Sheloil.ru

Шелл Оил
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Как сделать простой регулятор оборотов, скорости вращения для компьютерного вентилятора, кулера

Как сделать простой регулятор оборотов, скорости вращения для компьютерного вентилятора, кулера.

Компьютерный вентилятор для схемы регулировки оборотовКомпьютерные вентиляторы могут быть полезны не только внутри компьютера. Допустим я использую такой вентилятор (размерами 120 на 120 мм, 12 В и 350 мА) для быстрой разморозки своего мини холодильника, а также его вполне хватает для проветривания небольшого помещения, после того как надымил паяльником. Хотя когда такие вентиляторы питаешь от их стандартного напряжения 12 вольт они издают относительно большой шум. Да и не всегда нужны их максимальные обороты вращения. Порой данного кулера хватает и при пониженной мощности. Но чтобы это сделать нам понадобится весьма простая схема (что приведена ниже на рисунке), которая позволит регулировать частоту вращения, его скорость, обороты.

Как сделать простой регулятор оборотов, скорости вращения для компьютерного вентилятора

Для бывалых электронщиков и радиотехников эта простая схема ясна и понятна, так что буду пояснять ее работы, принцип действия для новичков. Одно дело когда собрал схему, включил, и пусть себе работает. Другое же дело, когда знаешь как она функционирует, и при желании можно ввести свои какие-нибудь изменения и дополнения к имеющейся схеме.

Итак, сама схема регулятора оборотов компьютерного вентилятора состоит всего из трех деталей, а именно это биполярный транзистор типа КТ817 с любым буквенным индексом, переменного резистора на 1 ком и постоянного резистора, который желательно подобрать наиболее подходящий. Транзистор включен по схеме с общим коллектором (называемым также эмиттерным повторителем), а это значит что он усиливает только ток, при том усиления по напряжению не происходит.

Между коллектором и эмиттером стоит делитель напряжения, состоящий из двух резисторов (переменного и постоянного). Как известно, биполярный транзистор имеет три вывода, это эмиттер, коллектор и база. Переход между базой и эмиттером считается управляющим, а переход между коллектором и эмиттером считается силовым. Так вот, в изначальном состоянии (когда никакого напряжения к схеме не приложено) переход коллектор-эмиттер закрыт, он через себя ток не пропускает, его проводимость в этом состоянии имеет бесконечно большое значение (проще говоря имеет бесконечно большое сопротивление). Но вот когда мы на управляющий переход подадим напряжение более 0,6 вольт, этот силовой переход (коллектор-эмиттер) постепенно начинает открываться. И чем больше мы пропустим тока через управляющий переход, тем больше тока сможет пройти через силовой переход.

переменный резистор в схеме регулятора скорости вращения кулераИменно от переменного резистора R1 зависит будет ли силовой переход закрыт (при этом вентилятор вращаться не будет) или же будет он полностью открыт (при этом кулер будет иметь максимальные обороты своего вращения). Естественно, чем больше мы выкрутим ручку переменного резистора, тем сильнее или медленнее будет вращаться наш компьютерный вентилятор (в зависимости в какую сторону мы будем вращать ручку). Но зачем нужен еще одни постоянные резистор R2 ? Дело в том что у переменного резистора имеется некоторая «мертвая зона», находясь в которой вращение ручки не на что не будет влиять (кулер будет стоять на месте). Это происходит из-за того, что транзистор начинает открываться только при напряжении более 0,6 вольт. До этого напряжения с транзистором ничего не происходит.

резистор для мертвой зоны в схеме регулятора оборотов компьютерного вентилятораИ вот чтобы напряжение от 0 до 0,6 вольт убрать с переменного резистора мы и вводим в схему постоянный резистор. Именно он возьмет на себя это самое низкое напряжение «мертвой зоны». В итоге переменный резистор будет работать от максимальных оборотов вентилятора до минимальных. Постоянный резистор R2 нужно подбирать. Лучше вначале вместо него поставить подстроечный резистор с сопротивлением около 470 ом. После того как мы подберем нужное сопротивление «мертвой зоны» можно будет ставить и постоянный, до этого подобранным сопротивлением. Оно будет примерно около 100-300 ом.

Читайте так же:
Двигатель k7ja700 регулировка клапанов

Транзистор кт817 в схеме регулятора оборотов кулера от компаЧто касается самого транзистора. В этой схеме я поставил КТ817. У него максимальный ток, который может пройти через коллектор-эмиттерный переход равен до 3 ампер. Рассеиваемая мощность без радиатора до 1 ватта, а с наличием охлаждающего радиатора эта мощность уже увеличивается аж до 25 ватт. Можно поставить любой другой биполярный транзистор с n-p-n проводимостью, у которого ток коллектор-эмиттер будет больше того, что будет проходит при использовании конкретного вентилятора. Ну, и рассеиваемая мощность должна быть не меньше той, что будет выделяться при конкретном вентиляторе.

Ну, а сама схема работает достаточно просто. Когда мы крутим ручку переменного резистора в сторону уменьшения оборотов вентилятора, то лишнее напряжение отводится на эту транзисторную схему. Проще говоря, лишнюю электрическую мощность на себя забирает эта схема, превращая ее в тепло, которое рассеивается на транзисторе и радиаторе. К сожалению, это является недостатком данной схемы. Ведь при этом не о какой экономии электроэнергии говорить не приходится. Если это для вас важно, то тогда нужно использовать схемы понижающих DC-DC преобразователей, у который с экономией дело обстоит гораздо лучше.

Как изменить скорость вращения кулера?

skorost kulera speedfan biosКулер – важный элемент системы охлаждения системного блока, предотвращающий перегрев основных компонентов. Однако иногда вентилятор работает излишне интенсивно, производя лишний шум . Давайте посмотрим, как изменить скорость вращения кулера, используя программы Speedfan и встроенные средства BIOS , чтобы отрегулировать уровень производимого шума.

Использование программы SpeedFan

Программа для регулировки скорости кулера SpeedFan является наиболее известной утилитой, с помощью которой пользователи управляют работой вентилятора. Распространяется она по бесплатной лицензии, к тому же имеет русскоязычный интерфейс, который можно включить в разделе « Options ».

optoins speedfan kuler

Важно! Чтобы вы могли управлять кулером, он должен быть подключен к материнской плате через 3- pin разъем. Если у вас несколько вентиляторов, и питаются они напрямую от блока питания, то их нужно обязательно переключить, иначе увеличить скорость кулера или уменьшить её не получится.

3-pin razjem kuler

Утилита предоставляет множество функция для управления компонентами компьютера, но мы остановимся конкретно на работе с кулером:

  1. Обратите внимание на пункт « CPU 0 Fan » – в нём отражена скорость вращения кулера процессора.
  2. Внизу вы видите несколько полей с процентными показателями. Вам нужно отыскать то поле, которое отвечает за кулер. Делается это так: вы поочередно меняете значение каждого из полей до 50-70% и смотрите, когда в пункте « CPU 0 Fan » начинает падать количество оборотов.
  3. С помощью найденного поля снизьте скорость вращения, чтобы кулер начал работать тише. Не забывайте проверять температуру процессора; если вентилятор будет недостаточно охлаждать чип, он перегреется.

speed skorost kulera

Подобным образом можно отрегулировать скорость всех кулеров, подключенных к материнской плате. Можно использовать более гибкий вариант настройки и указать не конкретное значение, а диапазон интенсивности вращения вентилятора.

avtoizmeneniye skorosti kulera speedfan

  1. Нажмите кнопку «Конфигурация».
  2. Перейдите на вкладку «Скорости».
  3. Выберите строку, которая отвечает за скорость вращения нужного вам вентилятора.
  4. Поставьте отметку «Автоизменение» и установите максимальное и минимальное значение.
  5. Вернитесь в главное окно утилиты и отметьте функцию «Автоскорость вентиляторов» (она находится под кнопкой «Конфигурация»).

avtospeed speedfan

Скорость вращения лопастей должна уменьшиться, шум от кулера – снизиться. Не забывайте следить за температурой процессора в строке « CPU ». Если она превышает 70 градусов, запускайте кулер на полную мощность.

Использование средств BIOS

Регулировку скорости вращения вентилятора можно производить и без использования специальных утилит. Все необходимые для выполнения этого действия инструменты есть в базовой системе ввода-вывода; чтобы ими воспользоваться, нужно лишь знать, как в БИОСе настроить скорость кулера.

Этот способ может показаться сложным начинающим пользователям, которые никогда не работали с BIOS . Поэтому если вы не уверены в своих знаниях, лучше остановиться выбор на Speedfan .

Читайте так же:
Регулировка противотуманки на лачетти

Изменение скорости кулера производится путем активации определенных функций в BIOS и установки пороговых температурных значений, при достижении которых вентилятор запускается или отключается (если есть такая возможность).

Главный недостаток этого способа – необходимость активации нескольких утилит, название и количество которых меняется в зависимости от версии BIOS , модели материнской платы и поколения процессора. Например, для чипа Intel Core вам нужно активировать утилиты AI Quiet и Intel SpeedStep, которые автоматически снижают интенсивность работы вентилятора при низкой температуре процессора.

speedstep skorost kulera bios

Сложность еще и в том, что все параметры приходится настраивать вручную, плюс иногда необходимо менять их «на лету», если условия работы компьютера становятся другими. Придется каждый раз заходить в BIOS и заново регулировать настройки, включая/выключая утилиты, поэтому для решения вопроса, как регулировать скорость кулера, лучше всё-таки выбрать утилиту SpeedFan .

Автоматическая регулировка оборотов кулера 3-pin или реобас своими руками

Сразу скажу, что обзор не планировался и фото делались на утюг, так что качество будет соответствующее. Но я посчитал, что данный обзор может быть полезен и пересилив себя – сел писать. Так же предупреждаю, что мои познания в мире радиодеталей находятся на, скажем так, очень низком уровне.

Началось все с того, что я решил я перейти на дешевую, и в то же время производительную, платформу 2011-v3 с минимальными финансовыми вложениями. До этого сидел платформе AM3 с Phenom II X4.
При изучении рынка китайских материнских плат была выбрана самая дешевая, четырехканальная мать X99z v102, она же Machinist x99, Kllisre x99 и т.д. На этой плате всего 2 разъема для кулера – один 4 pin, и один 3 pin.



Принцип работы его такой – с материнской платы он берет сигнал ШИМ, а от кулера, подключённого в красный разъем, передает показания датчика оборотов. ШИМ сигнал разветвлен на все разъёмы разветвителя, а питание 12 вольт и земля берется с разъёма Molex.

Все кулеры кроме процессорного у меня 3 pin и как известно совместимы с 4 pin разъёмами, только без регулировки вращения. Все было бы хорошо, если бы не увеличения шума кулеров.

Как оказалось, прошлая материнка от Gigabyte, возможно и не регулировала обороты трёхпиновых кулеров, но они не молотили на ней на полную мощность.
Например, кулер на передней стенке корпуса всегда работал на 1200 оборотах — почти бесшумно, и я думал, что это его максимальные обороты. Но на новой материнке он начал молотить на более чем 2 тыс. оборотах и издавая очень некомфортный шум.

Начал смотреть цены на 4 pin кулеры и скажу честно – они мне не понравились). Потом решил купить реобас, но с ручной регулировкой оборотом меня не устраивали, а те которые регулируют обороты по термодатчику, с необходимостью разместить его в корпусе ПК, в основном имели один разъем для кулера.

Далее великий и могучий Гугл выдал мне много интересных статей, на запрос «Как регулировать обороты 3 pin кулера» и было решено сделать реобас на основе разветвителя, купленного ранее и полевого транзистора.

Транзистор был выбран n-канальный IRLZ34NPBF — Даташит, так как он показался мне наиболее подходящим из того что было в наличии у нас в городе, резисторы у меня были.

Вроде больше ничего и не нужно по тем схемам, что я находил ранее, но уже при сборке случайно прочитал про индуктивную нагрузку для транзисторов и что нужно ставить защитный диод. Хорошо, что были в наличии диоды Шоттки — 1N5819, так как собирал я это все ночью и растягивать на несколько дней не хотелось.
Схема по которой ориентировался при сборке

Читайте так же:
Фольксваген б3 клапан регулировки холостого хода

Приступаем к сборке:

1. Выпаиваем конденсатор и перерезаем земляную дорожку, в ее разрыв мы будем впаивать транзистор

2. Впаиваем транзистор по такой схеме:
1) Сток — к минусовому контакту на месте конденсатора.
2) Исток – к минусу разъёма Мolex (любой из двух средних контактов)
3) Затвор через резистор к контакту с ШИМ сигналом, это 4 контакт кулерного разъёма.
Я впаял резистор на 330 ом, в разных схемах видел от 100 ом до 10 кОм.

3. Далее нюанс.
Если процессорный кулер у вас 4 pin вам нужно перерезать минус, идущий к красному разъёму и кинуть его в обход транзистора, если 3 pin — ничего делать не нужно.


4. Паяем Диоды катодом к плюсу, а анодом к минусу.
Возможно можно обойтись одним мощным диодом в такой сборке, надеюсь в комментариях напишут

Вот и все, теперь подключаем разветвитель к молексу блока питания и комплектным проводом к процесорному разъему 4 pin на материнской плате. Процессорный кулер подключаем в красный разъем разветвителя.
К остальным разъемам подключаем свои 3-pin кулеры, можно и 2-pin, так как они тоже прекрасно регулируются по такой схеме.

У меня все кулеры стартуют нормально, обороты регулируются в зависимости от температуры процессора. В простое работают безшумно на минимальных оборотах, а при нагрузке в полную мощность.
Если у вас какой-то кулер не стартует, то добавьте в схему, после транзистора, конденсатор микрофарад на 100.

Введение

Компактные электрические вентиляторы, благодаря невысокой цене, используются для охлаждения оборудования уже больше полувека. Тем не менее только в последние годы технологии управления вентиляторами стали значительно развиваться. В этой статье описано как и почему это развитие имело место быть и предложены некоторые полезные решения для разработчиков.

Тепловыделение и охлаждение

Один из трендов электроники — это создание компактных устройств, обладающих богатой функциональностью. Поэтому большинство электронных компонентов приобретают все меньшие размеры. Один из очевидных примеров — современные ноутбуки. Толщина и вес ноутбуков значительно уменьшается, но потребляемая мощность остается прежней или увеличивается. Другой пример — проекционные системы и телевизионные ресиверы.

В ноутбуках большая часть тепла выделяется процессором, в проекторе — источником света. Это тепло необходимо бесшумно и эффективно удалять из системы. Самый тихий способ избавления от тепла — это использование пассивных охлаждающих компонентов, таких как радиаторы или тепловые трубки. Однако для многих популярных пользовательских устройств такой способ неэффективен и дорог.

Другой способ удаления тепла — это активное охлаждение с использованием вентиляторов, создающих поток воздуха вокруг нагревающихся компонентов. Однако вентилятор являются источником шума и, кроме того, увеличивает суммарное энергопотребление устройства, что может быть критично при питании от аккумулятора. Также добавление вентилятора увеличивает количество механических компонентов в системе, что отрицательно сказывается на надежности изделия.

Контроль скорости вращения вентилятора позволяет уменьшить описанные недостатки. Поскольку запуск вентилятора на меньших оборотах снижает шум и энергопотребление и увеличивает срок его службы.

Существует несколько типов вентиляторов и способов их контроля. Один из вариантов классификации вентиляторов может быть таким:

1. 2-х проводные вентиляторы
2. 3-х проводные вентиляторы
3. 4-х проводные вентиляторы

Методы управления вентиляторами, обсуждаемые в этой статье, такие:

1. управление отсутствует
2. on/ff управление
3. линейное управление
4. низкочастотная широтно-импульсная модуляция (ШИМ, PWM)
5. высокочастотное управление

Типы вентиляторов

2-х проводные вентиляторы имеют только выводы питания — плюс и земля. В 3-х проводных вентиляторах добавляется тахометрический выход. На этом выходе присутствует сигнал, частота которого пропорциональна скорости вращения вентилятора. 4-х проводные вентиляторы, помимо выводов питания и тахометрического выхода, имеют вход управления. На этот вход подается ШИМ сигнал и ширина импульса этого сигнала определяет скорость вращения вентилятора.

Читайте так же:
Регулировка инжектора дэу нексия

2-х проводными вентиляторами можно управлять регулируя напряжение питания или скважность ШИМ сигнала. Однако без тахометрического сигнала невозможно понять на сколько быстро вентилятор вращается. Такая форма управления скоростью вращения вентилятора называется открытым контуром (open-loop).

3-х проводными вентиляторами можно управлять аналогичным образом, но в этом случае у нас есть обратная связь. Можно анализировать тахосигнал и устанавливать требуемую скорость. Такая форма управления называется закрытым контуром (closed-loop).

Если управлять вентилятором регулируя напряжение питания, тахосигнал будет иметь форму меандра. И в этом случае тахосигнал будет всегда валидным, пока на вентиляторе есть напряжение. Такой сигнал показан на рисунке 1 (ideal tach).

При управлении вентилятором с помощью ШИМ — ситуация сложнее. Тахометрический выход вентилятора обычно представляет собой открытый коллектор. Поэтому тахосигнал будет валидным только при наличии напряжения на вентиляторе (on фаза ШИМ сигнала), а при отсутствии (off фаза) он будет подтягиваться к высокому логическому уровню. Таким образом тахосигнал становится «порубленным» управляющим ШИМ сигналом и по нему уже нельзя достоверно определять скорость вращения. Этот сигнал показан на рисунке 1 (tach).

Рисунок 1. Идеальный тахосигнал и тахосигнал при внешнем ШИМ управлении.

Для решения данной проблемы, необходимо периодически включать вентилятор на такой отрезок времени, который позволит получить несколько достоверных циклов тахосигнала. Такой подход реализован в некоторых контроллерах фирмы Analog Device, например в ADM1031 и ADT7460.

4-х проводные вентиляторы имеют ШИМ вход, который управляет коммутацией обмоток вентилятора к плюсовой шине источника питания. Такая схема управления не портит тахосигнал, в отличии от стандартной, где используется внешний ключ и коммутируется отрицательная шина. Переключение обмоток вентилятора создает коммутационный шум. Чтобы «сдвинуть» этот шум за пределы звукового диапазона частоту ШИМ сигнала обычно выбирают больше 20 кГц.

Еще одно преимущество 4-х проводных вентиляторов — это возможность задания низкой скорости вращения — до 10% от максимальной скорости. На рисунке 2 показана разница между 3-х и 4-х проводными вентиляторами.

Рисунок 2. 3-х и 4-х проводные вентиляторы

Управление вентилятором

Управление отсутствует

Простейший метод управления вентилятором — отсутствие какого-либо управления вообще. Вентилятор просто запускается на максимальной скорости и работает все время. Преимущества такого управления — гарантированное стабильное охлаждение и очень простые внешние цепи. Недостатки — уменьшение срока службы вентилятора, максимальное энергопотребление, даже когда охлаждение не требуется, и непрерывный шум.

On/off управление

Следующий простейший метод управления — термостатический или on/off. В этом случае вентилятор включается только тогда, когда требуется охлаждение. Условие включения вентилятора устанавливает пользователь, обычно это какое-то пороговое значение температуры.

Подходящий датчик для on/off управления — это ADM1032. Он имеет выход THERM, который управляется внутренним компаратором. В нормальном состоянии на этом выходе высокий логический уровень, а при превышении порогового температурного значения он переключается на низкий. На рисунке 3 показан пример цепи с использованием ADM1032.

Рисунок 3. Пример on/off управления

Недостаток on/off контроля — это его ограниченность. При включении вентилятора, он запускается на максимальной скорости вращения и создает шум. При выключении он полностью останавливается и шум тоже прекращается. Это очень заметно на слух, поэтому с точки зрения комфорта такой способ управления далеко не оптимальный.

Линейное управление

При линейном управлении скорость вращения вентилятора изменяется за счет изменения напряжения питания. Для получения низких оборотов напряжение уменьшается, для получения высоких увеличивается. Конечно, есть определенные границы изменения напряжения питания.

Рассмотрим, например, вентилятор на 12 вольт. Для запуска ему требуется не меньше 7 В и при этом напряжении он, вероятно, будет вращаться с половинной скоростью от своего максимального значения. Когда вентилятор запущен, для поддержания вращения требуется уже меньшее напряжение. Чтобы замедлить вентилятор, мы можем понижать напряжение питание, но до определенного предела, допустим, до 4-х вольт, после чего вентилятор остановится. Эти значения будут отличаться в зависимости от производителя, модели вентилятора и конкретного экземпляра.

Читайте так же:
Регулировка клапанов ман 02876 loh2

5-и вольтовые вентиляторы позволяют регулировать скорость вращения в еще меньшем диапазоне, поскольку их стартовое напряжение близко к 5 В. Это принципиальный недостаток данного метода.

Линейное управление вентилятором можно реализовать на микросхеме ADM1028. Она имеет управляющий аналоговый выход, интерфейс для подключения диодного температурного датчика, который обычно используется в процессорах и ПЛИС, и работает от напряжения 3 — 5.5 В. На рисунке 4 показан пример схемы для реализации линейного управления. Микросхема ADM1028 подключается ко входу DAC.

Рисунок 4. Схема для реализации линейного управления 12-и вольтового вентилятора

Линейный метод управления тише, чем предыдущие. Однако, как вы могли заметить, он обеспечивает маленький диапазон регулировки скорости вращения вентилятора. 12-и вольтовые вентиляторы при напряжении питания от 7 до 12 В, позволяют устанавливать скорость вращения от 1/2 от максимума до максимальной. 5-и вольтовые вентиляторы при запуске от 3,5 — 4 В, вращаются практически с максимальной скоростью и диапазон регулирования у них еще меньше. Кроме того, линейный метод регулирования не оптимален с точки зрения энергопотребления, потому что снижение напряжения питания вентилятора выполняется за счет рассеяния мощности на транзисторе (смотри рисунок 4). И последний недостаток — относительная дороговизна схемы управления.

ШИМ управление

Наиболее популярный метод управления скоростью вращения вентилятора — это ШИМ управление. При таком методе управления вентилятор подключается к минусой шине питания через ключ, а на управляющий вход ключа подается ШИМ сигнал. В данном случае к вентилятору всегда приложено либо нулевое, либо рабочее напряжение питания и не возникает таких энергопотерь, как при линейном методе управления. На рисунке 5 показана типовая схема реализующая ШИМ управление.

Рисунок 5. ШИМ управление.

Преимущество данного метода управления — простота реализации, дешевизна, эффективность и широкий диапазон регулирования скорости вращения. Однако недостатки у этого метода тоже есть.

Один из недостатков ШИМ управления — это «порча» тахосигнала. Этот недостаток можно устранить, используя так называемую pulse stretching технику, то есть удлиняя импульс ШИМ сигнала на несколько периодов тахосигнала. Конечно, при этом скорость вращения вентилятора может немного увеличится. На рисунке 6 показан пример.

Рисунок 6. Удлинение импульса для получения информации о скорости вращения.

Другой недостаток ШИМ управления — это коммутационный шум. Во-первых коммутация индуктивной нагрузки вызывает появление помех в цепях питания, во-вторых может возникать акустический шум — пищание, жужжание. Электрические шумы подавляют фильтрами, а для борьбы с акустический шумом частоту ШИМ сигнала поднимают до 20 кГц.

Также стоит снова упомянуть о 4-х проводных вентиляторах, в которых схема управления уже встроена. В таких вентиляторах коммутируется плюсовая шина питания, что помогает избежать проблем с тахосигналом. Одна из микросхем, предназначенных для реализации ШИМ управления 4-х проводными вентиляторами, — это ADT7467. Условная схема приведена на рисунке 7.

Рисунок 7. Схема ШИМ управления 4-х проводным вентилятором

Заключение

Подводя итоги можно сказать, что наиболее предпочтительный метод управления вентилятором — это высокочастотное ШИМ управление, реализованное в 4-х проводных вентиляторах. При таком управлении отсутствует акустический шум, значительные энергопотери и проблемы с тахосигналом. Кроме того, он позволяет менять скорость вращения вентилятора в широком диапазоне. Схема ШИМ управления с коммутацией отрицательной шины обладает практически теми же достоинствами и является более дешевой, но портит тахосигнал.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector