RaspberryPiでCPUファンの回転数を制御する

電圧のアナログ的な制御をデジタルで表現するために高速でON-OFFの切り換えをします。このような制御方法を「PWM制御」と言います。

今回はそのPWM制御をするという話で、ラズベリーパイの夏対策としてもファン制御はおさえておきたい項目でしょう。

RaspberryPiをしばらく使っているとWi-Fiが不安定で繋がらなくなることがしばしば発生しました。

どうやらWi-FiドングルからUSB端子を介して本体が熱くなっている様子です。

調べてみると、熱が原因で動作不良になることは報告がよくあり、特にケースに入れた状態での長時間稼働には適していないとの情報がありました。

熱を下げるにはヒートシンクを付けるかファンによる強制冷却しかありません。

やはり一番簡単なのはヒートシンクです。なにより安い。

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逆に、冷却ファンはお高い。

と、思ったが！？ヒートシンクより安いファンも！？なんと３００いえーん♪

12Vだけど5Vでも低回転で回るので大丈夫。最大130mA消費するので電源には注意です！

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当然、ヒートシンクよりファンの方が効率良く冷却してくれますが、その分ホコリが貯まりやすいことや、電流がファンに奪われてしまう、また煩いという欠点もあります。

なので必要な時に必要な風量だけ送風してくれるようPWM制御を目指す事にしました。

＝＝　動作概要　＝＝

以前に作ったcpu_temp.pyを利用してCPUの温度を取得
取得した温度を元にDuty比を決める
PWM出力

以上を３０秒毎に繰り返す。これだけです。

以前に作ったcpu_temp.pyは

dreamerdream.hateblo.jp

周波数は５０Hz、Dutyはデフォルト５で出力。

※Dutyは１００％だとずーっとスイッチ入れっぱなし、0%だとずーっと切りっぱなし、50%だとONとOFFが半々という、ON-OFFのONの時間比率です。

本当は周波数もkHzとか高い値を設定したかったのだけれど、どうやらソフトウェアPWM制御の限界があるようなのでコイル鳴りが気にならない程度の値に妥協設定しました。。

スタート時にファンが回らなかったら困るので起動時にはDuty100%で１秒間出力させています。

-- gpio_fan_controld.py --

#!/usr/bin/python

import RPi.GPIO as GPIO

import time

import sys

import os

import cpu_temp

FAN = 18 #gpio_port 18

Hz = 50.0

DUTY = 5.0

top = 100.0 #Duty上限

bottom = 5.0 #Duty下限

height = 50.0 #最高温度

low = 30.0 #最低温度

def init():

GPIO.setmode(GPIO.BCM)

GPIO.setup(FAN, GPIO.OUT)

def end():

GPIO.cleanup()

def get_temp():

return float(cpu_temp.get_temp())

def get_duty(tmp = low):

rs = 5.0

if(height < tmp ):

rs = top

elif(tmp < low):

rs = bottom

else:

rs = bottom + ( ( top - bottom ) / (height - low ) ) * (tmp - low)

return rs

def pwm():

time.sleep(1.0)

init()

p = GPIO.PWM(FAN,Hz)

p.start(100)

time.sleep(1.0)

p.ChangeFrequency(Hz)

p.ChangeDutyCycle(DUTY)

while 1:

time.sleep(30)

temp = get_temp()

duty = get_duty(temp)

p.ChangeDutyCycle(duty)

p.stop()

end()

def fork():

pid = os.fork()

if pid > 0:

f = open('/var/run/gpio_fan_controld.pid','w')

f.write(str(pid)+" ")

f.close()

sys.exit()

if pid == 0:

pwm()

if __name__=='__main__': # if script

fork()