基于Raspberry Pi/Arduino：如何根据Pi温度手动控制5V风扇启停？

一、核心逻辑 #

• 读取树莓派CPU温度
• 设置温度阈值（例：超过55℃启动风扇，低于45℃停止）
• 通过开关元件（继电器/三极管）控制5V风扇通断

二、硬件准备（新手优先选继电器方案） #

树莓派直接控制清单 #

• 树莓派（任意带GPIO的型号）
• 5V直流无刷风扇（注意电流，小风扇通常0.1-0.5A）
• 带光耦隔离的5V继电器模块（避免损坏树莓派）
• 杜邦线若干
• 5V独立电源（风扇电流＞0.5A时使用，防止拉低树莓派电压）

接线步骤 #

1. 继电器模块接线：
   • VCC接树莓派5V引脚
   • GND接树莓派GND引脚
   • IN接树莓派任意GPIO（例：BCM编号GPIO17）
2. 风扇接线：
   • 风扇正极接继电器NO（常开）引脚
   • 风扇负极接GND（与继电器GND共地）
   • 继电器COM引脚接5V电源正极（小风扇可直接接树莓派5V，大风扇用独立电源）

三、树莓派端软件实现（Python脚本，新手友好） #

1. 读取树莓派温度的系统命令 #

直接读取系统文件获取温度，返回值为千分之一摄氏度：
cat /sys/class/thermal/thermal_zone0/temp

2. 温度控制风扇的Python脚本 #

import RPi.GPIO as GPIO
import time

# GPIO配置
FAN_PIN = 17  # 对应BCM编号的GPIO17
GPIO.setmode(GPIO.BCM)
GPIO.setup(FAN_PIN, GPIO.OUT)
GPIO.output(FAN_PIN, GPIO.LOW)  # 初始状态关闭风扇

# 温度阈值设置
TEMP_ON = 55  # 风扇启动温度（℃）
TEMP_OFF = 45  # 风扇停止温度（℃）

def get_rpi_temp():
    with open('/sys/class/thermal/thermal_zone0/temp', 'r') as f:
        temp_raw = f.read().strip()
    return int(temp_raw) / 1000.0

try:
    while True:
        current_temp = get_rpi_temp()
        print(f"当前温度: {current_temp:.1f}℃")
        
        if current_temp >= TEMP_ON:
            GPIO.output(FAN_PIN, GPIO.HIGH)
            print("风扇已启动")
        elif current_temp <= TEMP_OFF:
            GPIO.output(FAN_PIN, GPIO.LOW)
            print("风扇已停止")
        
        time.sleep(10)  # 每10秒检测一次温度
except KeyboardInterrupt:
    GPIO.cleanup()  # 退出时清理GPIO资源
    print("程序已终止")

3. 设置开机自启（可选） #

用systemd实现脚本开机自动运行：

1. 创建服务文件：sudo nano /etc/systemd/system/fan_control.service
2. 写入以下内容（替换脚本路径为你自己的）：

[Unit]
Description=Raspberry Pi Fan Control
After=multi-user.target

[Service]
Type=simple
ExecStart=/usr/bin/python3 /home/pi/fan_control.py
Restart=always
User=pi

[Install]
WantedBy=multi-user.target

3. 启用并启动服务：
   sudo systemctl daemon-reload
sudo systemctl enable fan_control.service
sudo systemctl start fan_control.service

四、Arduino配合树莓派的方案 #

思路 #

树莓派读取温度后，通过串口将数据传给Arduino，由Arduino控制风扇启停。

1. 树莓派端串口发送脚本（Python） #

import serial
import time

# 串口配置，根据实际设备调整端口
ser = serial.Serial('/dev/ttyUSB0', 9600, timeout=1)
ser.flush()

def get_rpi_temp():
    with open('/sys/class/thermal/thermal_zone0/temp', 'r') as f:
        temp_raw = f.read().strip()
    return int(temp_raw) / 1000.0

try:
    while True:
        temp = get_rpi_temp()
        ser.write(f"{temp:.1f}\n".encode())
        print(f"发送温度数据: {temp:.1f}℃")
        time.sleep(10)
except KeyboardInterrupt:
    ser.close()
    print("程序已终止")

2. Arduino端接收控制代码 #

#define FAN_PIN 2
#define TEMP_ON 55.0
#define TEMP_OFF 45.0

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  pinMode(FAN_PIN, OUTPUT);
  digitalWrite(FAN_PIN, LOW);
}

void loop() {
  if (Serial.available() > 0) {
    String temp_str = Serial.readStringUntil('\n');
    float current_temp = temp_str.toFloat();
    
    if (current_temp >= TEMP_ON) {
      digitalWrite(FAN_PIN, HIGH);
      Serial.println("风扇启动");
    } else if (current_temp <= TEMP_OFF) {
      digitalWrite(FAN_PIN, LOW);
      Serial.println("风扇停止");
    }
  }
  delay(1000);
}

3. Arduino接线 #

• 继电器IN接Arduino D2引脚
• 继电器VCC接Arduino 5V，GND接Arduino GND
• 风扇接线同树莓派直接控制的接法
• 树莓派通过USB转TTL模块连接Arduino：树莓派TX接Arduino RX，树莓派RX接Arduino TX，两者GND相连

五、新手注意事项 #

• 接线前必须断开所有电源，防止短路烧设备
• 风扇电流＞0.5A时，一定要用独立5V电源供电，不要依赖树莓派的5V引脚
• 可根据实际使用场景调整温度阈值，避免风扇频繁启停
• 树莓派GPIO输出为3.3V，禁止直接接5V信号，带光耦的继电器模块更安全

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Ward Wielockx