树莓派4B Ubuntu 21.04 自动温控开关风扇以及RPi.GPIO避坑指南

本人对树莓派有一些了解，虽然学过模电数电，但也只是学过，过于硬件的东西也不懂。

好了，首先说明，树莓派GPIO引脚都是3.3v的，一般风扇都是5v的，所以不能用GPIO直接供电。即使你的风扇额定电压为 3V, GPIO的电流也难以驱动它, 即使能驱动也不推荐这么干, 一个原因是可能会损坏树莓派, 根据RaspberryPi官方GPIO使用文档明确的警告指出, 不能将电机直接接在 GPIO 针脚上(风扇实际上就是由电机驱动的), 另一个是通过这么小电流驱动的风扇真的能起到散热作用吗?

树莓派可以查看cpu温度，Ubuntu的也一样，通过一直更新一个文件来记录温度，可以使用命令查看：

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cat /sys/class/thermal/thermal_zone0/temp

接着便是GPIO模块，本人在安装GPIO模块也是遇到了许多问题，网上找到的许多命令也都试过，使用apt-get报错无法定位软件包，也可能是我树莓派源的问题，（换源什么的都试过）因为安装别的东西也遇见过，了解的大佬可以评论告知，十分感谢。

这些都是没安装成功的命令：

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sudo apt-get install python-dev python-rpi.gpio
sudo apt-get install python3-dev python3-rpi.gpio
sudo apt-get install python3-rpi.gpio
sudo apt-get -y install python3-rpi.gpio
sudo apt-get -y install python3-rpi.gpio
sudo apt-get install RPi.GPIO

使用pip安装也是很长的报错，最终在网上找到相同的问题，同样是Ubuntu的树莓派，也在评论找到了解决方法。https://askubuntu.com/questions/1290037/error-while-installing-rpi-gpio-as-error-command-errored-out-with-exit-status

加一行export命令就行了，具体不懂，感谢这位大佬！

之后依然有问题，python引入GPIO模块时会报错 

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RuntimeError: Not running on a RPi!

又是一番搜索，终于又找到了相同的问题，同为ubuntu，我不禁感叹，爱折腾的人还真不少，https://github.com/gpiozero/gpiozero/issues/837

也是在评论区，同样感谢这位大佬QAQ

不过貌似重启之后还要执行上述命令，否则还是会报错，因为我执行过这个命令，当时引入GPIO没问题，第二天运行报错了，执行之后就行了，但好像也没重启过树莓派，比较迷，没仔细研究过。

接着就OK了。上代码。

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import sys
import time
try:
    import RPi.GPIO as GPIO
except RuntimeError:
    print("Error importing RPi.GPIO!  This is probably because you need superuser privileges.  You can achieve this by using 'sudo' to run your script")


def cpu_temp():
    with open("/sys/class/thermal/thermal_zone0/temp", 'r') as f:
        return float(f.read())/1000


def main():
    channel = 18
    GPIO.setmode(GPIO.BCM)
    GPIO.setwarnings(False)

    # close air fan first
    GPIO.setup(channel, GPIO.OUT, initial=GPIO.LOW)
    is_close = True
    while True:
        temp = cpu_temp()
        if is_close:
            if temp > 52.0:
                print(time.ctime(), temp, 'open air fan')
                GPIO.output(channel, GPIO.HIGH)
                is_close = False
        else:
            if temp < 45.0:
                print(time.ctime(), temp, 'close air fan')
                GPIO.output(channel, GPIO.LOW)
                is_close = True

        time.sleep(10.0)
        print(time.ctime(), temp)


if __name__ == '__main__':
    main()

本代码来源https://testerhome.com/topics/8068，做了些修改，亲测可行。

最后就是硬件了，参考了https://lsun.net/posts/raspberry-pi-auto-fan/#%E8%8E%B7%E5%8F%96soc%E5%AE%9E%E6%97%B6%E6%B8%A9%E5%BA%A6

所需要的就是一个三极管（不重要，是三极管就行，我就是随便找的）和杜邦线，通过饱和/截至实现开关（补了三极管的课了qaq）

三极管中间基极接GPIO18，也就是代码中的channel，这个可以自己选，通过GPIO18的开关控制三极管工作状态实现开关，供电还是接树莓派5v，三极管旁边两个随便接（应该是）我是发射极接风扇负极，集电极接GPIO的GROUND，风扇正极接5v

附录：本人已亲测每次开机都要重新执行

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cd /dev
chmod og+rwx gpio*

所以在auto_fan.py开头添加

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import subprocess # just to call an arbitrary command e.g. 'ls'
import os
sudoPassword = '123456'
command = 'chmod og+rwx gpio*'
os.chdir('/dev')
os.system('echo %s|sudo -s %s' % (sudoPassword, command)) 

由于执行上述命令需要root权限，所以在脚本脚本中以root执行，但还是需要手动输入密码，而且开机自启什么的也没有实现（主要就是因为需要root权限），我对shell命令了解的并不多，也懒得去折腾了，就手动开启吧。

auto_fan.py后台运行的sh脚本

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#！/bin/bash
#python.sh
 python -u /home/pi/auto_fan.py >/home/pi/auto_fan.log 2>&1 &

最后附上运行日志，真舒服!

初次写文章，也比较忙，没有好好整理思路，如有问题还请指出

所有参考：

https://testerhome.com/topics/8068

https://askubuntu.com/questions/1290037/error-while-installing-rpi-gpio-as-error-command-errored-out-with-exit-status

https://zhuanlan.zhihu.com/p/40594358

https://lsun.net/posts/raspberry-pi-auto-fan/#%E6%8E%A5%E7%BA%BF%E5%87%86%E5%A4%87

RuntimeError: Not running on a RPi! with Ubuntu for Raspberry Pi · Issue #837 · gpiozero/gpiozero · GitHub

最后

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