التحكم في درجة الحرارة مع مراوح Arduino و PWM: 6 خطوات (بالصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:41

التحكم في درجة الحرارة باستخدام PID على مراوح Arduino و PWM لتبريد خادم / رف الشبكة

قبل بضعة أسابيع كنت بحاجة إلى إعداد حامل مع أجهزة الشبكة وعدد قليل من الخوادم.

يتم وضع الرف في مرآب مغلق ، لذا فإن نطاق درجة الحرارة بين الشتاء والصيف مرتفع جدًا ، وقد يمثل الغبار مشكلة أيضًا.

أثناء تصفح الإنترنت للحصول على حلول التبريد ، اكتشفت أنها باهظة الثمن ، في مكاني على الأقل ،> 100 يورو مقابل 4 مراوح مثبتة في السقف بجهد 230 فولت مع تحكم في درجة الحرارة. لم يعجبني محرك الترموستات لأنه يمتص الكثير من الغبار عند تشغيله ، نظرًا لأن المراوح تعمل بكامل طاقتها ، ولا توفر أي تهوية على الإطلاق عند عدم تزويدها بالطاقة.

لذلك ، غير راضٍ عن هذه المنتجات ، قررت أن أتبع طريقة DIY ، ببناء شيء يمكن أن يحافظ بسلاسة على درجة حرارة معينة.

الخطوة 1: كيف يعمل

ولجعل الأمور أسهل كثيرًا ، ذهبت لمشجعي DC: فهم أقل ضوضاء من مشجعي التيار المتردد بينما يتمتعون بقوة أقل قليلاً ، لكنهم لا يزالون أكثر من كافيين بالنسبة لي.

يستخدم النظام مستشعر درجة الحرارة للتحكم في أربعة مراوح يتم تشغيلها بواسطة وحدة تحكم Arduino. يقوم Arduino بخنق المراوح باستخدام منطق PID ، ويدفعهم عبر PWM.

يتم الإبلاغ عن درجة الحرارة وسرعة المروحة من خلال شاشة عرض مكونة من 8 أرقام مكونة من 7 أجزاء ، مثبتة على قضيب من الألومنيوم مثبت على حامل. بجانب الشاشة يوجد زرين لضبط درجة الحرارة المستهدفة.

الخطوة 2: ما استخدمته

ملحوظة: حاولت تحقيق هذا المشروع بأشياء كنت أرقدها في المنزل ، لذا لا يمكن أن يكون كل شيء مثاليًا. الميزانية كانت مصدر قلق.

فيما يلي المكونات التي استخدمتها:

• المعدات

  • لوح أكريليك واحد: يستخدم كقاعدة (1.50 يورو) ؛
  • أربعة مقاطع PVC على شكل L مقاس 3.6 × 1 سم (4.00 يورو) ؛
  • لوح واحد من الألومنيوم: مقطوع بعرض 19 بوصة (3 يورو) ؛

• إلكترونيات

  • أربعة مراوح PWM 120 مم: ذهبت إلى Arctic F12 PWM PST بسبب القدرة على تكديسها بالتوازي (4x 8.00 يورو) ؛
  • One Pro Micro: يجب أن تعمل أي لوحة تعمل بالطاقة ATMega 32u4 بشكل جيد مع الكود الخاص بي (4.00 يورو) ؛
  • لوحة ترحيل واحدة: لإيقاف تشغيل المشجعين عندما لا تكون هناك حاجة إليهم (1.50 يورو) ؛
  • وحدة عرض MAX7219 المكونة من 8 أرقام المكونة من 7 أرقام (2.00 يورو) ؛
  • ثلاثة أزرار انضغاطية مؤقتة ، 1 لإعادة التعيين (2.00 يورو) ؛
  • مفتاح طاقة واحد 3A (1.50 يورو) ؛
  • موصل كابل LAN واحد: لفصل التجميع الرئيسي بسهولة بلوحة العرض (2.50 يورو) ؛

  • مزود طاقة خرج مزدوج 5 فولت و 12 فولت: يمكنك استخدام وحدتي PSU منفصلتين أو 12 فولت مع محول تنحي إلى 5 فولت (15.00 يورو) ؛

  • الكابلات والبراغي والمكونات الثانوية الأخرى (5.00 يورو) ؛

التكلفة الإجمالية: 74.00 يورو (إذا اضطررت إلى شراء جميع المكونات على موقع Ebay / Amazon).

الخطوة 3: القضية

العلبة مصنوعة من 4 مقاطع بلاستيكية رفيعة على شكل حرف L ملصوقة ومثبتة على لوح أكريليك.

يتم لصق جميع مكونات الصندوق بالإيبوكسي.

يتم قطع أربعة ثقوب 120 مم في الأكريليك لتناسب المراوح. يتم قطع فتحة إضافية للسماح بمرور كبلات مقياس الحرارة.

تحتوي اللوحة الأمامية على مفتاح طاقة مع ضوء مؤشر. على اليسار ، يوجد فتحتان تسمحان لكابل اللوحة الأمامية وكابل USB بالخروج. تمت إضافة زر إعادة تعيين إضافي لتسهيل البرمجة (لا يحتوي جهاز Pro Micro على زر إعادة تعيين ، وفي بعض الأحيان يكون مفيدًا لتحميل برنامج عليه).

يتم تعليق الصندوق بواسطة 4 براغي تمر عبر فتحات قاعدة الأكريليك.

اللوحة الأمامية مصنوعة من لوح من الألمنيوم المصقول ، مقطوع بعرض 19 بوصة وبارتفاع حوالي 4 سم ، وقد تم صنع فتحة الشاشة باستخدام جهاز Dremel وتم صنع الفتحات الأربعة الأخرى الخاصة بالبراغي والأزرار باستخدام مثقاب.

الخطوة الرابعة: الإلكترونيات

لوحة التحكم بسيطة جدًا ومضغوطة. أثناء إعداد المشروع ، اكتشفت أنه عندما أقوم بتزويد المشجعين بنسبة 0٪ من PWM ، فإنهم سيعملون بأقصى سرعة. لمنع الجماهير تمامًا من الدوران ، أضفت تتابعًا يقوم بإيقاف تشغيل المشجعين عندما لا تكون هناك حاجة إليهم.

يتم توصيل اللوحة الأمامية باللوحة من خلال كبل شبكة يمكن فصله بسهولة عن الحاوية الرئيسية باستخدام وصلة كبل. الجزء الخلفي من اللوحة مصنوع من قناة كهربائية 2.5 × 2.5 ومثبت على اللوحة بشريط على الوجهين. يتم تثبيت الشاشة أيضًا على اللوحة بشريط.

كما ترون في المخططات ، لقد استخدمت بعض مقاومات السحب الخارجية. هذه توفر قوة سحب أقوى من اردوينو.

يمكن العثور على مخططات Fritzing على GitHub repo الخاص بي.

الخطوة 5: الكود

تقترح مواصفات إنتل للمراوح ذات 4 أطراف وجود تردد PWM مستهدف 25 كيلو هرتز ونطاق مقبول من 21 كيلو هرتز إلى 28 كيلو هرتز. تكمن المشكلة في أن التردد الافتراضي لـ Arduino هو 488 هرتز أو 976 هرتز ، لكن ATMega 32u4 قادر تمامًا على تقديم ترددات أعلى ، لذلك نحتاج فقط إلى إعداده بشكل صحيح. لقد أشرت إلى هذه المقالة حول ليوناردو PWM لساعة الموقت الرابع إلى 23437 هرتز وهو أقرب ما يمكن أن يصل إلى 25 كيلو هرتز.

لقد استخدمت مكتبات مختلفة للعرض ومستشعر درجة الحرارة ومنطق PID.

يمكن العثور على الكود المحدث بالكامل على GitHub repo.

الخطوة السادسة: الخاتمة

حتى هنا هو عليه! لا بد لي من الانتظار حتى الصيف لأرى ذلك في الواقع ، لكنني واثق من أنه سيعمل بشكل جيد.

أخطط لعمل برنامج لمعرفة درجة الحرارة من منفذ USB الذي قمت بتوصيله بـ Raspberry Pi.

آمل أن يكون كل شيء مفهوماً ، إذا لم أعلمني وسأشرح بشكل أفضل.

شكرا!