Raspberry Pi 3 ventilador PWM

Como estamos a Julio y se vienen 'las calores', es hora de refrigerar la Raspberry pi 3. Esta es una Raspberry que adquirí de segunda mano y viene sin ningún tipo de refrigeración y eso no es muy recomendable. Como le voy a dar varios usos (maquina arcade, probar SO etc) puede ser que tenerla sin un disipador no sea lo mejor. 

Ya he encargado unos cuantos disipadores en una web chinesca, pero espero que sea valida para estos pequeños accesorios.

También se me ocurrió ponerle un pequeño ventilador conectado a uno de los puertos GPIO de las Raspberry pi. Como los ventiladores son de 5V DC pero no tienen linea PWM, tenemos que crear un pequeño driver con un transistor que controle el PWM.

Primero tenemos que saber cuales son las temperaturas aproximadas que alcanza el procesador. Investigando un poco he encontrado esta tabla, más o menos representativa:

Temperaturas:	Sin disipador	Con disipador	Disipador activo
Sin carga:	~40ºC	~30ºC	25ºC - 30ºC
Carga media:	50ºC - 60ºC	40ºC - 50ºC	30ºC - 40ºC
Carga intensiva:	60ºC - 80ºC	50ºC - 70ºC	40ºC - 60ºC

Tomando esta tabla como referencia crearemos unos perfiles y por último un perfil personalizado.

También se puede añadir un DHT11 para tener una referencia de la temperatura ambiente, pero eso para otro momento, Por el momento nos vamos a centrar en el PWM 

Programaremos en Python y usaremos las librerías RPi.GPIO para el control de los pines GPIO. La librería time para hacer una pausa antes de mostrar los datos y subprocess para capturar la salida de 'vcgencmd' donde nos mostrará el dato de measure_temp.  

Con estos datos y con el perfil que tengamos seleccionado aplicara una velocidad u otra al ventilador.

El programa completo se puede descargar desde Github

En este punto ya tenemos la parte de programación. Ahora le toca el turno a la electrónica.

Como queremos mover un ventilador, aunque pequeño, su carga es mucho más que los 15mA que puede entregar el pin de la Raspberry Pi. Para solucionar esto usaremos un transistor NPN como el BC548 una resistencia de 10Kohm y un diodo 1N4007. 

Usaremos el siguiente diagrama:

Una vez tenemos todo conectado tenemos que habilitar los pines de la Raspberry Pi. Tenemos un diagrama de los pines si en el terminal usamos el comando 'pinout'

Este comando también nos dará información como el modelo, SoC, RAM, puertos USB y algunos parámetros más. Si necesitas más información sobre la placa podemos usar el comando 'raspinfo'

Ahora solo falta que este programa se ejecute al iniciar la maquina. Esto es muy sencillo solo tenemos que añadir una linea en el 'crontab' ejecutando 'sudo crontab -e' que será la encargada de cargar el programa en el inicio del sistema. Añadiremos la siguiente linea:

  @reboot sleep 15; /usr/bin/python3 /home/ruta_del_archivo/pwm_fan_rpi3.py > /dev/null
  

Lo podemos desglosar de la siguiente manera:

• @reboot sleep 15; -> Iniciara el script cuando se reinicie la maquina y hayan pasado 15 segundos
• /usr/bin/python3 -> Ruta donde se encuentra Python3
• home/.../pwm_fan_rpi3.py -> ruta donde se encuentra el script de Python
• > /dev/null -> mandamos la salida del programa a null

Tengo que añadir que al intentar ejecutar el programa en el sistema RetroPie que tengo instalado este comando no me ha funcionado correctamente, he tenido que poner este:

  
@reboot sleep 15 && python3 /home/pi/Ruta_del_archivo/pwm_fan_rpi3.py > /home/Ruta_para_log/cron.log 2>&1

Por otro lado al cargar el programa me daba muchos errores de las librerías y la única solución que he encontrado es instalar las librerías con sudo. Haciendo esto todo ha funcionado perfectamente iniciando el ventilador al arrancar el sistema.

Y bueno hasta aquí la parte de programación y teoría. Montaremos los componentes y probaremos que tal va el programa.

Advertencia: 

A partir de 80°C, la Raspberry Pi 3 comenzará a reducir su velocidad de reloj (thermal throttling) para protegerse del sobrecalentamiento. Esto puede afectar el rendimiento de la placa.

Superar los 85°C durante un período prolongado puede dañar la Raspberry Pi 3.

Fuente:

the-diy-life.com: Connecting a pwm fan to a raspberry pi