Contrôle de la température avec les ventilateurs Arduino et PWM : 6 étapes (avec photos)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:09

Contrôle de la température avec PID sur les ventilateurs Arduino et PWM pour le refroidissement du serveur/rack réseau DIY

Il y a quelques semaines, j'avais besoin d'installer un rack avec des périphériques réseau et quelques serveurs.

Le rack est placé dans un garage fermé, la plage de température entre l'hiver et l'été est donc assez élevée, et la poussière peut également poser problème.

En parcourant Internet à la recherche de solutions de refroidissement, j'ai découvert qu'elles étaient assez chères, du moins chez moi, étant >100€ pour 4 ventilateurs plafonniers 230V avec thermostat. Je n'ai pas aimé le thermostat car il aspire beaucoup de poussière lorsqu'il est alimenté, à cause des ventilateurs fonctionnant à pleine puissance, et ne donne aucune ventilation lorsqu'il n'est pas alimenté.

Alors, insatisfait de ces produits, j'ai décidé de me lancer dans le bricolage, en construisant quelque chose qui peut facilement maintenir une certaine température.

Étape 1: Comment ça marche

Pour faciliter les choses, j'ai opté pour des ventilateurs DC: ils sont beaucoup moins bruyants que les ventilateurs AC tout en étant un peu moins puissants, mais ils sont toujours plus que suffisants pour moi.

Le système utilise un capteur de température pour contrôler quatre ventilateurs entraînés par un contrôleur Arduino. L'Arduino régule les ventilateurs à l'aide de la logique PID et les conduit via PWM.

La température et la vitesse du ventilateur sont signalées par un affichage à 8 chiffres et 7 segments, monté sur une barre en aluminium montée en rack. Outre l'affichage, il y a deux boutons pour régler la température cible.

Étape 2: ce que j'ai utilisé

Remarque: j'ai essayé de réaliser ce projet avec des choses que j'avais couchées dans la maison, donc tout ne peut pas être idéal. Le budget était une préoccupation.

Voici les composants que j'ai utilisé:

• Matériel

  • Un panneau acrylique: utilisé comme base (1,50 €);
  • Quatre profilés en PVC en forme de L de 3,6x1 cm (4,00 €);
  • Un panneau en aluminium: coupé à 19" de largeur (3,00 €);

• Électronique

  • Quatre ventilateurs 120 mm PWM: j'ai opté pour l'Arctic F12 PWM PST en raison de la possibilité de les empiler en parallèle (4x 8,00 €);
  • One Pro Micro: Toute carte alimentée par ATMega 32u4 devrait fonctionner correctement avec mon code (4,00 €);
  • Une carte relais: pour éteindre les ventilateurs quand ils ne sont pas nécessaires (1,50 €);
  • Un module d'affichage 8 digits 7 segments MAX7219 (2,00 €);
  • Trois boutons poussoirs momentanés, 1 est pour la réinitialisation (€ 2,00);
  • Un interrupteur d'alimentation 3A (1,50 €);
  • Un coupleur de câble LAN: pour déconnecter facilement l'ensemble principal du panneau d'affichage (2,50 €);
  • Une alimentation double sortie 5V et 12V: Vous pouvez utiliser 2 blocs d'alimentation séparés ou un 12V avec un convertisseur abaisseur à 5V (15,00 €);
  • Câbles, vis et autres composants mineurs (5,00 €);

Coût total: 74,00 € (si je devais acheter tous les composants sur Ebay/Amazon).

Étape 3: Le cas

Le boîtier est composé de 4 minces profilés en plastique en forme de L collés et rivetés sur un panneau acrylique.

Tous les composants de la box sont collés à l'époxy.

Quatre trous de 120 mm sont découpés dans l'acrylique pour s'adapter aux ventilateurs. Un trou supplémentaire est découpé pour laisser passer les câbles du thermomètre.

Le panneau avant a un interrupteur d'alimentation avec un voyant lumineux. A gauche, deux trous laissent sortir le câble de la face avant et le câble USB. Un bouton de réinitialisation supplémentaire est ajouté pour une programmation plus facile (le Pro Micro n'a pas de bouton de réinitialisation, et c'est parfois utile pour télécharger un programme dessus).

La boîte est maintenue par 4 vis traversant les trous de la base acrylique.

Le panneau avant est constitué d'un panneau en aluminium brossé, coupé à 19 de largeur et d'une hauteur d'environ 4 cm. Le trou d'affichage a été réalisé avec un Dremel et les 4 autres trous pour vis et boutons ont été réalisés avec une perceuse.

Étape 4: Électronique

Le tableau de commande est assez simple et compact. Pendant la réalisation du projet, j'ai découvert que lorsque je fournissais 0% de PWM aux ventilateurs, ils fonctionneraient à pleine vitesse. Pour arrêter complètement les ventilateurs de tourner, j'ai ajouté un relais qui éteint les ventilateurs lorsqu'ils ne sont pas nécessaires.

Le panneau avant est connecté à la carte via un câble réseau qui, à l'aide d'un coupleur de câble, peut être facilement détaché du boîtier principal. Le dos du panneau est constitué d'un conduit électrique 2,5x2,5 et fixé au panneau avec du ruban adhésif double face. L'écran est également fixé au panneau avec du ruban adhésif.

Comme vous pouvez le voir sur les schémas, j'ai utilisé des résistances de rappel externes. Ceux-ci fournissent un pullup plus fort que celui de l'arduino.

Les schémas de Fritzing peuvent être trouvés sur mon dépôt GitHub.

Étape 5: Le code

Les spécifications d'Intel pour les ventilateurs à 4 broches suggèrent une fréquence PWM cible de 25 kHz et une plage acceptable de 21 kHz à 28 kHz. Le problème est que la fréquence par défaut d'Arduino est de 488 Hz ou 976 Hz, mais l'ATMega 32u4 est parfaitement capable de fournir des fréquences plus élevées, nous n'avons donc qu'à le configurer correctement. J'ai fait référence à cet article sur le PWM de Leonardo pour cadencer la quatrième minuterie à 23437 Hz, ce qui est le plus proche possible de 25 KHz.

J'ai utilisé diverses bibliothèques pour l'affichage, le capteur de température et la logique PID.

Le code complet mis à jour peut être trouvé sur mon dépôt GitHub.

Étape 6: Conclusion

Alors voilà ! Je dois attendre cet été pour le voir en action, mais je suis assez confiant que cela fonctionnera bien.

Je prévois de créer un programme pour voir la température du port USB que j'ai connecté à un Raspberry Pi.

J'espère que tout était compréhensible, sinon faites le moi savoir et je vous expliquerai mieux.

Merci!