[專案:電腦風扇控制器-1] 構想與零件選用

前言

2017年10月初，我在虎尾科大裡加入了一個我也不知道算不算社團的社團，叫做Dream Maker築夢者，不難看出和自造者有很大的關係。我加入他們並成為所謂的第二屆黃豆學習生，而成為黃豆學習生有一個重要的任務就是要在12月底前完成並發表一個專案，所以我就開始執行這個電腦風扇控制器的製作計劃。

發想

我的電腦總共裝了5個系統散熱風扇，雖然說它們其實並不會吵，但平常用電腦只是上上網、看看影片之類的，也不用這麽多風扇，感覺有點浪費電，畢竟我現在在外租屋，一度電是5塊錢，要盡量的節能省碳。所以我之前就有想要做一個風扇控制器，可以個別調整風扇的轉速和電源，而現在剛好有個機會可以讓我把它實作出來。

製作概要

我的主控一樣會使用FPGA，程式使用VHDL，畢竟這些還是我目前最熟悉的方案。控制風扇轉速的部分很簡單，就用FPGA直接輸出PWM訊號就好了，而風扇電源的部分我會使用繼電器的方式來控制，雖然我之前沒用過繼電器，的相關知識還是有的。而顯示介面我選擇用128x64的單色OLED，介面操作的方式就用最簡單的4個按鈕。而整個電路都要塞入電腦的5.25前面板的空間內，且最多可以控制6個風扇。

零件列表

名稱	型號規格	數量
FPGA	EP2C5T144C8N TQFP-144	1
FPGA配置晶片	EPCS4I8	1
FPGA轉接板	–	1
FPGA燒錄座	10Pin 公牛座	2
石英震盪器	有源 48MHz	1
繼電器	LEG-12	6
穩壓晶片	LM1117S-3.3	1
大按鈕+蓋	–	4
Reset按鈕	–	1
OLED	SSD1306 128x64 單色 I2C	1
按鈕接地電阻	1KΩ	5
按鈕防彈跳電容	0.1μF	4
I2C提升電阻	4.7KΩ	2
繼電器電晶體	?	6
繼電器電阻	1KΩ	6
繼電器二級體	1N4004	6
風扇接座	4Pin 莫士接座	6
總電源接座	大4Pin	1
OLED接座	4Pin 杜邦母座	1
電源去耦電容	10μF	7
總電源開關	雙刀單擲	1
PWM 風扇	12V 4Pin	2
穩壓電路電容	?	?
保險絲	?	?
電源指示LED	SMD	3
LED電阻	1KΩ	3

FPGA部分

FPGA我選擇使用Altera Cyclone II EP2C5T144C8N TQFP-144。核心電壓(VCCINT)使用1.2V，接腳電壓(VCCIO)我使用3.3V，運作頻率為48MHz。配置晶片我使用EPCS4I8。到時候會有JTAG和AS兩種燒錄座。

這個部分我覺得比較會有問題的是電路設計的部分，因為我之前都是用現成的FPGA實驗板來做東西，第一次自己設計FPGA的完整電路，可能有很多電氣的觀念要注意。還有就是我之前也沒有用過FPGA的配置晶片，但配置晶片的可以參考的電路有很多，只要照著Data Sheet內的電路做應該就沒問題了。

繼電器部分

繼電器我選擇使用LEG-12，它要用12V的電壓才能驅動，所以要搭配電晶體電路才能運作，並加上一個整流二極體1N4004來保護電路免於受到繼電器線圈的反電動勢破壞。

繼電器的電路應該不會有什麼問題，可能要比較注意的是電晶體和耐壓的部分。

穩壓晶片部分

我的3.3V穩壓晶片使用LM1117S-3.3，另外還有像是AMS1117、AMC1117之類的穩壓晶片應該也差不多。1.2V的穩壓晶片我還沒選擇好。

穩壓晶片我之前也沒有用過，但照著網路上找到的電路接應該就可以了，穩壓晶片的電路都很簡單，就幾個電容而已，但可能要注意的就是電容的規格。

參考資料

這些是我在網路上找到並覺得很有參考價值的資料。如有覺得連結侵犯的您的權益請告知，謝謝。

網站 :

1. FPGA : Altera Cyclone II 系列官方介紹
2. FPGA電路 : Altera Cyclone II EP2C5T144 FPGA Mini Development Board – FZ0697
3. 繼電器 : Cooper Maa : Arduino 筆記 - Lab21 用繼電器控制 12V 風扇
4. 穩壓晶片 : 小狐狸事務所 : 關於電源穩壓 IC
5. LM1117 : 3.3V VOLTAGE REGULATOR
6. LM1117S : LM1117S-3.3
7. PWM風扇 : 呂阿谷 : PC散熱風扇之研究三：PWM風扇進階研究

Data Sheet :

1. Cyclone II : Cyclone II Device Handbook - Altera
2. EPCS4I8 : Serial Configuration (EPCS) Devices Datasheet - Altera
3. LM1117S : LM1117S Datasheet(PDF) - HTC Korea TAEJIN Technology Co.
4. LEG-12 : RAYEX ELECTRONICS LEG-12
5. SSD1306 : SSD1306
6. 1N4004 : 1N4001 datasheet - Adafruit Industries

相關文章

• [專案:電腦風扇控制器-1] 構想與零件選用(本篇)
• [專案:電腦風扇控制器-2] OLED-SSD1306零件簡單介紹