Raspberry 4 – Temperaturgesteuerte Lüfterregelung – Teil 1

Ich habe mir ein Raspberry Pi 4 Komplettset (Werbung) zugelegt, da mir der Raspi 3 als NAS doch etwas zu langsam war.

Da der dazugehörige Lüfter auf Dauer doch etwas laut ist, habe ich mir eine temperaturgesteuerte Lüfterregelung eingerichtet.

In Teil 1 stelle ich die Hardwarebastelei vor.

Das Komplettset enthält alles, was man für den Anfang so braucht, auch Kühlkörper und (weil das beim 4er offenbar nicht immer ausreicht) einen Lüfter fürs Gehäuse.

Da dieser Lüfter aber nicht gerade von der leisen Sorte ist, wollte ich ihn nicht die ganze Zeit laufen lassen und habe eine temperaturgeregelte Lüftersteuerung eingebaut.

Nachdem ich im Netz hin und her recherchiert habe und verschiedene Hinweise dazu gefunden habe, die aber alle nicht ganz funktioniert hatten (teils war die Software nur für ältere Raspis zu gebrauchen, z.B wegen geänderter Dienstverwaltung, teils hatte ich die dazu benötigten Bauteile nicht zur Hand usw.) habe ich es dann schlussendlich wie im folgenden beschrieben ins Laufen bekommen:

1. Die Hardware

– Bauteilliste (zusätzlich zum Raspi 4 – Komplettset)

  • 1 NPN-Kleintransistor mit genügend Leistung für den Lüfter (z. B. NP2222, den hatte ich in der Krabbelkiste)
  • 1 Widerstand 1 kΩ
  • Jumperkabel („Dupont“) zum Verbinden (Stecken und Löten)
  • Schrumpfschlauch zum „Einhausen“ der Schaltung
  • Lötzinn und Lötkolben (oder -station)

– Schaltplan

– Der Zusammenbau

  • Den Raspi von der Stromzufuhr und allen anderen Anschlüssen trennen.
  • Falls noch nicht geschehen, das Raspi-Set gemäß beiliegender Anleitung zusammenbauen, dabei aber den Lüfter nicht an die Pinleiste anschließen.
  • Den 1 k-Widerstand an den mittleren Anschluss des Transistors (Basis) löten, dabei darauf achten, dass das zügig vonstatten geht, ansonsten kann der Transistor „verbrutzeln“.
  • An die andere Seite des Widerstands ein einseitig abgeschnittenes und abisoliertes Stück eines weiblichen Dupont-Kabels anlöten, über das vorher ein ausreichend langes und dickes (siehe nächster Punkt) Stück Schrumpfschlauch geschoben wurde. Die Länge des Kabelabschnitts sollte so gewählt werden, dass das Kabel noch bis zum GPIO (21, Pin 40) reicht, aber keine langen Schleifen bildet.
  • Die andere Seite des Kabels auf Pin 40 (GPIO 21) der Pinleiste des Raspi stecken.
  • Den Schrumpfschlauch habe ich dann vom angelöteten Kabel über den Widerstand bis zum Anschlag (Boden des Transistors) geschoben, sodass sowohl das mittlere Beinchen des Transistors als auch der Widerstand mitsamt Anschlussdrähten komplett isoliert sind.
  • Danach den Schrumpfschlauch mittels Hitze (bitte nicht die Spitze des Lötkolbens verwenden, die ist zu heiß; besser ist der Schaft) fixieren und schrumpfen, auch hierbei darauf achten, dass der Transistor nicht überhitzt.
  • Nun wird die Dupont-Steckbuchse am schwarzen Minus-Kabel des Lüfters auf den Kollektor des Transistors (das ist wenn man von vorne auf die flache Seite des Transistors schaut rechts) gesteckt und eventuell mit einem kleinen Lötpunkt fixiert (dabei wieder auf die Hitzeentwicklung achten).
  • Anschließend wird ein Jumperkabel (f/f) passender Länge auf den Emitter des Transistors (links) gesteckt und eventuell auch mit einem Lötpunkt fixiert. Die andere Seite des Kabels wird auf Pin 6 (Masse, GND) der Pinleiste des Raspi gesteckt.
  • Nun wird das rote Plus-Kabel des Lüfters auf Pin 2 (5V) der Raspberry-Pinleiste gesteckt.
  • Zu guter Letzt wird der komplette Transistor mitsamt Anschlüssen und Verbindungen mit einem passenden Stück Schrumpfschlauch „eingepackt“ (auch hier nicht den Transistor in den Hitzetod schicken!) und alles fein säuberlich im Gehäuse des Raspberry-Sets verstaut. Wenn sichergestellt ist, dass nichts von unserer Schaltung dem Lüfter, einem Kühlkörper, der Luftzirkulation oder ähnlichem in den Weg kommt, kann der Deckel mitsamt Lüfter aufgesetzt werden.

In Teil 2 geht es weiter mit der Software für die Lüftersteuerung.