Як відбувається керування швидкістю обертання вентилятора? Простий регулятор швидкості обертання вентилятора Регулюємо оберти 6 кулер схема
Швидкодія сучасного комп'ютера досягається досить високою ціною - блок живлення, процесор, відеокарта часто потребують інтенсивного охолодження. Спеціалізовані системи охолодження коштують дорого, тому на домашній комп'ютерзазвичай ставлять кілька корпусних вентиляторів та кулерів (радіаторів із прикріпленими до них вентиляторами).
Виходить ефективна та недорога, але найчастіше шумна система охолодження. Для зменшення рівня шуму (за умови збереження ефективності) потрібна система керування швидкістю обертання вентиляторів. Різного роду екзотичні системи охолодження не розглядатимуться. Необхідно розглянути найпоширеніші системи повітряного охолодження.
Щоб шуму при роботі вентиляторів було менше без зменшення ефективності охолодження, бажано дотримуватись наступних принципів:
- Вентилятори великого діаметра працюють ефективніше, ніж малі.
- Максимальна ефективність охолодження спостерігається у кулерів із тепловими трубками.
- Чотириконтактні вентилятори краще, ніж триконтактні.
Основних причин, через які спостерігається надмірний шум вентиляторів, може бути тільки дві:
- Погане мастило підшипників. Усувається чищенням та новим мастилом.
- Двигун обертається надто швидко. Якщо можливе зменшення цієї швидкості за збереження допустимого рівня інтенсивності охолодження, слід це зробити. Далі розглядаються найбільш доступні та дешеві способи керування швидкістю обертання.
Способи керування швидкістю обертання вентилятора
Повернутись до змісту
Перший спосіб: перемикання в BIOS функції, що регулює роботу вентиляторів
Функції Q-Fan control, Smart fan control і т.д. материнських платзбільшують частоту обертання вентиляторів при зростанні навантаження і зменшують при її падінні. Необхідно звернути увагу на метод такого управління швидкістю вентилятора на прикладі Q-Fan control. Необхідно виконати послідовність дій:
- Увійти до BIOS. Найчастіше для цього потрібно перед завантаженням комп'ютера натиснути клавішу Delete. Якщо перед завантаженням у нижній частині екрана замість напису Press Del to enter Setup з'являється пропозиція натиснути іншу клавішу, зробіть це.
- Відкрити розділ «Power».
- Перейти на рядок Hardware Monitor.
- Замінити на "Enabled" значення функцій CPU Q-Fan control та Chassis Q-Fan Control у правій частині екрана.
- У рядках CPU і Chassis Fan Profile, що з'явилися, вибрати один з трьох рівнів продуктивності: посилений (Perfomans), тихий (Silent) і оптимальний (Optimal).
- Натисніть клавішу F10, щоб зберегти вибране налаштування.
Повернутись до змісту
У фундаменті.
Особливості .
Аксонометрична схема вентиляції.Другий спосіб: керування швидкістю вентилятора методом перемикання
Рисунок 1. Розподіл напруги на контактах.
Для більшості вентиляторів номінальною є напруга 12 В. При зменшенні цієї напруги кількість обертів в одиницю часу зменшується – вентилятор обертається повільніше і менше шумить. Можна скористатися цією обставиною, переключаючи вентилятор на кілька номіналів напруги за допомогою звичайного Molex-роз'єму.
Розподіл напруги на контактах цього роз'єму показано на рис. 1а. Виходить, що з нього можна зняти три різні значення напруг: 5, 7 і 12 В.
Для забезпечення такого способу зміни швидкості обертання вентилятора необхідно:
- Відкривши корпус знеструмленого комп'ютера, вийняти конектор вентилятора зі свого гнізда. Провід, що йде до вентилятора джерела живлення, простіше випаяти з плати або просто перекусити.
- Використовуючи голку або шило, звільнити відповідні ніжки (найчастіше провід червоного кольору – це плюс, а чорного – мінус) від роз'єму.
- Підключити проводи вентилятора до контактів Molex-роз'єму на потрібну напругу (див. рис. 1б).
Двигун з номінальною швидкістю обертання 2000 об/хв при напрузі в 7 буде давати в хвилину 1300, при напрузі в 5 - 900 оборотів. Двигун з номіналом 3500 об/хв – 2200 та 1600 оборотів, відповідно.
Малюнок 2. Схема послідовного підключення двох однакових вентиляторів.
Окремим випадком цього є послідовне підключення двох однакових вентиляторів з триконтактними роз'ємами. На кожен із них припадає половина робочої напруги, і обидва обертаються повільніше і менше шумлять.
Схема такого підключення показано на рис. 2. Роз'єм лівого вентилятора підключається до материнки, як завжди.
На роз'єм правого встановлюється перемичка, яка фіксується ізолентою чи скотчем.
Повернутись до змісту
Третій спосіб: регулювання швидкості обертання вентилятора зміною величини струму живлення
Для обмеження швидкості обертання вентилятора можна в коло його живлення послідовно включити постійні або змінні резистори. Останні також дозволяють плавно змінювати швидкість обертання. Вибираючи таку конструкцію, не слід забувати про її мінуси:
- Резистори гріються, марно витрачаючи електроенергію і вносячи свій внесок у процес розігріву всієї конструкції.
- Характеристики електродвигуна в різних режимах можуть дуже відрізнятися, для кожного з них необхідні резистори з різними параметрами.
- Потужність розсіювання резисторів має бути досить великою.
Малюнок 3. Електронна схема регулювання частоти обертання.
Раціональніше застосувати електронну схемурегулювання частоти обертання. Її нескладний варіант показано на рис. 3. Ця схема є стабілізатором з можливістю регулювання вихідної напруги. На вхід мікросхеми DA1 (КР142ЕН5А) подається напруга 12 В. На 8-посилений вихід транзистором VT1 подається сигнал з її виходу. Рівень цього сигналу можна регулювати змінним резистором R2. Як R1 краще використовувати підстроювальний резистор.
Якщо струм навантаження трохи більше 0,2 А (один вентилятор), мікросхема КР142ЕН5А може бути використана без тепловідведення. За наявності вихідний струм може досягати значення 3 А. На вході схеми бажано включити керамічний конденсатор невеликої ємності.
Повернутись до змісту
Четвертий спосіб: регулювання швидкості обертання вентилятора за допомогою реобасу
Реобас – електронний пристрійщо дозволяє плавно змінювати напругу, що подається на вентилятори.
В результаті плавно змінюється швидкість їхнього обертання. Найпростіше придбати готовий реобас. Вставляється зазвичай у відсік 5,25”. Нестача, мабуть, лише одна: пристрій коштує дорого.
Пристрої, описані у попередньому розділі, насправді є реобасами, що допускають лише ручне керування. До того ж, якщо як регулятор використовується резистор, двигун може і не запуститися, оскільки обмежується величина струму в момент пуску. В ідеалі повноцінний реобас має забезпечити:
- Безперебійний запуск двигунів.
- Управління швидкістю обертання ротора у ручному, а й у автоматичному режимі. При збільшенні температури пристрою, що охолоджується, швидкість обертання повинна зростати і навпаки.
Порівняно нескладна схема, що відповідає цим умовам, представлена на рис. 4. Маючи відповідні навички, її можна зробити своїми руками.
Зміна напруги живлення вентиляторів здійснюється в імпульсному режимі. Комутація здійснюється за допомогою потужних польових транзисторів, опір каналів яких у відкритому стані близький до нуля. Тому запуск двигунів відбувається без труднощів. Найбільша частота обертання теж обмежена.
Працює пропонована схема так: в початковий момент кулер, що здійснює охолодження процесора, працює на мінімальній швидкості, а при нагріванні до максимально максимально допустимої температури перемикається на граничний режим охолодження. При зниженні температури процесора реобас знову переводить кулер на мінімальну швидкість. Інші вентилятори підтримують встановлений вручну режим.
Малюнок 4. Схема регулювання за допомогою реобасу.
Основа вузла, що здійснює керування роботою комп'ютерних вентиляторів, інтегральний таймер DA3 та польовий транзистор VT3. На основі таймера зібраний імпульсний генератор з частотою проходження імпульсів 10-15 Гц. Скважність цих імпульсів можна змінювати за допомогою підстроювального резистора R5, що входить до складу RC-ланцюжка, що час задає R5-С2. Завдяки цьому можна плавно змінювати швидкість обертання вентиляторів за збереження необхідної величини струму в момент пуску.
Конденсатор C6 здійснює згладжування імпульсів, завдяки чому ротори двигунів обертаються м'якше, не клацнувши. Ці вентилятори підключаються до виходу XP2.
Основою аналогічного вузла управління процесорним кулером є мікросхема DA2 та польовий транзистор VT2. Відмінність тільки в тому, що при появі на виході операційного підсилювача DA1 напруги, завдяки діодам VD5 і VD6, накладається на вихідну напругу таймера DA2. В результаті VT2 повністю відкривається і вентилятор кулера починає обертатись максимально швидко.
Пропорційне управління – запорука тиші!
Яке завдання ставить перед нашою системою управління? Так, щоб пропелери даремно не оберталися, щоб залежність швидкості обертання була від температури. Чим гарячіший девайс - тим швидше обертається вентилятор. Логічно? Логічно! На тому й вирішимо.
Заморочуватися з мікроконтролерами звичайно можна, в чомусь буде навіть простіше, але зовсім не обов'язково. На мій погляд простіше зробити аналогову систему управління – не треба буде морочитися з програмуванням на асемблері.
Буде і дешевше, і простіше в налагодженні та налаштуванні, а головне будь-який при бажанні зможе розширити та надбудувати систему на свій смак, додавши каналів і датчиків. Все що від тебе буде потрібно лише кілька резисторів, одна мікросхема і термодатчик. Ну а також прямі руки і деякий досвід паяння.
Хустка вид зверху
Вигляд знизу
Склад:
- Чип резистори розміру 1206. Ну чи просто купити в магазині – середня ціна одного резистора 30 копійок. Зрештою ніхто не заважає тобі трохи підправити плату, щоб на місце чіп резисторів впаяти звичайні, з ніжками, а вже їх у будь-якому старому транзисторному телевізорі навалом.
- Багатооборотний змінний резистор приблизно на 15кОм.
- Також знадобиться чіп конденсатор розміру 1206 на 470нф (0.47мкФ)
- Будь-який електролітичний кондер напругою від 16 вольт і вище та ємністю в районі 10-100мкФ.
- Гвинтові клемники за бажанням – можна просто припаяти дроти до плати, але я поставив клемник, суто з естетичних міркувань – девайс має виглядати солідно.
- Як силовий елемент, який і керуватиме живленням кулера, ми візьмемо потужний MOSFET транзистор. Наприклад IRF630 або IRF530 його іноді можна видерти зі старих блоків живлення від комп'ютера. Звичайно для крихітного пропелера його потужність надмірна, але чи мало, раптом ти захочеш туди щось помічніше всунути?
- Температуру мацатимемо прецезійним датчиком LM335Z він коштує не більше десяти рублів і дефіциту з себе не уявляє, та й замінити його при нагоді можна яким-небудь терморезистором, благо він теж не є рідкістю.
- Основною деталлю, на якій засновано все, є мікросхема, що представляє з себе чотири операційні підсилювачі в одному корпусі - LM324N дуже популярна штука. Має купу аналогів (LM124N, LM224N, 1401УД2А) головне переконатися, щоб вона була в DIP корпусі (такий довгий, з чотирнадцятьма ніжками, як на малюнках).
Чудовий режим – ШІМ
Освіта ШІМ сигналу
Щоб вентилятор обертався повільніше, достатньо знизити його напругу. У найпростіших реобас це робиться за допомогою змінного резистора, який ставлять послідовно з двигуном. У результаті частина напруги впаде на резисторі, а на двигун потрапить менше як результат - зниження оборотів. Де падляна, не помічаєш? Та засідка в тому, що енергія, що виділилася на резисторі, перетворюється не в що-небудь, а в звичайне тепло. Тобі потрібний обігрівач усередині комп'ютера? Явно ні! Тому ми підемо хитрішим способом – застосуємо широтно-імпульсну модуляцію aka ШИМабо PWM. Страшно звучить, але не бійся, тут усе просто. Уяви, що двигун це потужний віз. Ти можеш штовхати його ногою безперервно, що рівносильне прямому включенню. А можеш рухати стусанами – це й буде ШИМ. Чим довший за часом поштовх ногою, тим сильніше ти розганяєш віз.
При ШИМживленні на двигун йде не постійна напруга, а прямокутні імпульси, ніби ти вмикаєш і вимикаєш живлення, тільки швидко, десятки разів на секунду. Але двигун має неслабку інерцію, а ще індуктивність обмоток, тому ці імпульси підсумовуються між собою - інтегруються. Тобто. Чим більша сумарна площа під імпульсами в одиницю часу, тим більша еквівалентна напруга йде на двигун. Подаєш вузенькі, наче голки, імпульси - двигун ледве обертається, а якщо подати широкі, практично без просвітів, то це рівносильне прямому включенню. Вмикати та вимикати двигун буде наш MOSFETтранзистор, а формуватиме імпульси схема.
Пила + пряма =?
Такий хитрий сигнал керування виходить елементарно. Для цього нам треба в компараторзагнати сигнал пилкоподібноюформи та порівнятийого з якимось постійнимнапругою. Дивись на малюнку. Допустимо у нас пила йде на негативний вихід компаратораа постійна напруга на позитивний. Компаратор складає ці два сигнали, визначає який з них більше, а потім виносить вердикт: якщо напруга на негативному вході більша ніж на позитивному, то на виході буде нуль вольт, а якщо позитивне буде більше негативного, то на виході буде напруга живлення, тобто близько 12 вольт. Пила у нас йде безперервно, вона не змінює свою форму з часом, такий сигнал називається опорним.
А ось постійна напруга може рухатися вгору чи вниз, збільшуючись чи зменшуючись залежно від температури датчика. Що температура датчика, то більше напруга з нього виходить, А значить напруга на постійному вході стає вищою і відповідно до цього на виході компаратора імпульси стають ширшими, змушуючи вентилятор крутитися швидше. Це буде доти, доки постійна напруга не перекриє пилку, що викличе включення двигуна на повні оберти. Якщо ж температура низька, то і напруга на виході датчика низька і постійна піде нижче нижнього зубчика пили, що викличе припинення взагалі будь-яких імпульсів і двигун взагалі зупиниться. Завантажив, так? ;) Нічого, мізкам корисно працювати.
Температурна математика
Регулювання
Як датчик у нас використовується LM335Z. По суті, це термостабілітрон. Прикол стабилитрона у цьому, що у ньому, як у обмежувальному клапані, випадає суворо певне напруга. Ну, а у термостабілітрона ця напруга залежить від температури. У LM335го залежність виглядає як 10mV * 1 градус по Кельвіну. Тобто. відлік ведеться від абсолютного нуля. Нуль за Цельсієм дорівнює двісті сімдесят три градуси за Кельвіном. А значить, щоб отримати напругу, що виходить з датчика, скажімо при плюс двадцяти п'яти градусах Цельсія, то нам треба до двадцяти п'яти додати двісті сімдесят три і помножить отриману суму на десять мілівольт.
(25 +273) * 0.01 = 2,98 В
При інших температурах напруга змінюватиметься не сильно, на ті ж 10 мілівольт на градус. У цьому полягає чергова підстава:
Напруга з датчика змінюється несильно, на якісь десяті частки вольта, а порівнювати його треба з пилкою, у якої висота зубів досягає аж десяти вольт. Щоб отримати постійну складову безпосередньо з датчика на таку напругу, потрібно нагріти її до тисячі градусів - рідкісна лажа. Як бути тоді?
Так як у нас температура все одно навряд чи опуститься нижче двадцяти п'яти градусів, то все, що нижче за нас не цікавить, а значить можна з вихідної напруги з датчика виділити лише саму верхівку, де відбуваються всі зміни. Як? Та просто відняти з вихідного сигналу дві аж дев'яносто вісім сотих вольта. А крихти, що залишилися, помножити на коефіціент посиленняскажімо, на тридцять.
Якраз отримаємо близько 10 вольт на п'ятдесяти градусах, і аж до нуля на нижчих температурах. Таким чином, у нас виходить своєрідне температурне вікно від двадцяти п'яти до п'ятдесяти градусів у межах якого працює регулятор. Нижче двадцяти п'яти - двигун вимкнено, вище п'ятдесят - включений безпосередньо. Ну а між цими значеннями швидкість вентилятора пропорційна температурі. Ширина вікна залежить від коефіцієнта посилення. Що він більше, то вже вікно, т.к. граничні 10 вольт, після яких постійна складова на компараторі буде вищою за пилу і мотор включиться безпосередньо, наступлять раніше.
Але ж ми не використовуємо ні мікроконтролера, ні засоби комп'ютера, як ми робитимемо всі ці обчислення? А тим самим операційним підсилювачем. Адже він недарма названий операційним, його початкове призначення це математичні операції. На них побудовані всі аналогові комп'ютери - чудові машини, між іншим.
Щоб відняти одну напругу від іншого, потрібно подати їх на різні входи операційного підсилювача. Напругу з термодатчика подаємо на позитивний вхід, а напруга яку треба відняти, напруга зміщення, подаємо на негативний. Виходить віднімання одного з іншого, а результат ще й множиться на величезне число, практично на нескінченність, вийшов ще один компаратор.
Але нам же не потрібна нескінченність, тому що в цьому випадку наше температурне вікно звужується в точку на температурній шкалі і ми маємо або стоїть, або вентилятор, що шалено обертається, а немає нічого більш дратівливого ніж включається і вимикається компресор совкового холодильника. Аналог холодильника в комп'ютері нам також не потрібен. Тому будемо знижувати коефіцієнт посилення, додаючи до нашого вичитача зворотні зв'язки.
Суть зворотний зв'язок у цьому, щоб із виходу сигнал загнати назад вхід. Якщо напруга з виходу віднімається з вхідного, це негативний зворотний зв'язок, і якщо складається, то позитивна. Позитивний зворотний зв'язок збільшує коефіцієнт посилення, але може призвести до генерації сигналу (автоматчики називають це втратою стійкості системи). Хороший приклад позитивного зворотного зв'язку зі втратою стійкості це коли ти включаєш мікрофон і тицяєш ним в динамік, зазвичай відразу ж лунає неприємне виття або свист - це і є генерація. Нам треба зменшити коефіцієнт посилення нашого операційника до розумних меж, тому ми застосуємо негативний зв'язок і заведемо сигнал з виходу на негативний вхід.
Співвідношення резисторів зворотного зв'язку та входу дадуть нам коефіцієнт посилення, що впливає на ширину вікна регулювання. Я прикинув, що тридцяти буде достатньо, ти можеш перерахувати під свої потреби.
Пила
Залишилося виготовити пилку, а точніше зібрати генератор пилкоподібної напруги. Складатиметься він із двох операційників. Перший за рахунок позитивного зворотного зв'язку виявляється в генераторному режимі, видаючи прямокутні імпульси, а другий служить інтегратором, перетворюючи ці прямокутники на пилкоподібну форму.
Конденсатор зворотного зв'язку другого операційного підсилювача визначає частоту імпульсів. Чим менша ємність конденсатора, тим вища частота і навпаки. Взагалі у ШИМгенерації що більше тим краще. Але є один косяк, якщо частота потрапить у чутний діапазон (20 до 20 000 гц), то двигун буде гидко пищати на частоті ШИМщо явно розходиться з нашою концепцією безшумного комп'ютера.
А з добитися з цієї схеми частоти більше ніж п'ятнадцять кілогерц мені не вдалося - звучало огидно. Довелося піти в інший бік і загнати частоту в нижній діапазон, близько двадцяти герц. Двигун почав трохи вібрувати, але це не чути і відчувається лише пальцями.
Схема.
Такс, з блоками розібралися, настав час і на схемку подивитися. Думаю більшість уже здогадалися, що тут до чого. А я все одно поясню для більшої ясності. Пунктиром на схемі позначені функціональні блоки.
Блок #1
Це генератор пили. Резистори R1 і R2 утворюють дільник напруги, щоб подати в генератор половину живлення, в принципі вони можуть бути будь-якого номіналу, головне, щоб були однаковими і не сильно великого опору, в межах сотні кілоом. Резистор R3 на пару з конденсатором С1 визначають частоту, чим менше їх номінали, тим більше частота, але знову повторюся, що мені не вдалося вивести схему за звуковий діапазон, тому краще залиши як є. R4 та R5 це резистори позитивного зворотного зв'язку. Також вони впливають на висоту пили щодо нуля. В даному випадку параметри оптимальні, але якщо не знайдеш таких же, то можна брати приблизно плюс мінус кілоом. Головне дотримуватись пропорції між їхніми опорами приблизно 1:2. Якщо сильно знизити R4, то доведеться знизити і R5.
Блок #2
Це блок порівняння, тут відбувається формування ШІМ імпульсів з пилки та постійної напруги.
Блок #3
Це якраз схема, що влаштовує обчислення температури. Напруга з термодатчика VD1подається на позитивний вхід, а на негативний вхід подається напруга зміщення з дільника R7. Обертаючи ручку підстроювального резистора R7можна зрушувати вікно регулювання вище або нижче за температурною шкалою.
Резистор R8може бути в межах 5-10кОм більше небажано, менше - може згоріти термодатчик. Резистори R10і R11повинні бути рівними між собою. Резистори R9і R12також мають бути рівними між собою. Номінал резисторів R9і R10може бути в принципі будь-яким, але треба враховувати, що від їхнього відношення залежить коефіцієнт посилення, що визначає ширину вікна регулювання. Ku = R9/R10виходячи з цього співвідношення можна вибирати номінали, головне, щоб він був не меншим за кілоом. Оптимальним, мій погляд, є коефіцієнт рівний 30, що забезпечується резисторами на 1кОм і 30кОм.
Монтаж
Друкована плата
Девайс виконаний друкованим монтажем, щоб бути якомога компактнішим і акуратнішим. Малюнок друкованої плати у вигляді Layout файлу викладений тут же на сайті, програму Sprint Layout 5.1для перегляду та моделювання друкованих плат можна завантажити від сюди
Сама ж друкована плата виконується на раз-два за допомогою лазерно-прасної технології.
Коли всі деталі будуть у зборі, а плата витравлена, можна приступати до складання. Резистори та конденсатори можна припаювати без побоювання, т.к. вони майже бояться перегріву. Особливу обережність слід виявити з MOSFETтранзистором.
Справа в тому, що він боїться статичної електрики. Тому перш ніж його діставати з фольги, в яку Вам його повинні загорнути в магазині, рекомендую зняти синтетичний одяг і торкнутися рукою оголеної батареї або крана на кухні. Мікруху можна перегріти, тому коли будеш паяти її, то не тримай паяльник на ніжках довше за пару секунд. Ну і ще, насамкінець, дам пораду з резисторів, а точніше з їхнього маркування. Бачиш цифри на спинці? Так ось опір в омах, а остання цифра позначає число нулів після. Наприклад 103
це 10
і 000
тобто 10 000
Ом або 10кОм.
Апгрейд справа тонка.
Якщо, наприклад, захочеш додати другий датчик для контролю іншого вентилятора, то зовсім не обов'язково городити другий генератор, достатньо додати другий компаратор і схему обчислення, а подати пилу з одного і того ж джерела. Для цього, звичайно, доведеться перемалювати малюнок друкованої плати, але я не думаю, що для тебе це складе величезної праці.
Основною проблемою вентиляторів, які охолоджують ту чи іншу частину комп'ютера, є підвищений рівень шуму. Основи електроніки та наявні матеріали допоможуть нам вирішити цю проблему самотужки. У цій статті надана схема підключення для регулювання обертів вентилятора та фотографії як виглядає саморобний регулятор швидкості обертання.
Потрібно відзначити, що кількість оборотів в першу чергу залежить від рівня напруги, що подається на нього. Зменшуючи рівень напруги, що здається, зменшується як шум, так і число оборотів.
Схема підключення:
Ось які деталі нам знадобляться:один транзистор і два резистори.
Щодо транзистора, то беріть КТ815 або КТ817, також можна використовувати потужніше КТ819.
Вибір транзистора залежить від потужності вентилятора. В основному використовуються прості вентилятори. постійного струмуз напругою 12 Вольт.
Резистори потрібно брати з такими параметрами: перший постійний (1кОм), а другий змінний (від 1кОм до 5кОм) для регулювання швидкості обертів вентилятора.
Маючи вхідну напругу (12 Вольт), вихідну напругу можна регулювати, обертаючи движкову частину резистора R2. Як правило, при напрузі 5 Вольт або нижче вентилятор перестає шуміти.
При використанні регулятора із потужним вентилятором раджу встановити транзистор на невеликий тепловідвід.
Ось і все, тепер ви можете зібрати регулятор швидкості вентилятора своїми руками, без шумної роботи.
З повагою, Едгаре.
Спочатку – терморегулятор. При виборі схеми враховувалися такі фактори, як її простота, доступність необхідних для збирання елементів (радіодеталей), що особливо застосовуються як термодатчики, технологічність збирання та встановлення в корпус БП.
За цими критеріями найбільш вдалою, з погляду, виявилася схема В.Портунова . Вона дозволяє зменшити зношування вентилятора і знизити рівень шуму, створюваного ним. Схема цього автоматичного регулятора частоти обертання вентилятора показано на рис.1. Датчиком температури служать діоди VD1-VD4, включені у зворотному напрямку ланцюг бази складеного транзистора VT1, VT2. Вибір як датчик діодів зумовила залежність їх зворотного струму від температури, яка має більш виражений характер, ніж аналогічна залежність опору терморезисторів. Крім того, скляний корпус зазначених діодів дозволяє обійтися без будь-яких діелектричних прокладок при встановленні на тепловідвід транзисторів блоку живлення. Важливу роль відіграла поширеність діодів та їхня доступність для радіоаматорів.
Резистор R1 виключає можливість виходу з ладу транзисторів VTI, VT2 у разі теплового пробою діодів (наприклад, заклинювання електродвигуна вентилятора). Його опір вибирають, виходячи з гранично допустимого значення струму бази VT1. Резистор R2 визначає поріг спрацьовування регулятора.
Рис.1
Слід зазначити, що кількість діодів датчика температури залежить від статичного коефіцієнта передачі струму складеного транзистора VT1, VT2. Якщо при зазначеному на схемі опорі резистора R2, кімнатній температурі та включеному живленні крильчатка вентилятора нерухома, кількість діодів слід збільшити. Необхідно досягти того, щоб після подачі напруги живлення вона впевнено починала обертатися з невеликою частотою. Звичайно, якщо при чотирьох діодах датчика частота обертання занадто висока, кількість діодів слід зменшити.
Пристрій монтують у корпусі блока живлення. Однойменні висновки діодів VD1-VD4 спаюють разом, розташувавши їх корпуси в одній площині впритул одна до одної. Транзистор VT2 c припаяними до його висновків резисторами R1, R2 і транзистором VT1 (рис.2) встановлюють виведенням емітера в отвір «+12 В вентилятора» плати БП (раніше туди підключався червоний провід від вентилятора). Налагодження пристрою зводиться до підбору резистора R2 через 2.. 3 хв після включення ПК та прогрівання транзисторів БП. Тимчасово замінивши R2 змінним (100-150 кОм) підбирають такий опір, щоб при номінальному навантаженні тепловідведення транзисторів блоку живлення нагрівалися не більше 40 ºС.
Щоб уникнути ураження електричним струмом (тепловідведення знаходяться під високою напругою!) "Виміряти" температуру на дотик можна, тільки вимкнувши комп'ютер.
Просту та надійну схему запропонував І. Лаврушов (UA6HJQ). Принцип її роботи той же, що і в попередній схемі, однак як датчик температури застосований терморезистор NTC (номінал 10 кОм некритичний). Транзистор у схемі обраний типу КТ503. Як визначено досвідченим шляхом, його робота є більш стійкою, ніж інших типів транзисторів. Підстроювальний резистор бажано застосувати багатооборотний, що дозволить точніше налаштувати температурний поріг спрацьовування транзистора і, відповідно, частоту обертання вентилятора. Терморезистор приклеюється до діодного збирання 12 В. За відсутності його можна замінити двома діодами. Більш потужні вентилятори зі струмом споживання більше 100 мА слід підключати через схему складеного транзистора (другий транзистор КТ815).
Рис.3
Схеми двох інших відносно простих і недорогих регуляторів частоти обертання вентиляторів охолодження БП часто наводяться в інтернеті (CQHAM.ru). Їх особливість у тому, що як пороговий елемент застосовується інтегральний стабілізатор TL431. Досить просто "добути" цю мікросхему можна при розбиранні старих БП ПК АТХ.
Автор першої схеми (рис.4) Іван Шор (RA3WDK). При повторенні виявилася доцільність як підстроювальний резистор R1 застосовувати багатооборотний того ж номіналу. Терморезистор кріпиться на радіатор діодного складання, що охолоджується (або на її корпус) через термопасту КПТ-80.
Рис.4
Подібну схему, але двох включених паралельно КТ503 (замість одного КТ815) застосував Олександр (RX3DUR). При вказаних на схемі (рис.5) номіналах деталей вентилятор надходить 7В, підвищуючись при нагріванні терморезистора. Транзистори КТ503 можна замінити на імпортні 2SC945, усі резистори потужністю 0,25Вт.
Більш складна схема регулятора частоти обертання вентилятора охолодження описана . Тривалий час вона успішно застосовується у іншому БП. На відміну від прототипу, в ній застосовані «телевізійні» транзистори. Надішлю читачів до статті на нашому сайті «Ще один універсальний БП» та архіву, в якому представлений варіант друкованої плати (рис.5 в архіві) та журнальне джерело. Роль радіатора регульованого транзистора Т2 на ній виконує вільну ділянку фольги, залишену на лицьовій стороні плати. Ця схема дозволяє, крім автоматичного збільшення частоти обертання вентилятора при нагріванні радіатора транзисторів охолоджуваних БП або діодної збірки, встановлювати мінімальну порогову частоту обертання вручну, аж до максимуму.
Рис.6
Вентилятори охолодження зараз стоять у багатьох побутових приладах, комп'ютерах, музичних центрах, домашніх кінотеатрах. Вони добре, справляються зі своїм завданням, охолоджують елементи, що нагріваються, проте видають при цьому несамовитий, і дуже дратівливий шум. Особливо це критично в музичних центрах та домашніх кінотеатрах, адже шум вентилятора може завадити насолоджуватися улюбленою музикою. Виробники часто економлять і підключають вентилятори, що охолоджують, безпосередньо до живлення, від чого вони обертаються завжди з максимальними оборотами, незалежно від того, потрібне охолодження в даний момент, чи ні. Вирішити цю проблему можна просто – вбудувати свій власний автоматичний регулятор обертів кулера. Він стежитиме за температурою радіатора і тільки при необхідності включати охолодження, а якщо температура продовжить підвищуватися, регулятор збільшить оберти кулера до максимуму. Крім зменшення шуму, такий пристрій значно збільшить термін служби самого вентилятора. Використовувати його можна, наприклад, при створенні саморобних потужних підсилювачів, блоків живлення або інших електронних пристроїв.
Схема
Схема вкрай проста, містить лише два транзистори, пару резисторів і термістор, але, проте, чудово працює. М1 на схемі – вентилятор, обороти якого регулюватимуться. Схема варта використання стандартних кулерів на напругу 12 вольт. VT1 – малопотужний n-p-n транзисторнаприклад, КТ3102Б, BC547B, КТ315Б. Тут бажано використовувати транзистори з коефіцієнтом посилення 300 і більше. VT2 – потужний n-p-nтранзистор, саме він комутує вентилятор. Можна застосувати недорогі вітчизняні КТ819, КТ829 знову ж таки бажано вибрати транзистор з великим коефіцієнтом посилення. R1 – терморезистор (також його називають термістором), ключова ланка схеми. Він змінює свій опір залежно від температури. Сюди підійде будь-який NTС-терморезистор опором 10-200 кОм, наприклад вітчизняний ММТ-4. Номінал підстроювального резистора R2 залежить від вибору термістора, він має бути в 1,5 – 2 рази більше. Цим резистором визначається поріг спрацьовування включення вентилятора.
Виготовлення регулятора
Схему можна легко зібрати навісним монтажем, а можна виготовити друковану плату, як я і зробив. Для підключення проводів живлення та самого вентилятора на платі передбачені клемники, а терморезистор виводиться на парі проводків та кріпиться до радіатора. Для більшої теплопровідності потрібно прикріпити його, використовуючи термопасту. Плата виконується методом ЛУТ, нижче представлено кілька фотографій процесу.
Завантажити плату:
(завантажень: 833)
Після виготовлення плати в неї, як зазвичай запаюються деталі, спочатку дрібні, потім великі. Варто звернути увагу на цоколівку транзисторів, щоб упаяти їх правильно. Після завершення збирання плату потрібно відмити від залишків флюсу, продзвонити доріжки, переконатися в правильності монтажу.
