Введение

Индикаторы загрузки, о которых пойдет речь, являются не только улучшением внешнего вида, но и несут чисто практическую пользу.

Эта статья состоит из двух независимых частей: индикатор загрузки процессора и винчестера.

Индикатор загрузки винчестера

Перед началом создания индикатора я решил поискать наиболее оптимальную схему. Пролистав ряд сайтов, я обнаружил относительно небольшое разнообразие схем. Один из самых главных критериев - получить качественный мод за сравнительно малые деньги. В большинстве схем применяются микросхемы LM3914, которые не так уж дешевы. Поэтому я стал искать микросхему индикатора уровня с выводом на 5-8 светодиодов. Выбор пал на AN6884 по причине своей малой цены и широкой доступности. Эта микросхема имеет на выходе пять светодиодов, и пропускает через каждый ток 7mA.

Для считывания сигнала используется два провода идущих с материнской платы, к которым подключается светодиод индикации винчестера расположенный на передней панели. Вместо светодиода к ним подключается вход оптрона (см схему). Даже если перепутать полярность ничего не сгорит. Оптрон на схеме необходим для электрической развязки цепей материнской платы и индикатора (это в первую очередь нужно для защиты мат. платы).

При нулевой загрузке - фототранзистор внутри оптрона заперт - при этом С6 разряжается через R11. При повышении загрузки винчестера - фототранзистор открыт, и через него начинает заряжаться С6. Напряжение на С6 изменяется пропорционально уровню загрузки. В зависимости от емкости С6 изменяется скорость изменения уровня загрузки.

Напряжение с С6 снимается через делитель R12, R14. Подстроечный резистор R14 используется для изменения чувствительности индикатора.

Светодиоды можно устанавливать любые и на свое усмотрение. У себя я установил для трех меньших уровней - зеленые, а для двух больших - красные.

Схема индикатора винчестера

Настройка индикатора сводится к установке его чувствительности при помощи R14.

Индикатор загрузки процессора

Когда индикатор винчестера был уже сделан, я стал подумывать об индикаторе чего-то еще. Выбор пал на индикатор загрузки процессора.

В процессе поисков было найдено два варианта - через LPT и через COM.

Я выбрал COM порт только потому, что он не был задействован, в отличие от LPT. В процессе поисков нашел статью Clear66, в которой он рассказывал о подключении автомобильного тахометра к COM порту. Эта идея мне понравилась больше всего тем, что не нужно делать специальные схемы преобразования цифровых значений в аналоговый сигнал. Для управления используется программа PCTach (ссылка на скачивание - в конце статьи).

Но так как под рукой в тот момент не оказалось хоть какого-то тахометра пришлось делать самодельный вариант фабричного. После сборки и настройки индикатор загрузки процессора стал показывать более-менее точно.

Но мне не нравилась повышенная скорость отображения уровня загрузки, что выражалось излишним дерганьем стрелки индикатора при неравномерной загрузке процессора. Но это исправилось добавлением дополнительного конденсатора параллельно микроамперметру.

Вид стрелочного индикатора меня мало устраивал, и я решил искать ему альтернативу. В конечном итоге индикатор стал светодиодным, причем не шкала из светодиодов, а два направленные навстречу друг другу светодиоды разного цвета свечения. Отображение величины уровня загрузки производится за счет плавного изменения яркости светодиодов.

Для изготовления индикатора я использовал оргстекло 4-5мм и два светодиода: красного и синего цвета свечения. Из оргстекла вырезается полоска размерами 150мм на 15мм. После этого по краям полоски вырезаются места под светодиоды. Торцы и одну сторону полоски нужно зашкурить нулевой наждачной бумагой до равномерного матового состояния. Это нужно для равномерного рассеивания света. К обратной стороне (которая не обработана наждачной бумагой) и по бокам полоски приклеивается полоска из фольги для отражения лучей светодиодов. Когда полоска готова - приклеиваются светодиоды.

Расположение светодиодов в полоске оргстекла

Когда светодиоды уже приклеены - по концам полоски приклеивается изолента или самоклеющаяся пленка. Это нужно для того, чтобы светодиоды светили только в нужной части полоски.

Синий сверху символизирует холод, т.е. низкую загрузку процессора. Красный снизу символизирует нагрев, т.е. большую загрузку. Загрузка процессора пропорциональна переходу цветов между собой. Провода, идущие к плате, и резистор 68-100 Ом фиксируется с одного края полоски при помощи термоклея.

Для плавного изменения яркости светодиодов используется схема формирования ШИМ сигнала. При таком способе управления яркость светодиодов изменяется от отношения времени свечения и времени, когда он не горит. Такой способ лучше управления напряжением тем, что яркость светодиодов изменяется пропорционально напряжению.

Схема состоит из следующих блоков:

формирователь напряжения на DA1.1

генератор пилообразного сигнала на DA2

блок сравнения напряжений на DA1.2 DA1.3

Резисторный делитель R4,R3 устанавливает напряжение равное 1,2 вольт, которое приблизительно равно минимальному напряжению пилообразных импульсов DA2. Импульсы снимаются с третьего вывода COM порта компьютера. При высоком входном уровне конденсатор C1 заряжается через резистор R1 и диод D1. При низком входном уровне конденсатор C1 разряжается через R2. На C1 формируется напряжение пропорциональное уровню загрузки процессор. Так как амплитуда этого напряжения меньше амплитуды пилообразных импульсов DA2 в схеме присутствует усилитель на DA1.1. Регулировка максимального уровня индикатора производится путем изменения коэффициента усиления при помощи R6. Цепочка R7,C3 окончательно сглаживает пульсации напряжения с выхода усилителя. ШИМ формируется посредством сравнения измеряемого напряжения и пилообразных импульсов.

DA1.2 формирует прямой, а DA1.3 инвертированный сигнал ШИМ. Эти два сигнала далее поступают на светодиоды, предварительно усиленные ключами на транзисторах T3,T4.

Схема индикатора процессора

Исполнение

Так как оба индикатора расположены на передней панели - плату я делал для них общую. С одного края платы расположены две дорожки в виде полосок. К этим полоскам припаиваются две гайки М3. Впереди в каркасе корпуса просверливается два отверстия 3мм так, чтобы они соответствовали расстоянию между центрами гаек на плате. Далее в эти гайки на плате закручивается два винта М3, которые проходят через отверстия в каркасе.

Индикатор загрузки процессора с различными уровнями загрузки:

Такой стильный стрелочный дисплей служит для представления данных о работе серверов. Он отображает процент загрузки процессора, оперативной памяти и жестких дисков компьютера. Данные показываются с помощью трех аналоговых приборов стрелочного типа — вольтметров постоянного тока на 10 В (или любые подходящие, подобрать сопротивление для полного отклонения стрелки не проблема). За контроль над работой системы отвечает модуль Raspberry Pi Zero вместе с системой, состоящей из двух операционных усилителей LM358, питаемых от повышающего преобразователя 5>12 В (готовый модуль с Али).

Электрическая схема

Для того, чтобы подключить к выходам вольтметры, нужна простая программа, написанная на языке Python, которая генерирует три сигнала ШИМ, пропорционально нагрузке данного элемента контролируемого сервера. Схема на ОУ — аналоговый преобразователь сигнала ШИМ напряжения.

ЦАП преобразует сигнал ШИМ с амплитудой 3,3 В поступающий с Raspberry Pi в напряжение в диапазоне от 0 до 10 В. аналоговые Выходы — 1, 2 и 3 — подключены непосредственно к датчикам на панели, а входы ШИМ — 1, 2 и 3, подключенные к контроллеру.

Конструкция индикатора

Самое сложное тут не собрать схему — а распечатать красивые 3 шкалы. Вот рисунок, который можете использовать для своего устройства.

Затем вырезаете его и наклеиваете поверх родной шкалы стрелочных приборов.

Вид готового устройства

Индикаторы установлены на пластине, покрашенной серой краской. Можно встроить её в корпус компьютера, а можно оформить в виде отдельной приставки-коробки. Вся система монтируется в компактном корпусе, так что снаружи ничего, кроме стрелочных индикаторов не видно.

Все питается одним общим напряжением 5 Вольт с блока питания ПК. С одной стороны, оно питает Raspberry Pi Zero, а с другой — через преобразователь на 12 Вольт — схему аналогового генерирования напряжения управления от 0 до 10 В для стрелочников. Схема и прошивка МК не приводится — так как это уже отдельная история…