Smart Fan Controller · ESP32-S3 Server Fan Control

功能特性

为服务器机柜而设计

从传感器采集到云端联动，覆盖风扇控制全链路。

🌡️

多源温度感知

BME280 板载（温湿度气压）+ DS18B20 远程探头（1-Wire，最多4个）+ ESP32 内部温度 + GPU/CPU（Go Agent via nvidia-smi + /proc）

🌀

4路独立风扇控制

25 kHz PWM 精准调速（Intel 4Pin 规范），PCNT 硬件脉冲计数转速反馈，停转检测（RPM<200 持续3秒告警），软启动防电流冲击。

📈

智能风扇曲线

固定查表（LUT）线性插值 + PID 自适应双模式。Kp/Ki/Kd 可配置，Anti-windup 积分饱和保护，紧急模式（超过 80°C 全速）。

⚡

电源监控与保护

12V / 5V / 3.3V 实时 ADC1 采样（100kΩ+20kΩ 安全分压）。PTC 保险丝 + 肖特基防反接 + TVS ESD 保护 + 断电保护电容。

🌐

Web 实时控制台

React + Node.js + WebSocket 2秒推送。温度仪表 · 风扇滑块 · LUT曲线可视化编辑 · PID参数 · 历史趋势图 · CSV导出 · OTA触发。

🏠

Home Assistant 集成

MQTT Discovery 自动创建 11个传感器实体 + 2路风扇控制 + 4个告警二进制传感器，无需自定义集成，兼容所有支持 MQTT Discovery 的平台。

🔄

安全 OTA 固件更新

HTTPS 下载 + TLS 证书验证 + 3阶段确认回滚（启动30s / 网络2min / MQTT5min）。MQTT 和 USB-CDC 双触发，无需物理接触设备。

🖥️

Go Linux Agent

单一二进制，systemd 自启动。nvidia-smi GPU 监控（无 GPU 优雅降级）+ /proc 系统采集（CPU/内存/磁盘/负载）。USB-CDC 双向串口中继。

🔌

SATA 直取供电

服务器 SATA 15Pin 电源接口，5V → AMS1117-3.3V LDO，12V 直供风扇（2A 走线）。自包含，无需额外电源适配器。

系统架构

全栈通信链路

ESP32-S3 固件 → MQTT Broker → Go Agent + Web APP + Home Assistant，一条总线连接所有节点。

┌──────────────────────────────── 服务器机柜 ────────────────────────────────┐
│                                                                             │
│  ┌────────────────────────────┐   USB-CDC    ┌──────────────────────────┐  │
│  │    ESP32-S3-N16R8 (固件)    │ ◄──────────► │  Go Agent (Linux)        │  │
│  │                            │              │                          │  │
│  │  4× 25kHz PWM  风扇控制     │    MQTT      │  · nvidia-smi  GPU 监控  │  │
│  │  4× PCNT  Tach 转速反馈     │ ◄──────────► │  · /proc  系统采集        │  │
│  │  BME280   温湿度气压         │              │  · systemd 服务自启动     │  │
│  │  DS18B20  远程温度探头       │              └──────────────────────────┘  │
│  │  12V/5V/3.3V 电源监控       │                                             │
│  │  WS2812B  RGB 状态 LED      │                                             │
│  └────────────────────────────┘                                             │
│              │  SATA 15Pin (12V + 5V)                                       │
└──────────────┼──────────────────────────────────────────────────────────────┘
               │ WiFi ─── MQTT Broker (Mosquitto)
               │                   │
         ┌─────┴──────┐   ┌────────┼────────┐   ┌──────────────────┐
         │  Web APP   │   │  Home  │        │   │  其他 MQTT 客户端 │
         │ React+Node │   │ Assist.│ +auto  │   │  Node-RED / 脚本  │
         └─────┬──────┘   └────────┴────────┘   └──────────────────┘
               └── WebSocket → Dashboard · Fans · Alerts · History

硬件规格

专为服务器设计的 PCB

80×60mm 双层 FR4，嘉立创可打样，SATA 供电即插即用。

模块	规格	备注
主控	ESP32-S3-N16R8	16MB Flash + 8MB PSRAM，原生 USB-OTG
风扇接口	4× 4Pin PWM	25 kHz Intel 规范，SATA 12V 直供（2A 走线）
电平转换	74AHCT125	3.3V→5V PWM；Tach 5V→3.3V 分压
环境传感器	BME280	I2C，温度/湿度/气压，Bosch int64_t 补偿
温度探头	DS18B20 ×2	1-Wire，CRC8 校验，最多4个并联
状态 LED	WS2812B-2020	3.3V 供电（逻辑兼容），RMT 驱动
供电	SATA 15Pin	5V→AMS1117-3.3（SOT-223）；12V 直供风扇
PCB	80×60mm	双层 FR4，嘉立创标准工艺，Gerber 已生成

快速开始

三步启动系统

从零到运行整套系统，约30分钟（不含焊接）。

烧录固件 & WiFi 配网

# 编译并烧录 cd firmware && idf.py set-target esp32s3 && idf.py build idf.py -p /dev/ttyACM0 flash monitor # 长按配网键 3s → 连 FanCtrl-XXXX → 192.168.4.1 完成配网

部署 Go Agent（服务器）

cd agent && make build sudo bash install.sh sudo nano /etc/smart-fan-agent/config.yaml sudo systemctl start smart-fan-agent

Web 控制台

cd web/backend && npm install && npm start cd web/frontend && npm install && npm run dev # → http://localhost:5173

Smart FanController

为服务器机柜而设计

全栈通信链路

专为服务器设计的 PCB

三步启动系统

使用的开源技术

Smart Fan
Controller