はじめに

自作PCに光るファンを付けてみたけど、ただ光るだけじゃつまらないですね。どうせならPCの負荷によって光り方を変えてみましょう。

マザーボードにLEDの端子があるものもありますが、私のマザボにはありませんでした。そこで、RaspberryPiのGPIOピンを使ってファンのLEDを光らせました。

概要

PCのCPU使用率を一定時間ごとに監視して、SSHでRaspberryPiZeroに送信します。RaspberryPiZeroでは受信した値をもとにLEDをPWM制御します。MOS-FETを使って昇圧してファンのLEDを光らせます。

環境

Ubuntu 18.04.3 LTS
Raspberry Pi Zero WH
Raspbian 10.0
NchパワーMOSFET 2SK4017(Q)

負荷を監視してRaspberryPiZeroに送信(PC側)

あらかじめ、この記事を参考にしてパスフレーズなしでSSHログインできるようにしておいてください。

vmstatでCPU使用率を監視しSSHで送信するシェルスクリプトを、適当な場所に置きます。今回はホームディレクトリに置きます。

~/led.sh

#!/bin/bash

idl=$(vmstat | tail -n 1 | awk '{print $15}')
f='~/ledValue.txt'
ssh -t raspberrypi "echo ${idl} > ${f}"

cronで上記のシェルスクリプトを定期実行するようにします。/etc/cron.d/my_cronを作成します。1分ごとに負荷をCPU使用率を調べる場合は以下のように記述します。

/etc/cron.d/my_cron

# m h dom mon dow user	command
* *	* * *	user_name /home/user_name/led.sh
#

これでRaspberryPiZeroの~/ledValue.txtが1分ごとに書き換わります。

PWM制御(RaspberryPiZero側)

パソコンのUSB端子とRaspberryPiZeroのmicroUSB端子を接続します。この記事のようにSSH接続できるようにします。

PWM制御については以下の記事に書きました。
RaspberryPiZeroを使ってソフトウェアPWMで三色LEDを光らせる
ファイルはホームディレクトリに配置します。また、ledmain.cは以下のようにしました。value変数に**PCのCPU使用率(%)**が格納されるので、好きなように編集してください。

ledmain.c

#include <stdio.h>
#include <pigpio.h>
#include "ledgpio.h"

/**
 * @fn
 * HSV形式をRGB形式に変換する．
 * @param (h) 色相
 * @param (s) 彩度
 * @param (v) 明度
 * @param (rgb) 出力
 */
void hsv2rgb(double h, double s, double v, double rgb[3]){
	rgb[0] = v;
	rgb[1] = v;
	rgb[2] = v;
	int i;
	double f;
	if (s > 0.0) {
		h *= 6.0;
		i = (int) h;
		f = h - (double) i;
		switch (i) {
			default:
			case 0:
				rgb[1] *= 1 - s * (1 - f);
				rgb[2] *= 1 - s;
				break;
			case 1:
				rgb[0] *= 1 - s * f;
				rgb[2] *= 1 - s;
				break;
			case 2:
				rgb[0] *= 1 - s;
				rgb[2] *= 1 - s * (1 - f);
				break;
			case 3:
				rgb[0] *= 1 - s;
				rgb[1] *= 1 - s * f;
				break;
			case 4:
				rgb[0] *= 1 - s * (1 - f);
				rgb[1] *= 1 - s;
				break;
			case 5:
				rgb[1] *= 1 - s;
				rgb[2] *= 1 - s * f;
				break;
		}
	}
}

int main(void){
	FILE *fp;
	char fname[] = "ledValue.txt"; // CPU使用率が格納されたファイル
	double hue, rgb[3];
	long usec;
	int value; // CPU使用率(%)
	int pin[3] = {17, 18, 19}; // RaspberryPiのGPIOピン番号

	// 初期化
	if(gpioInitialise() < 0) return 1;
	pinInitialise(pin);

	while(1){
		// ファイルからCPU使用率を読み込む
		if((fp = fopen(fname, "r")) == NULL) return 1;
		fscanf(fp, "%d", &value);
		fclose(fp);

		// LEDを光らせる
		hue = (double)value * 0.00666;
		hsv2rgb(hue, 1.0, 1.0, rgb);
		usec = 500000 + 15000 * value;
		colorLed(rgb[0], rgb[1], rgb[2], usec, pin); // usecマイクロ秒だけ点灯する
		colorLed(0.0   , 0.0   , 0.0   , usec, pin); // usecマイクロ秒だけ消灯する
	}

	// ファイナライズ
	pinTerminate(pin);
	gpioTerminate();
	return 0;
}

昇圧する

RaspberryPiZeroの出力電圧は3.3Vです。ファンのLEDを光らせるためには12Vに昇圧する必要があります。

12V電源とGNDはPCの電源ユニットから取ります。LEDのアノードを12Vに接続します。

12V → LEDのアノード

MOS-FETにはゲート(G)、ソース(S)、ドレイン(D)があります。以下のように繋ぎます。

ゲート(G) → RaspberryPiZeroのGPIOピン
ソース(S) → GND
ドレイン(D) → LED

RGBそれぞれについて上記のように繋ぎます。つまり、MOS-FETは3つ必要です。

回路図は以下のようになります．おそらく，抵抗とLEDはRGBファンの中に入っています．

おわりに

RaspberryPiZeroを経由するぶん作業量が多くなってしまいました。これで「私のPCは無駄にチカチカ光ってるわけじゃないんだ」と言い張れるようになりました。

参考

シェルスクリプトからSSHログインして別端末で作業させるときの異常系に関するメモ

Raspberry Pi ZeroにUSB経由でSSH接続する

RaspberryPiZeroを使ってソフトウェアPWMで三色LEDを光らせる

MOS FETによるスイッチングの基礎