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Überwachung einer PC Wasserkühlung - Projektbeschreibung

Funktionsbeschreibung, Anschlüsse, Schaltplan, Platinenlayout


 

aufgebaute Platine  Schaltung im laufenden Betrieb

 

 

Anschlüsse
Name Anzahl technische Daten Beschreibung
flowsens 1 3-Pin Molex Stecker Durchflussmesser, Tachosignal von Pumpe, Lüfter
DS18S20 1 digitaler Temperatursensor DS1820
Meßbereich: -55°C - 125°C
Auflösung: mind. 0,1°C
Temperatursensor für Wassertemperatur
Data_out 1   Daten als Tachosignal für PC Mainboard
LCD Backlight 1 5V / 100mA LCD Hintergrundbeleuchtung
Switch1, Switch2 2 2 * Anschlüsse für Taster Menuebedienung
Power Switch out / in 1 Reed Relais Kontakt Ausgang der wie ein 2. PC "Power Taster"
arbeitet und PC im Alarmfall abschaltet
LCD-Display 1 HD44780 1*16 Text LCD
Power_Supply 1 5,25" PC-Power Stromversorgung der Schaltung

 


Funktionen


 

Ziel dieses Projektes war es eine Schaltung zu entwickeln, die unabhängig vom OS ( Betriebssytem ), permanent die Wassertemperatur und Wasserflussmenge einer Wasserkühlung überwacht und unter Windows / Linux abfragbar macht.

Im Falle eine Fehlers ( Temperatur zu hoch, zu geringe Wasserflussmenge ) reagiert der Mikrocontroller im ersten Schritt mit einen lauten Alarmsignal ( Piezo-Piepser ) und warnt damit den Benutzer. Wenn der Fehler nach ein paar Minuten immer noch bestehen sollte, versucht der Mikrocontroller im zweiten Schritt, über den Anschluss "Power-Switch", den PC runter zu fahren. Wenn dies ebenfalls nicht gelingen sollte, weil sich das OS z.B. "aufgehangen" hat, wird im letzten Schritt der PC komplett abgeschalten.

 

Die Alarmwerte für die Temperatur / Flussmenge sind frei einstellbar über zwei Taster an der Schaltung ( via Menueführung mit Hilfe von einen 1*16 Zeichen LCD ). Die eingestellten Werte werden in dem internen Eeprom des Mikrocontrollers gespeichert und bleiben damit auch ohne Strom / Batterie erhalten. Die Schaltung kann in jedem üblichen PC mit ATX Netzteil eingesetzt werden. Um die Temperatur des Wasser unter dem OS ( Windows etc. ) abfragen zu können, wird ein freier Lüfteranschluss auf dem Mainboard benötigt.

 


Beschreibung der Hardware


 

Allgemeines

Um die Anschlüsse von dem PC-Mainboard zu schützen und eventuelle Hardwarefehler abzufangen, wurden alle Verbindungen zum Mainboard über Optokoppler bzw. Reed-Relais galvanisch getrennt. Die Schaltung bekommt ihre Versorgung ( 5V ,12V ) über den 5,25" Molex Stecker.

 

Microcontroller

PIC16f628Verwendet wurde hier ein Mikrocontroller von der Firma Microchip, der "PIC16F628". Dieser Microcontroller bringt die Vorteile das er bereits einen internen Flash sowie Eeprom besitzt, in dem die Firmware und auch die Konfigurationsdaten gespeichert werden können. Das spart einiges an Hardwareaufwand und ist damit einiges günstiger wie ein herkömmlicher 8051er Microcontroller.

Der Microcontroller übernimmt in der Schaltung die gesamte Überwachung der Temperaturen, Wasserflußmenge und reagiert im Alarmfall mit einen lauten Signal und bietet auch die Möglichkeit den PC komplett abschalten zu lassen. Die Abschaltung des PCs wird dabei über den Power Taster vom Mainboard realisiert, womit sichergstellt ist das der PC auch bei einem "eingefrorenen" Betriebssystem sicher abgeschalten wird. Das Reed Relais auf dieser Überwachung arbeitet dabei wie ein 2. Power Taster und macht sich nur im Alarmfall bemerkbar.

 

Temperatursensor

DS1820

Bei dem Temperatursensor habe ich mich für einen digitalen Sensor von der Firma Dallas entschieden, der DS18S20. Dieser Sensor liefert die Temperaturdaten bereits in digitaler Form und man muss sich somit nicht um ein Abgleich kümmern. Zudem besitzt er eine Auflösung von mindestens 0,1°C was mit einen NTC / PTC zusammen mit einen DA-Wandler nur unter grösseren Aufwand zu erreichen wäre. Der Temperatursensor kann bei der Wasserkühlung einfach von außen an einer Metallkupplung befestigt werden. ( z.B mit Wärmeleitkleber ) Er muss nicht in das Wasser vom Ausgleichsbehälter gebracht werden. Wer es aber dennoch vorziehen sollte, die Temperatur direkt im Wasser zu messen, sollte darauf achten das die wasserdichte Version des Temperatursensors "DS18S20" verwendet wird. ( z.B. bei Conrad.de erhältlich )

 

Durchflussmesser

DurchflussmesserAuf der Platine befindet sich ein Anschluss "flowsens", an diesen kann ein gewöhnlicher Durchflussmesser mit "3 Pin-Molex" Buchse angeschlossen werden. In der Firmware gibt es für den Durchflussmesser einen Menüpunkt in dem eingestellt werden kann, wieviel Impulse der Sensor pro Liter liefert. Aus diesen Wert berechnet der Microcontroller die aktuelle Wasserflussmenge und zeigt sie auf dem LCD an.

 

Text LCD

LCD 1x16Auf der Platine befindet sich ein Anschluß "SV2" an dem ein übliches 1*16 Zeichen LCD mit dem Standard "HD44780" Controller angeschlossen werden kann.

Um Probleme mit dem LCD zu vermeiden, empfehle ich unbedingt das in der Bauteileliste aufgeführte LCD zu verwenden. Die Schaltung liefert keine negative Spannung für die LCD-Kontrastleitung, es können also nur LCDs verwendet werden die eine positive Spannung für Kontrastleitung benötigen.

 


Schaltpläne / Bestückungspläne



Schaltplan

Schaltplan


Bestückungsplan

Bestückungsplan


Platinenlayout

Platinenlayout

 


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KeiAng

Published on: Friday, November 11 2011 (4498 reads)
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