 (الحد الحالي) ، 2.2 كيلو (تبديل الترانزستور) × 2

- LED × 1

- مروحة تبريد 5 فولت 200 مللي أمبير

- لوحة عالمية أكثر من 20 (W) في 20 (H) حجم الثقوب (يمكنك قص أي حجم للوحة العامة لتناسب الدائرة)

- سلك القصدير (يرجى الرجوع إلى نشر مشروع "مؤشر إيقاف تشغيل Raspberry Pi" للحصول على مزيد من التفاصيل حول استخدام سلك القصدير)

- كبل (كابل سلك واحد مشترك باللونين الأحمر والأزرق)

- أي مدخل شاحن هاتف يدوي 220 فولت ومخرج 5 فولت (موصل USB من النوع B)

- رأس الدبوس (3 دبابيس) × 2

***

يجب أن يكون البعد المادي لمروحة التبريد صغيرًا بما يكفي ليتم تثبيته على الجزء العلوي من RPI.

يمكن استخدام أي نوع من المرحلات عندما يمكن أن تعمل بجهد 5 فولت ولها أكثر من اتصال ميكانيكي.

الخطوة 3: عمل رسم ثنائي الفينيل متعدد الكلور

نظرًا لأن عدد المكونات صغير ، فإن حجم ثنائي الفينيل متعدد الكلور العالمي المطلوب ليس كبيرًا.

يرجى الاهتمام بتخطيط قطبية الدبوس لـ TQ2-5V كما هو موضح في الصورة أعلاه. (على عكس التفكير التقليدي ، يتم ترتيب التخطيط الفعلي الإضافي / الأرضي بشكل عكسي)

أنا شخصياً لدي مشكلة غير متوقعة بعد اللحام بسبب دبابيس قطبية TQ2-5V الموجودة في الاتجاه المعاكس (عند المقارنة مع منتجات الترحيل الأخرى).

الخطوة 4: اللحام

نظرًا لأن الدائرة نفسها بسيطة جدًا ، فإن نمط الأسلاك ليس معقدًا كثيرًا.

أقوم بربط قوس التركيب على شكل "L" لإصلاح ثنائي الفينيل متعدد الكلور باعتباره الاتجاه المستقيم.

كما ترون لاحقًا ، فإن هيكل الأكريليك الذي يتم تركيب كل شيء فيه صغير الحجم قليلاً.

لذلك ، يعد تضييق بصمة القدم ضروريًا لأن هيكل الأكريليك مزدحم جدًا بمركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور والأجزاء الفرعية الأخرى.

يوجد مؤشر LED في الجانب الأمامي لسهولة التعرف على تشغيل FAN.

الخطوة 5: صنع وتركيب قبعة مروحة التبريد

أفترض أن ثنائي الفينيل متعدد الكلور الشامل هو جزء مفيد للغاية يمكن استخدامه لأغراض الاستخدام المتنوعة.

يتم تركيب مروحة التبريد على ثنائي الفينيل متعدد الكلور عالمي ومثبتة ومثبتة بمسامير وصواميل.

للسماح بتدفق الهواء ، أقوم بعمل ثقب كبير عن طريق حفر ثنائي الفينيل متعدد الكلور.

أيضًا لسهولة توصيل كبلات العبور ، يتم فتح منطقة GIPO 40 دبوسًا عن طريق قطع PCB.

الخطوة 6: تجميع ثنائي الفينيل متعدد الكلور

كما ذكر أعلاه ، خططت لدمج دائرتين مختلفتين في وحدة واحدة.

تم دمج دائرة مؤشر درجة حرارة وحدة المعالجة المركزية التي تم تصنيعها مسبقًا مع دائرة مروحة تبريد جديدة كما هو موضح في الصورة أعلاه.،

يتم تغليف كل شيء معًا في هيكل أكريليك شفاف وصغير الحجم (15 سم عرض × 10 سم عمق).

على الرغم من أن حوالي نصف مساحة الشاسيه فارغة ومتاحة ، إلا أنه سيتم وضع مكون إضافي في المساحة المتبقية لاحقًا.

الخطوة 7: توصيل RPI بالدوائر

ترتبط دائرتان مع RPI بطريقة معزولة باستخدام قارنات ضوئية.

أيضًا لا يتم سحب أي طاقة من RPI كطاقة مصدر خارجي لشاحن الهاتف المحمول للدوائر.

لاحقًا ، ستعرف أن هذا النوع من مخطط الواجهة المعزولة يحقق أرباحًا كبيرة عندما يتم دمج المكونات الإضافية بشكل أكبر في هيكل الأكريليك لاحقًا.

الخطوة 8: برنامج Python يتحكم في جميع الدوائر

مطلوب فقط إضافة طفيفة من الكود من الكود المصدري لدائرة مؤشر درجة حرارة وحدة المعالجة المركزية.

عندما تتجاوز درجة الحرارة 50 درجة مئوية ، يبدأ تشغيل عشرين (20) تكرارًا لتشغيل FAN لمدة 10 ثوانٍ وإيقاف التشغيل لمدة 3 ثوانٍ.

نظرًا لأن المحرك الصغير لـ FAN يتطلب 200 مللي أمبير كحد أقصى من التيار أثناء التشغيل ، يتم استخدام نوع PWM (تعديل عرض النبض) لطريقة تنشيط المحرك لشاحن الهاتف اليدوي الأقل عبئًا.

كود المصدر المعدل هو مثل أدناه.

***

# - * - الترميز: utf-8 - * -

##

عملية الاستيراد الفرعية ، الإشارة ، النظم

وقت الاستيراد ، إعادة

استيراد RPi. GPIO كـ g

##

أ = 12

ب = 16

مروحة = 25

##

g.setmode (g. BCM)

g.setup (A، g. OUT)

g.setup (B، g. OUT)

g.setup (FAN، g. OUT)

##

معالج إشارة def (سيج ، إطار):

طباعة ("لقد ضغطت على Ctrl + C!")

g.output (أ ، خطأ)

g.output (ب ، خطأ)

g.output (FAN ، خطأ)

f.close ()

sys.exit (0)

إشارة. إشارة (إشارة SIGINT ، معالج_إشارة)

##

احيانا صحيح:

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

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

temp_str = temp_str.decode (الترميز = 'UTF-8' ، الأخطاء = 'صارم')

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

# استخراج درجة حرارة وحدة المعالجة المركزية الحالية

##

current_temp = float (CPU_temp [0])

إذا Current_temp> 30 و current_temp <40:

# درجة حرارة منخفضة أ = 0 ، ب = 0

g.output (أ ، خطأ)

g.output (ب ، خطأ)

time.sleep (5) الوقت.

elif current_temp> = 40 و current_temp <45:

# درجة الحرارة المتوسطة أ = 1 ، ب = 0

g.output (أ ، صحيح)

g.output (ب ، خطأ)

time.sleep (5) الوقت.

elif current_temp> = 45 و current_temp <50:

# درجة حرارة عالية أ = 0 ، ب = 1

g.output (أ ، خطأ)

g.output (B ، صحيح)

time.sleep (5) الوقت.

elif current_temp> = 50:

# مطلوب تبريد وحدة المعالجة المركزية عالية A = 1 ، B = 1

g.output (أ ، صحيح)

g.output (B ، صحيح)

بالنسبة لـ i في النطاق (1 ، 20):

g.output (FAN ، صحيح)

time.sleep (10) الوقت.

g.output (FAN ، خطأ)

time.sleep (3) الوقت.

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 ()

##

نظرًا لأن منطق تشغيل رمز Python هذا مشابه تقريبًا لمنطق دائرة مؤشر درجة حرارة وحدة المعالجة المركزية ، فلن أكرر التفاصيل هنا.

الخطوة 9: تشغيل دائرة المروحة

عند النظر إلى الرسم البياني ، تتجاوز درجة الحرارة 50 درجة مئوية بدون دائرة FAN.

يبدو أن متوسط درجة حرارة وحدة المعالجة المركزية يتراوح بين 40 و 47 درجة مئوية أثناء تشغيل RPI.

إذا تم تطبيق حمل نظام ثقيل مثل تشغيل Youtube على متصفح الويب ، فعادة ما ترتفع درجة الحرارة بسرعة تصل إلى 60 درجة مئوية.

ولكن مع دائرة FAN ، ستنخفض درجة الحرارة أقل من 50 درجة مئوية في غضون 5 ثوانٍ عن طريق تشغيل مروحة التبريد.

نتيجة لذلك ، يمكنك تشغيل RPI طوال اليوم والقيام بأي أعمال تريدها دون القلق من ارتفاع درجة الحرارة.

الخطوة 10: مزيد من التطوير

كما ترون ، ظل نصف هيكل الأكريليك فارغًا.

سأضع مكونات إضافية هناك وسأوسع هذه الكتلة الأساسية من مربع RPI إلى شيء أكثر فائدة.

بالطبع المزيد من الإضافة يعني زيادة التعقيد قليلاً أيضًا.

على أي حال ، أقوم بدمج دائرتين في صندوق واحد في هذا المشروع.

شكرا لقراءة هذه القصة.