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。
▲ EPCSxx AS模式接線圖。出自原廠Data Sheet P.4-8
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。
▲ LEG-12 繼電器電路
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。
▲ LM1117S的固定電壓電路。出自原廠Data Sheet P.2
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 :
- FPGA : Altera Cyclone II 系列官方介紹
- FPGA電路 : Altera Cyclone II EP2C5T144 FPGA Mini Development Board – FZ0697
- 繼電器 : Cooper Maa : Arduino 筆記 - Lab21 用繼電器控制 12V 風扇
- 穩壓晶片 : 小狐狸事務所 : 關於電源穩壓 IC
- LM1117 : 3.3V VOLTAGE REGULATOR
- LM1117S : LM1117S-3.3
- PWM風扇 : 呂阿谷 : PC散熱風扇之研究三：PWM風扇進階研究
Data Sheet :
- Cyclone II : Cyclone II Device Handbook - Altera
- EPCS4I8 : Serial Configuration (EPCS) Devices Datasheet - Altera
- LM1117S : LM1117S Datasheet(PDF) - HTC Korea TAEJIN Technology Co.
- LEG-12 : RAYEX ELECTRONICS LEG-12
- SSD1306 : SSD1306
- 1N4004 : 1N4001 datasheet - Adafruit Industries
相關文章
留言可能不會立即顯示。若過了幾天仍未出現，請 Email 聯繫：）
comments powered by Disqus