带电流表的文件服务器

为了更好地理解，文件服务器电路由以下组件组成。

- 高容量（5V/5.2A、12V/2.0A）两通道开关电源单元，为RPI和5.25英寸HDD的运行提供电力

- 5.25英寸HDD通过SATA与RPI连接至USB接口模块

- 由于 5.25 英寸硬盘需要 12V 电源来运行盘片电机，需要 5V 电源来激活硬盘控制器板，因此需要两种不同电压的电源

- RPI 3B+安装Linux操作系统并支持Samba文件系统服务与PC连接

- 使用Windows资源管理器程序，可以通过网络连接存储访问4TB硬盘，目录链接如“\\192.168.0.3\pi”

当连接到 PRI 的 4TB HDD 作为网络存储连接时，可以像集成到 PC 中的本地存储一样操作 HDD 中存储的所有目录和数据。

虽然上述电路中的 INA219 电流表使用了 16x2 LCD，但本次项目中使用了 4 位 7 段显示器。

但电流表电路的操作方案是相同的。

当 INA219 传感器嵌入电源的正极 (+) 端子时，会感测到热线（正极端子）中流动的电流，并将捕获的数据通过 I2C 通信线传输到 Arduino pro-mini 板。

由于我只对电流值感兴趣，因此当前流动的电流水平在 4 位 7 段显示屏上显示为 mA（0000mA ~ 9999mA/9.9A）。

由于使用共阳极类型的7段模块，Arduino中存储的草图程序处理来自INA219的感测数据，以在7段显示器上正确显示mA值。

我将在下面的另一步骤中解释sketch程序的运行逻辑。

文件服务器的主要部分由下面列出的许多组件组成。

- 2通道开关电源（UP50DAC：5V/5.2A、12V/2.0A）

- 希捷 IRONWOLF 4TB SATA 硬盘 7200rpm

- SATA转USB 3.0硬盘接口线（HDD接口控制器，12V和5V电源输入）支持3Gbps传输速率

- 带冷却风扇电路的Raspberry Pi 3B+控制器板（更多详细信息请参阅之前的说明）

- 设备机箱用PCB、电源开关、插座及电缆、亚克力板

电流表电路由以下部分组成。

- Arduino pro-mini 5V 16MHz 板

- INA219 电流传感器分线板（5V，I2C 接口）

- 共阳极4位7段显示器

- 通用PCB，杜邦电缆线

外壳方面，所有电子元件安全、厚（5T底面、3T盖）亚克力板和4mm金属支架用螺栓和螺母紧固固定。

当您查看步骤 1 - 原理图时，7 段连接到 Arduino，具有 4 条控制线（Arduino 引脚 9 ~ 引脚 12）和 7 条数据线（Arduino 引脚 2 ~ 引脚 8）。

由于七段模块的 4 个数字共用 7 根数据线，因此每个数字应以很短的周期（如 5ms ~ 10ms）连续显示。

当连续执行简短连续的数字显示时，7 段显示器上稳定显示 4 位数字，如上图所示。

这是一种视觉技巧，广泛用于播放由许多图片帧组成的很长的电影。

当您查看中间的图片时，您可以了解共阳极型七段显示器的工作原理。

为了正确显示数字，应正确配置 7 条数据线的电压状态，如下所示的草图代码。

void disp_4() {

digitalWrite(pinA, HIGH);

digitalWrite(pinB, LOW);

digitalWrite(pinC, LOW);

digitalWrite(pinD, HIGH);

digitalWrite(pinE, HIGH);

digitalWrite(pinF, LOW);

digitalWrite(pinG, LOW);

}

例如，通过如上设置各数据线电压，在7段上显示数字4。

另外，为了在最右边的位置显示数字 4，应执行以下草图代码。

void ON_1th() {

digitalWrite(D1, LOW);

digitalWrite(D2, LOW);

digitalWrite(D3, LOW);

digitalWrite(D4, HIGH);

}

在4条控制线中，只有D4（Arduino PIN 9）电压电平变为高电平（5V）以启用7段的最右边位置。

假设当前流动的电流水平为 1234mA，则使用模 (%) 运算符计算最左边的数字（十进制 1000 值），如下所示。

- 首先电流值（1234mA）除以1000

- 然后除法运算的时间值变为 1

- 然后通过模(1%10)数学运算得到余数

- 最后可以得到小数点第1000位值1

如果您查看模运算符的计算方案，您可以了解如何计算每个数字，

欲了解更多详细信息，请查看此步骤所附的草图程序。

当您将草图代码与上面的流程图进行比较时，也许您可​​以轻松理解4位7段显示屏上显示的总体电流值。

由于显示的电流水平仅通过 5V 电源线测量，因此显示值并不显示从开关电源模块流出的所有电流。

但所有主要耗电电路均连接至5V电源线（12V电源仅用于驱动硬盘盘片电机），显示的电流值可以视为文件服务器电路的主要耗电结果。

正如您在下面的视频中看到的，当 RPI 启动并初始化 HDD 以进行连接时，最大功耗达到约 1200mA (1.2A)。

当使用大量存储访问命令（例如从其他 RPI 服务器运行 scp –r 命令）时，有时可以流过约 1.8A 的电流。

但RPI和HDD的总电流使用量并未超过2.0A水平。

最后，我可以看到在严重过载的情况下 RPI 消耗了多少电流。