Control de temperatura con ventiladores Arduino y PWM: 6 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:44

Control de temperatura con PID en ventiladores Arduino y PWM para enfriamiento de rack de red / servidor de bricolaje

Hace unas semanas necesitaba configurar un bastidor con dispositivos de red y algunos servidores.

La rejilla se coloca en un garaje cerrado, por lo que el rango de temperatura entre el invierno y el verano es bastante alto y el polvo también podría ser un problema.

Mientras navegaba por Internet en busca de soluciones de refrigeración, descubrí que son bastante caras, al menos en mi lugar,> 100 € por 4 ventiladores de techo de 230 V con control de termostato. No me gustó el accionamiento del termostato porque aspira mucho polvo cuando está encendido, debido a que los ventiladores funcionan a máxima potencia y no da ventilación en absoluto cuando no está encendido.

Entonces, insatisfecho con estos productos, decidí seguir el camino del bricolaje, construyendo algo que pueda mantener una cierta temperatura sin problemas.

Paso 1: cómo funciona

Para hacer las cosas mucho más fáciles, opté por los ventiladores de CC: son mucho menos ruidosos que los ventiladores de CA y son un poco menos potentes, pero aún así son más que suficientes para mí.

El sistema usa un sensor de temperatura para controlar cuatro ventiladores que son impulsados por un controlador Arduino. El Arduino acelera los ventiladores utilizando la lógica PID y los conduce a través de PWM.

La temperatura y la velocidad del ventilador se informan a través de una pantalla de 7 segmentos de 8 dígitos, instalada en una barra de aluminio montada en bastidor. Además de la pantalla, hay dos botones para ajustar la temperatura objetivo.

Paso 2: lo que usé

Nota: Traté de realizar este proyecto con cosas que tenía en la casa, así que no todo puede ser ideal. El presupuesto era una preocupación.

Estos son los componentes que utilicé:

• Hardware

  • Un panel acrílico: utilizado como base (1,50 €);
  • Cuatro perfiles de PVC en forma de L de 3,6x1 cm (4,00 €);
  • Un panel de aluminio: cortado a 19 "de ancho (3,00 €);
• Electrónica
  • Cuatro ventiladores PWM de 120 mm: elegí Arctic F12 PWM PST debido a la capacidad de apilarlos en paralelo (4x € 8,00);
  • One Pro Micro: cualquier placa con alimentación ATMega 32u4 debería funcionar bien con mi código (4,00 €);
  • Una placa de relés: para apagar los ventiladores cuando no son necesarios (1,50 €);
  • Un módulo de pantalla MAX7219 de 8 dígitos y 7 segmentos (2,00 €);
  • Tres pulsadores momentáneos, 1 de reinicio (2,00 €);
  • Un interruptor de encendido 3A (1,50 €);
  • Un acoplador de cable LAN: para desconectar fácilmente el conjunto principal del panel de visualización (2,50 €);

  • Una fuente de alimentación de salida dual de 5V y 12V: puede usar 2 PSU separadas o una de 12V con un convertidor reductor a 5V (€ 15,00);

  • Cables, tornillos y otros componentes menores (5,00 €);

Coste total: 74,00 € (si tuviera que comprar todos los componentes en Ebay / Amazon).

Paso 3: el caso

La caja está hecha de 4 perfiles de plástico delgados en forma de L pegados y remachados a un tablero acrílico.

Todos los componentes de la caja están pegados con epoxi.

Se cortan cuatro agujeros de 120 mm en el acrílico para adaptarse a los ventiladores. Se corta un orificio adicional para dejar pasar los cables del termómetro.

El panel frontal tiene un interruptor de encendido con una luz indicadora. A la izquierda, dos orificios dejan salir el cable del panel frontal y el cable USB. Se agrega un botón de reinicio adicional para facilitar la programación (el Pro Micro no tiene un botón de reinicio y, a veces, es útil para cargar un programa en él).

La caja se sujeta mediante 4 tornillos que atraviesan los orificios de la base acrílica.

El panel frontal está hecho de un panel de aluminio cepillado, cortado a 19 de ancho y con una altura de ~ 4 cm. El orificio de la pantalla se hizo con una Dremel y los otros 4 orificios para tornillos y botones se hicieron con un taladro.

Paso 4: Electrónica

El tablero de control es bastante simple y compacto. Durante la realización del proyecto, descubrí que cuando suministre 0% PWM a los ventiladores, funcionarán a toda velocidad. Para evitar que los ventiladores giren por completo, agregué un relé que apaga los ventiladores cuando no son necesarios.

El panel frontal está conectado a la placa a través de un cable de red que, mediante un acoplador de cable, se puede desconectar fácilmente del gabinete principal. La parte trasera del panel está hecha de un conducto eléctrico de 2,5x2,5 y se fija al panel con cinta de doble cara. La pantalla también se fija al panel con cinta.

Como puede ver en los esquemas, he usado algunas resistencias pullup externas. Estos proporcionan un pullup más fuerte que el de arduino.

Los esquemas de Fritzing se pueden encontrar en mi repositorio de GitHub.

Paso 5: el código

La especificación de Intel para ventiladores de 4 pines sugiere una frecuencia PWM objetivo de 25 kHz y un rango aceptable de 21 kHz a 28 kHz. El problema es que la frecuencia predeterminada de Arduino es 488Hz o 976Hz, pero el ATMega 32u4 es perfectamente capaz de entregar frecuencias más altas, por lo que solo necesitamos configurarlo correctamente. Me referí a este artículo sobre el PWM de Leonardo para sincronizar el cuarto temporizador a 23437Hz, que es lo más cercano que puede llegar a 25KHz.

Usé varias bibliotecas para la pantalla, el sensor de temperatura y la lógica PID.

El código actualizado completo se puede encontrar en mi repositorio de GitHub.

Paso 6: Conclusión

¡Asi que aqui esta! Tengo que esperar hasta este verano para verlo realmente en acción, pero estoy bastante seguro de que funcionará bien.

Estoy pensando en hacer un programa para ver la temperatura del puerto USB que conecté a una Raspberry Pi.

Espero que todo haya sido comprensible, si no me avisas y te lo explicaré mejor.

¡Gracias!