Inteligentne chłodzenie szafy rack z integracją z Home Assistant

daron060709 · Lipiec 30, 2025

Projekt powstał z potrzeby praktycznej - miał rozwiązać realny problem przegrzewania się urządzeń w zamkniętej szafie rack. Chciałem jednak, by całość była nie tylko funkcjonalna, ale też inteligentna - sterowana automatycznie i zdalnie, z możliwością ręcznego nadzoru przez Home Assistant. I udało się! System działa stabilnie, a interfejs sterowania prezentuje się profesjonalnie.

Zasada działania

W górnej części szafy rack zamontowałem dwa wentylatory 12 V, które odprowadzają nagromadzone ciepło. Ich prędkość jest sterowana sygnałem PWM z mikrokontrolera, a o intensywności pracy decydują dwa tryby:

Tryb automatyczny - mikrokontroler odczytuje temperaturę z czujnika DHT11 i wylicza wartość PWM: od 0% (poniżej 20 °C) do 100% (powyżej 35 °C),
Tryb ręczny - użytkownik może ustawić prędkość wentylatorów suwakiem (0-100%) bezpośrednio z poziomu interfejsu Home Assistant.

Wartość PWM jest widoczna również jako osobny sensor (w %) w HA. Dodatkowo dioda LED - sterowana osobnym kanałem PWM - sygnalizuje wizualnie prędkość wentylatorów: im wyższa temperatura, tym jaśniej świeci dioda, a przy niższych temperaturach lub niskiej wartości suwaka - ciemniej.

Zastosowane komponenty

Sercem układu jest ESP8266 NodeMCU z oprogramowaniem ESPHome, w pełni zintegrowanym z Home Assistantem. Do odczytu temperatury i wilgotności zastosowałem czujnik DHT11, którego dane aktualizują się co 5 sekund.

Zasilanie jest podzielone:

główny zasilacz 12 V zasila bezpośrednio dwa wentylatory,
z tej samej linii 12 V napięcie trafia do przetwornicy step-down LM2596, która obniża je do 5 V i zasila ESP.

Wentylatory i ESP mają wspólną masę, co pozwala na prawidłowe sterowanie sygnałem PWM.

Interfejs użytkownika w Home Assistant

Całość jest spięta z Home Assistantem. Własnoręcznie zaprojektowany panel zawiera:

suwak sterujący ręcznie prędkością (aktywny tylko w trybie manualnym),
przełącznik trybu pracy (AUTO / MANUAL),
czujnik temperatury i wilgotności,
czujnik PWM wentylatora (wyświetlany w %),
wizualną diodę LED, która świeci jaśniej lub ciemniej w zależności od temperatury (w trybie automatycznym) lub poziomu suwaka (w trybie manualnym).

Wszystkie dane są aktualizowane co 5 sekund, a dzięki zastosowaniu ESPHome cały system działa szybko i bezproblemowo.

Obudowa i montaż

Projekt zyskał estetykę dzięki autorskiej obudowie zaprojektowanej i wydrukowanej na drukarce 3D Bambu Lab A1 z filamentu PLA. Wydruk zapewnia trwałość, wygodny dostęp serwisowy i możliwość przykręcenia całości w odpowiednim miejscu szafy rack.

Trudności i wyzwania

Najwięcej czasu pochłonęło odpowiednie rozplanowanie zasilania. Trzeba było zachować wspólną masę dla układów i jednocześnie bezpiecznie zasilić wentylatory i mikrokontroler. Sam montaż w ciasnej szafie rack również nie był banalny - ale koniec końców, wszystko działa jak należy. System jest gotowy do rozbudowy np. o kolejne czujniki, wentylatory, alarmy czy logikę opartą o wilgotność.

Projekt w całości przygotowany przeze mnie - od koncepcji, przez montaż, po konfigurację YAML. To świetna baza do dalszego rozwoju i automatyzacji chłodzenia.

Konfiguracja ESPHome (.yaml)

esphome:
  name: wentylator

esp8266:
  board: nodemcuv2

wifi:
  ssid: "TWOJA_SIEC_WIFI"
  password: "TWOJE_HASLO_WIFI"
  ap:
    ssid: "wentylator-esp-ap"
    password: "HASLO_DO_AP"
  manual_ip: 
    gateway: 192.168.X.X
    static_ip: 192.168.X.X
    subnet: 255.255.255.0

api:
logger:
captive_portal:
ota:
  platform: esphome

globals:
  - id: pwm_wartosc
    type: float
    initial_value: '0.0'

sensor:
  - platform: dht
    pin: D2
    temperature:
      name: "Temperatura Wentylatora"
      id: temp_wentylatora
    humidity:
      name: "Wilgotność Wentylatora"
    model: DHT11
    update_interval: 5s

  - platform: template
    name: "PWM Wentylatora [%]"
    lambda: |-
      return id(pwm_wartosc) * 100.0;
    update_interval: 5s
    unit_of_measurement: "%"
    accuracy_decimals: 0

switch:
  - platform: template
    name: "Tryb Automatyczny"
    id: tryb_auto
    optimistic: true
    restore_mode: RESTORE_DEFAULT_OFF

output:
  - platform: esp8266_pwm
    id: fan_pwm
    pin: D1
    frequency: 25000 Hz
    inverted: false

  - platform: esp8266_pwm
    id: led_pwm
    pin: D3
    frequency: 1000 Hz
    inverted: false

number:
  - platform: template
    name: "Sterowanie Wentylatorem"
    id: pwm_manual
    min_value: 0
    max_value: 100
    step: 1
    initial_value: 0
    optimistic: true
    on_value:
      then:
        - if:
            condition:
              switch.is_off: tryb_auto
            then:
              - lambda: |-
                  float val = x / 100.0;
                  id(pwm_wartosc) = val;
                  id(fan_pwm).set_level(val);

interval:
  - interval: 5s
    then:
      - lambda: |-
          id(led_pwm).set_level(id(pwm_wartosc));
  - interval: 5s
    then:
      - if:
          condition:
            switch.is_on: tryb_auto
          then:
            - lambda: |-
                float temp = id(temp_wentylatora).state;
                float pwm;
                if (temp < 20.0) pwm = 0.0;
                else if (temp > 35.0) pwm = 1.0;
                else pwm = (temp - 20.0) / 15.0;
                id(pwm_wartosc) = pwm;
                id(fan_pwm).set_level(pwm);