Le prestazioni di un computer moderno si ottengono a un prezzo piuttosto elevato: l'alimentatore, il processore e la scheda video spesso richiedono un raffreddamento intensivo. I sistemi di raffreddamento specializzati sono costosi, quindi su un computer di casa vengono solitamente installati diverse ventole e dispositivi di raffreddamento del case (radiatori con ventole collegate).

Il risultato è un sistema di raffreddamento efficace ed economico, ma spesso rumoroso. Per ridurre i livelli di rumore (mantenendo l'efficienza), è necessario un sistema di controllo della velocità della ventola.

Non verranno presi in considerazione vari sistemi di raffreddamento esotici. È necessario considerare i sistemi di raffreddamento ad aria più comuni.

1. Per ridurre il rumore della ventola senza ridurre l’efficienza del raffreddamento, è consigliabile attenersi ai seguenti principi:
2. I ventilatori di grande diametro funzionano in modo più efficiente di quelli piccoli.
3. La massima efficienza di raffreddamento si osserva nei refrigeratori con tubi di calore.

Le ventole a quattro pin sono preferite rispetto alle ventole a tre pin.

1. Possono esserci solo due ragioni principali per l'eccessivo rumore della ventola:
2. Scarsa lubrificazione dei cuscinetti. Eliminato mediante pulizia e nuovo lubrificante.

Il motore gira troppo velocemente. Se è possibile ridurre questa velocità mantenendo un livello accettabile di intensità di raffreddamento, è necessario farlo. Di seguito vengono discussi i modi più accessibili ed economici per controllare la velocità di rotazione.

Metodi per controllare la velocità della ventola

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Primo metodo: cambiare la funzione del BIOS che regola il funzionamento della ventola

1. Le funzioni Q-Fan control, Smart fan control, ecc., supportate da alcune schede madri, aumentano la velocità della ventola quando il carico aumenta e la diminuiscono quando diminuisce. È necessario prestare attenzione al metodo di controllo della velocità della ventola utilizzando l'esempio del controllo Q-Fan. È necessario eseguire la seguente sequenza di azioni:
2. Accedi al BIOS. Molto spesso, per fare ciò, è necessario premere il tasto "Elimina" prima di avviare il computer. Se prima dell'avvio nella parte inferiore dello schermo invece di "Premere Canc per accedere alla configurazione" viene richiesto di premere un altro tasto, farlo.
3. Apri la sezione "Alimentazione".
4. Modificare il valore delle funzioni Controllo Q-Fan della CPU e Controllo Q-Fan dello chassis sul lato destro dello schermo su "Abilitato".
5. Nelle righe Profilo ventola CPU e chassis visualizzate, seleziona uno dei tre livelli di prestazioni: migliorato (Perfomans), silenzioso (Silent) e ottimale (Optimal).
6. Premere il tasto F10 per salvare l'impostazione selezionata.

Metodi per controllare la velocità della ventola

Nella fondazione.
Peculiarità.
Schema assonometrico della ventilazione.

Secondo metodo: controllo della velocità della ventola tramite metodo di commutazione

Figura 1. Distribuzione dello stress sui contatti.

Per la maggior parte dei ventilatori, la tensione nominale è di 12 V. Quando questa tensione diminuisce, il numero di giri per unità di tempo diminuisce: la ventola gira più lentamente e produce meno rumore. Puoi sfruttare questa circostanza commutando la ventola su diversi valori di tensione utilizzando un normale connettore Molex.

La distribuzione della tensione sui contatti di questo connettore è mostrata in Fig. 1a. Risulta che da esso si possono ricavare tre diversi valori di tensione: 5 V, 7 V e 12 V.

Per garantire questo metodo di modifica della velocità della ventola è necessario:

1. Aprire il case del computer diseccitato e rimuovere il connettore della ventola dalla sua presa. È più semplice dissaldare i fili che vanno alla ventola dell'alimentatore dalla scheda o semplicemente tagliarli.
2. Utilizzando un ago o un punteruolo, rilasciare i piedini corrispondenti (molto spesso il filo rosso è positivo e il filo nero è negativo) dal connettore.
3. Collegare i fili della ventola ai contatti del connettore Molex alla tensione richiesta (vedi Fig. 1b).

Un motore con una velocità di rotazione nominale di 2000 giri al minuto con una tensione di 7 V produrrà 1300 giri al minuto e con una tensione di 5 V - 900 giri al minuto. Un motore valutato rispettivamente a 3500 giri/min – 2200 e 1600 giri/min.

Figura 2. Schema del collegamento seriale di due ventilatori identici.

Un caso particolare di questo metodo è il collegamento in serie di due ventole identiche con connettori a tre pin. Ciascuno trasporta metà della tensione operativa ed entrambi girano più lentamente e producono meno rumore.

Lo schema di tale connessione è mostrato in Fig. 2. Il connettore della ventola sinistra è collegato come al solito alla scheda madre.

Sul connettore destro è installato un ponticello, che è fissato con nastro isolante o nastro adesivo.

Metodi per controllare la velocità della ventola

Terzo metodo: regolare la velocità della ventola modificando la corrente di alimentazione

Per limitare la velocità di rotazione della ventola è possibile collegare in serie al suo circuito di alimentazione delle resistenze permanenti o variabili. Questi ultimi consentono anche di modificare agevolmente la velocità di rotazione. Quando scegli un design del genere, non dovresti dimenticare i suoi svantaggi:

1. Le resistenze si surriscaldano, sprecando elettricità e contribuendo al processo di riscaldamento dell'intera struttura.
2. Le caratteristiche di un motore elettrico nelle diverse modalità possono variare notevolmente; ciascuna di esse richiede resistori con parametri diversi.
3. La dissipazione di potenza dei resistori deve essere sufficientemente grande.

Figura 3. Circuito elettronico per il controllo della velocità.

È più razionale utilizzare un circuito elettronico di controllo della velocità. La sua versione semplice è mostrata in Fig. 3. Questo circuito è uno stabilizzatore con la possibilità di regolare la tensione di uscita. Una tensione di 12 V viene fornita all'ingresso del microcircuito DA1 (KR142EN5A). Un segnale dalla propria uscita viene fornito all'uscita amplificata 8 dal transistor VT1. Il livello di questo segnale può essere regolato con il resistore variabile R2. È meglio usare un resistore di sintonia come R1.

Se la corrente di carico non è superiore a 0,2 A (una ventola), il microcircuito KR142EN5A può essere utilizzato senza dissipatore di calore. Se è presente, la corrente in uscita può raggiungere un valore di 3 A. Si consiglia di inserire all'ingresso del circuito un condensatore ceramico di piccola capacità.

Metodi per controllare la velocità della ventola

Quarto metodo: regolare la velocità della ventola utilizzando rheobass

Reobas è un dispositivo elettronico che permette di modificare agevolmente la tensione fornita ai ventilatori.

Di conseguenza, la velocità della loro rotazione cambia gradualmente. Il modo più semplice è acquistare un reobass già pronto. Solitamente inserito in un alloggiamento da 5,25". Forse c'è solo un inconveniente: il dispositivo è costoso.

I dispositivi descritti nella sezione precedente sono in realtà dei reobass, che consentono solo il controllo manuale. Inoltre, se si utilizza una resistenza come regolatore, il motore potrebbe non avviarsi, poiché la quantità di corrente al momento dell'avviamento è limitata. Idealmente, un reobass completo dovrebbe fornire:

1. Avviamento del motore ininterrotto.
2. Controllo della velocità del rotore non solo manualmente, ma anche automaticamente. All'aumentare della temperatura del dispositivo raffreddato, la velocità di rotazione dovrebbe aumentare e viceversa.

Uno schema relativamente semplice che soddisfa queste condizioni è mostrato in Fig. 4. Avendo le competenze adeguate, è possibile realizzarlo da soli.

La tensione di alimentazione del ventilatore viene modificata in modalità a impulsi. La commutazione viene effettuata utilizzando potenti transistor ad effetto di campo, la resistenza dei canali nello stato aperto è vicina allo zero. Pertanto, l'avviamento dei motori avviene senza difficoltà. Anche la velocità di rotazione più alta non sarà limitata.

Lo schema proposto funziona in questo modo: nel momento iniziale, il dispositivo di raffreddamento che raffredda il processore funziona alla velocità minima e, quando riscaldato a una certa temperatura massima consentita, passa alla modalità di raffreddamento massimo. Quando la temperatura del processore scende, reobass commuta nuovamente il dispositivo di raffreddamento alla velocità minima. Le restanti ventole supportano la modalità di impostazione manuale.

Figura 4. Schema di regolazione utilizzando rheobass.

La base dell'unità che controlla il funzionamento delle ventole del computer è il timer integrato DA3 e il transistor ad effetto di campo VT3. Un generatore di impulsi con una frequenza di ripetizione degli impulsi di 10-15 Hz viene assemblato sulla base di un timer. Il ciclo di lavoro di questi impulsi può essere modificato utilizzando il resistore di sintonizzazione R5, che fa parte della catena RC di temporizzazione R5-C2. Grazie a ciò è possibile modificare agevolmente la velocità di rotazione dei ventilatori mantenendo il valore di corrente richiesto al momento dell'avvio.

Il condensatore C6 attenua gli impulsi, facendo ruotare i rotori del motore più dolcemente senza fare clic. Queste ventole sono collegate all'uscita XP2.

La base di un'unità di controllo simile del dispositivo di raffreddamento del processore è il microcircuito DA2 e il transistor ad effetto di campo VT2. L'unica differenza è che quando la tensione appare all'uscita dell'amplificatore operazionale DA1, grazie ai diodi VD5 e VD6, si sovrappone alla tensione di uscita del timer DA2. Di conseguenza, VT2 si apre completamente e la ventola del dispositivo di raffreddamento inizia a ruotare il più rapidamente possibile.

Il controllo proporzionale è la chiave del silenzio!
Qual è il compito che deve affrontare il nostro sistema di gestione? Sì, in modo che le eliche non ruotino invano, in modo che la velocità di rotazione dipenda dalla temperatura. Più caldo è il dispositivo, più velocemente gira la ventola. Logico? Logico! Ci sistemeremo su questo.

Certo, puoi preoccuparti dei microcontrollori, in un certo senso sarà ancora più semplice, ma non è affatto necessario. Secondo me, è più semplice realizzare un sistema di controllo analogico: non dovrai preoccuparti della programmazione in assembler.
Sarà più economico e più facile da installare e configurare e, soprattutto, chiunque, se lo desidera, potrà espandere e sviluppare il sistema a proprio piacimento, aggiungendo canali e sensori. Tutto ciò di cui hai bisogno sono solo pochi resistori, un microcircuito e un sensore di temperatura. Bene, anche braccia dritte e alcune abilità di saldatura.

Vista dall'alto dello scialle

Vista dal basso

Composto:

• Resistori a chip dimensione 1206. Oppure acquistali semplicemente in un negozio: il prezzo medio di un resistore è di 30 centesimi. Alla fine, nessuno ti impedisce di modificare un po 'la scheda in modo che al posto del chip del resistore puoi saldare resistori normali, con gambe, e ce ne sono molti in qualsiasi vecchio televisore a transistor.
• Resistore variabile multigiro da circa 15 kOhm.
• Avrai anche bisogno di un condensatore su chip di dimensione 1206 per 470nf (0,47uF)
• Qualsiasi conduttore elettrolitico con una tensione pari o superiore a 16 volt e una capacità compresa tra 10 e 100 µF.
• Le morsettiere a vite sono opzionali: puoi semplicemente saldare i fili alla scheda, ma ho installato una morsettiera esclusivamente per ragioni estetiche: il dispositivo dovrebbe sembrare solido.
• Prenderemo un potente transistor MOSFET come elemento di potenza che controllerà l'alimentazione del dispositivo di raffreddamento. Ad esempio, IRF630 o IRF530, a volte può essere strappato dai vecchi alimentatori di un computer. Naturalmente, per un'elica piccola la sua potenza è eccessiva, ma non si sa mai, e se volessi metterci dentro qualcosa di più potente?
• Misureremo la temperatura con un sensore di precisione LM335Z; non costa più di dieci rubli e non scarseggia e, se necessario, puoi sostituirlo con una sorta di termistore, poiché anche questo non è raro.
• La parte principale su cui si basa tutto è un microcircuito composto da quattro amplificatori operazionali in un unico pacchetto: l'LM324N è una cosa molto popolare. Ha un sacco di analoghi (LM124N, LM224N, 1401UD2A), l'importante è assicurarsi che sia in un pacchetto DIP (così lungo, con quattordici gambe, come nelle immagini).

Modalità meravigliosa: PWM

Generazione del segnale PWM

Per far ruotare la ventola più lentamente è sufficiente ridurne la tensione. Nel reobass più semplice, ciò avviene utilizzando un resistore variabile, posizionato in serie al motore. Di conseguenza, parte della tensione diminuirà attraverso il resistore e di conseguenza raggiungerà il motore una quantità inferiore, con una diminuzione della velocità. Dov'è il bastardo, non te ne accorgi? Sì, l'imboscata sta nel fatto che l'energia rilasciata sul resistore non viene convertita in nulla, ma in calore normale. Hai bisogno di un riscaldatore all'interno del tuo computer? Ovviamente no! Pertanto, andremo in modo più astuto: lo useremo modulazione dell'ampiezza dell'impulso ovvero PWM O PWM. Sembra spaventoso, ma non aver paura, tutto è semplice. Pensa al motore come a un enorme carro. Puoi spingerlo continuamente con il piede, il che equivale all'attivazione diretta. E puoi muoverti con i calci: ecco cosa succederà PWM. Più lungo è il calcio, più acceleri il carrello.
A PWM Quando si alimenta il motore, non si tratta di una tensione costante, ma di impulsi rettangolari, come se si accendesse e spegnesse l'alimentazione, solo rapidamente, decine di volte al secondo. Ma il motore ha una certa inerzia, e anche l'induttanza degli avvolgimenti, quindi questi impulsi sembrano essere sommati tra loro - integrati. Quelli. Maggiore è l'area totale sotto gli impulsi per unità di tempo, maggiore è la tensione equivalente inviata al motore. Se si applicano impulsi stretti, come spilli, il motore gira appena, ma se si applicano impulsi ampi, praticamente senza intervalli, equivale all'accensione diretta. Accenderemo e spegneremo il motore MOSFET transistor e il circuito genererà gli impulsi.
Sega + dritto = ?
Un segnale di controllo così astuto si ottiene in modo elementare. Per questo dobbiamo comparatore pilotare il segnale a dente di sega forme e confrontare lui con chiunque permanente tensione. Guarda l'immagine. Diciamo che la nostra sega va su un'uscita negativa comparatore e la tensione costante è positiva. Il comparatore somma questi due segnali, determina quale è maggiore e quindi emette un verdetto: se la tensione sull'ingresso negativo è maggiore di quella positiva, l'uscita sarà pari a zero volt e se il positivo è maggiore del negativo , allora l'uscita sarà la tensione di alimentazione, cioè circa 12 volt. La nostra sega funziona continuamente, non cambia forma nel tempo, tale segnale è chiamato segnale di riferimento.
Ma la tensione CC può aumentare o diminuire, aumentando o diminuendo a seconda della temperatura del sensore. Maggiore è la temperatura del sensore, maggiore sarà la tensione che ne esce, il che significa che la tensione all'ingresso costante diventa più alta e, di conseguenza, all'uscita del comparatore gli impulsi diventano più ampi, facendo girare la ventola più velocemente. Ciò accadrà fino a quando la tensione costante non interromperà la sega, provocando l'accensione del motore a piena velocità. Se la temperatura è bassa, la tensione all'uscita del sensore è bassa e la costante scenderà al di sotto del dente più basso della sega, il che causerà la cessazione di qualsiasi impulso e il motore si fermerà del tutto. Caricato, vero? ;) Niente, fa bene al cervello che funziona.

Matematica della temperatura

Regolamento

Usiamo come sensore LM335Z. Essenzialmente questo diodo termozener. Il trucco del diodo Zener è che su di esso cade una tensione rigorosamente definita, come su una valvola limitatrice. Bene, con un diodo termozener questa tensione dipende dalla temperatura. U LM335 assomiglia alla dipendenza 10 mV * 1 grado Kelvin. Quelli. il conteggio viene effettuato dallo zero assoluto. Zero Celsius corrisponde a duecentosettantatre gradi Kelvin. Ciò significa che per ottenere la tensione in uscita dal sensore, diciamo a più venticinque gradi Celsius, dobbiamo aggiungere duecentosettantatré a venticinque e moltiplicare la quantità risultante per dieci millivolt.
(25+273)*0,01 = 2,98 V
Ad altre temperature, la tensione non cambierà molto, comunque 10 millivolt per grado. Questa è un'altra configurazione:
La tensione proveniente dal sensore varia leggermente, di qualche decimo di volt, ma va confrontata con una sega la cui altezza dei denti arriva fino a dieci volt. Per ottenere un componente costante per una tale tensione direttamente dal sensore, è necessario riscaldarlo fino a mille gradi: un problema raro. Come allora?
Poiché è improbabile che la nostra temperatura scenda sotto i venticinque gradi, tutto ciò che è al di sotto non ci interessa, il che significa che dalla tensione di uscita del sensore possiamo isolare solo la parte superiore, dove si verificano tutti i cambiamenti. Come? Sì, basta sottrarre due virgola novantotto volt dal segnale di uscita. E moltiplica le briciole rimanenti per guadagno, diciamo trenta.
Otteniamo esattamente circa 10 volt a cinquanta gradi e fino a zero a temperature più basse. Otteniamo così una sorta di "finestra" di temperatura da venticinque a cinquanta gradi all'interno della quale opera il regolatore. Sotto i venticinque il motore è spento, sopra i cinquanta si accende direttamente. Ebbene, tra questi valori, la velocità della ventola è proporzionale alla temperatura. La larghezza della finestra dipende dal guadagno. Più è grande, più stretta è la finestra, perché... la limitazione di 10 volt, dopo la quale la componente CC sul comparatore sarà superiore a quella della sega e il motore si accenderà direttamente, avverrà prima.
Ma non usiamo un microcontrollore o un computer, quindi come faremo tutti questi calcoli? E lo stesso amplificatore operazionale. Non per niente si chiama operativo; il suo scopo originario sono le operazioni matematiche. Tutti i computer analogici sono costruiti su di essi: macchine straordinarie, tra l'altro.
Per sottrarre una tensione da un'altra, è necessario applicarle a diversi ingressi dell'amplificatore operazionale. Viene applicata la tensione dal sensore di temperatura input positivo e a cui viene applicata la tensione che deve essere sottratta, la tensione di polarizzazione negativo. Si scopre che uno viene sottratto dall'altro e anche il risultato viene moltiplicato per un numero enorme, quasi per infinito, otteniamo un altro comparatore.
Ma non abbiamo bisogno dell'infinito, poiché in questo caso la nostra finestra di temperatura si restringe fino a un punto sulla scala della temperatura e abbiamo una ventola fissa o che gira furiosamente, e non c'è niente di più fastidioso del compressore di un frigorifero a paletta che si accende e spento. Inoltre, non abbiamo bisogno di un analogo di un frigorifero in un computer. Pertanto, abbasseremo il guadagno aggiungendo al nostro sottrattore feedback.
L'essenza del feedback è riportare il segnale dall'uscita all'ingresso. Se la tensione di uscita viene sottratta dall'ingresso, si tratta di un feedback negativo e, se viene aggiunta, è positivo. Il feedback positivo aumenta il guadagno, ma può portare alla generazione di segnali (gli automatisti chiamano questa perdita di stabilità del sistema). Un buon esempio di feedback positivo con perdita di stabilità è quando accendi il microfono e lo infili nell'altoparlante, di solito si sente immediatamente un brutto ululato o fischio: questa è generazione. Dobbiamo ridurre il guadagno del nostro amplificatore operazionale a limiti ragionevoli, quindi utilizzeremo una connessione negativa e guideremo il segnale dall'uscita all'ingresso negativo.
Il rapporto tra resistori di feedback e ingresso ci darà un guadagno che influenza l'ampiezza della finestra di controllo. Pensavo che trenta sarebbero bastati, ma puoi calcolarli in base alle tue esigenze.

Sega
Non resta che realizzare una sega, o meglio, assemblare un generatore di tensione a dente di sega. Consisterà di due operazionali. Il primo, grazie al feedback positivo, è in modalità generatore, producendo impulsi rettangolari, e il secondo funge da integratore, trasformando questi rettangoli in una forma a dente di sega.
Il condensatore di retroazione del secondo amplificatore operazionale determina la frequenza degli impulsi. Minore è la capacità, maggiore è la frequenza e viceversa. Generalmente dentro PWM Più generazione c'è, meglio è. Ma c'è un problema: se la frequenza rientra nell'intervallo udibile (da 20 a 20.000 Hz), il motore striderà in modo disgustoso alla frequenza PWM, il che è chiaramente in contrasto con il nostro concetto di computer silenzioso.
Ma da questo circuito non sono riuscito a ottenere una frequenza superiore a quindici kilohertz: sembrava disgustoso. Dovevo andare dall'altra parte e spingere la frequenza nella gamma più bassa, intorno ai venti hertz. Il motore ha cominciato a vibrare leggermente, ma non è udibile e si sente solo con le dita.
Schema.

Ok, abbiamo risolto i blocchi, è ora di guardare il diagramma. Penso che la maggior parte abbia già indovinato di cosa si tratta. Ma lo spiego comunque, per maggiore chiarezza. Le linee tratteggiate nel diagramma indicano i blocchi funzionali.
Blocco n. 1
Questo è un generatore di seghe. I resistori R1 e R2 formano un partitore di tensione per fornire metà dell'alimentazione al generatore, in linea di principio possono avere qualsiasi valore, l'importante è che abbiano la stessa resistenza e non molto elevata, entro cento kiloohm; La resistenza R3 abbinata al condensatore C1 determina la frequenza; più bassi sono i loro valori, più alta è la frequenza, ma ripeto ancora che non sono riuscito a portare il circuito oltre la portata audio, quindi è meglio lasciarlo così com'è. R4 e R5 sono resistori a feedback positivo. Influenzano anche l'altezza della sega rispetto allo zero. In questo caso i parametri sono ottimali, ma se non trovi gli stessi puoi prendere circa più o meno un kiloohm. La cosa principale è mantenere una proporzione tra le loro resistenze di circa 1:2. Se riduci significativamente R4, dovrai ridurre anche R5.
Blocco n.2
Questo è un blocco di confronto, in cui gli impulsi PWM vengono generati da una sega e da una tensione costante.
Blocco n.3
Questo è proprio il circuito adatto al calcolo della temperatura. Tensione dal sensore di temperatura VD1 viene applicato all'ingresso positivo e l'ingresso negativo viene alimentato con una tensione di polarizzazione dal divisore a R7. Rotazione della manopola del trimmer R7è possibile spostare la finestra di controllo più in alto o più in basso sulla scala della temperatura.
Resistore R8 forse nell'intervallo 5-10 kOhm, più è indesiderabile, è possibile anche meno: il sensore di temperatura potrebbe bruciarsi. Resistori R10 E R11 devono essere uguali tra loro. Resistori R9 E R12 devono essere anche uguali tra loro. Valutazione del resistore R9 E R10 in linea di principio può essere qualsiasi cosa, ma bisogna tenere presente che il fattore di guadagno, che determina l'ampiezza della finestra di controllo, dipende dal loro rapporto. Ku = R9/R10 In base a questo rapporto, puoi scegliere le denominazioni, l'importante è che non sia inferiore a un kiloohm. Il coefficiente ottimale, a mio avviso, è 30, garantito da resistori da 1 kOhm e 30 kOhm.
Installazione

PCB

Il dispositivo è un circuito stampato per essere il più compatto e ordinato possibile. Il disegno del circuito stampato sotto forma di file di layout viene pubblicato proprio sul sito web del programma Disposizione dello sprint 5.1 per la visualizzazione e la modellazione dei circuiti stampati è scaricabile da qui

Il circuito stampato stesso è realizzato una o due volte utilizzando la tecnologia laser-ferro.
Quando tutte le parti sono assemblate e la scheda è incisa, puoi iniziare l'assemblaggio. Resistori e condensatori possono essere saldati senza pericolo, perché non hanno quasi paura del surriscaldamento. Occorre prestare particolare attenzione MOSFET transistor.
Il fatto è che ha paura dell'elettricità statica. Pertanto, prima di toglierlo dalla pellicola in cui dovresti avvolgerlo in negozio, ti consiglio di toglierti gli indumenti sintetici e di toccare con mano il termosifone o il rubinetto esposto in cucina. Il microscafo può surriscaldarsi, quindi quando lo saldi, non tenere il saldatore sulle gambe per più di un paio di secondi. Bene, infine, darò consigli sui resistori, o meglio sulla loro marcatura. Vedi i numeri sulla sua schiena? Quindi questa è la resistenza in ohm e l'ultima cifra indica il numero di zeri successivi. Per esempio 103 Questo 10 E 000 questo è 10 000 Ohm o 10kOhm.
L'aggiornamento è una questione delicata.
Se, ad esempio, si vuole aggiungere un secondo sensore per comandare un altro ventilatore, allora non è assolutamente necessario recintare un secondo generatore, basta aggiungere un secondo comparatore ed un circuito di calcolo, ed alimentare la sega dalla stessa fonte. Per fare questo, ovviamente, dovrai ridisegnare il design del circuito stampato, ma non credo che sarà troppo difficile per te.

Gestione del refrigeratore (controllo termico dei ventilatori in pratica)

Per chi usa il computer ogni giorno (e soprattutto ogni notte), l'idea di Silent PC gli sta molto a cuore. Molte pubblicazioni sono dedicate a questo argomento, ma oggi il problema del rumore prodotto da un computer è lungi dall'essere risolto. Una delle principali fonti di rumore in un computer è il dispositivo di raffreddamento del processore.

Quando si utilizzano strumenti di raffreddamento del software come CpuIdle, Waterfall e altri, o quando si lavora con i sistemi operativi Windows NT/2000/XP e Windows 98SE, la temperatura media del processore in modalità Idle diminuisce significativamente. Tuttavia, la ventola del dispositivo di raffreddamento non lo sa e continua a funzionare a piena capacità con il massimo livello di rumore. Naturalmente esistono utilità speciali (SpeedFan, ad esempio) che possono controllare la velocità della ventola. Tuttavia, tali programmi non funzionano su tutte le schede madri. Ma anche se funzionano, si può dire che non sono molto intelligenti. Pertanto, durante l'avvio del computer, anche con un processore relativamente freddo, la ventola funziona alla massima velocità.

La via d'uscita da questa situazione è in realtà semplice: per controllare la velocità della ventola, è possibile costruire un regolatore analogico con un sensore di temperatura separato collegato al radiatore più freddo. In generale esistono innumerevoli soluzioni circuitali per tali termostati. Ma meritano la nostra attenzione i due schemi di controllo termico più semplici, di cui ci occuperemo ora.

Descrizione

Se il dispositivo di raffreddamento non dispone di un'uscita tachimetrica (o questa uscita semplicemente non viene utilizzata), è possibile costruire il circuito più semplice che contenga un numero minimo di parti (Fig. 1).

Riso. 1. Schema schematico della prima versione del termostato

Sin dai tempi dei "quattro", è stato utilizzato un regolatore assemblato secondo questo schema. È costruito sulla base del microcircuito comparatore LM311 (l'analogo domestico è KR554CA3). Nonostante venga utilizzato un comparatore, il regolatore fornisce una regolazione lineare anziché a commutazione. Potrebbe sorgere una domanda ragionevole: "Come è possibile che per la regolazione lineare venga utilizzato un comparatore e non un amplificatore operazionale?" Bene, ci sono diverse ragioni per questo. Innanzitutto, questo comparatore ha un'uscita a collettore aperto relativamente potente, che consente di collegare una ventola senza transistor aggiuntivi. In secondo luogo, poiché lo stadio di ingresso è costruito su transistor p-n-p, collegati in un circuito con un collettore comune, anche con un'alimentazione unipolare è possibile lavorare con basse tensioni di ingresso, situate quasi al potenziale di terra. Pertanto, quando si utilizza un diodo come sensore di temperatura, è necessario operare con potenziali di ingresso di soli 0,7 V, cosa che la maggior parte degli amplificatori operazionali non consente. In terzo luogo, qualsiasi comparatore può essere coperto da feedback negativo, quindi funzionerà come funzionano gli amplificatori operazionali (a proposito, questa è esattamente la connessione utilizzata).

I diodi sono spesso utilizzati come sensori di temperatura. In un diodo al silicio la giunzione p-n ha un coefficiente di temperatura della tensione di circa -2,3 mV/°C e una caduta di tensione diretta di circa 0,7 V. La maggior parte dei diodi ha un alloggiamento completamente inadatto al montaggio su un radiatore. Allo stesso tempo, alcuni transistor sono particolarmente adatti a questo scopo. Uno di questi sono i transistor domestici KT814 e KT815. Se un transistor di questo tipo viene avvitato a un radiatore, il collettore del transistor sarà collegato elettricamente ad esso. Per evitare problemi, nel circuito in cui viene utilizzato questo transistor, il collettore deve essere collegato a terra. Sulla base di ciò, il nostro sensore di temperatura necessita di un transistor PNP, ad esempio KT814.

Ovviamente puoi semplicemente utilizzare una delle giunzioni del transistor come diodo. Ma qui possiamo essere intelligenti e fare qualcosa di più astuto :) Il fatto è che il coefficiente di temperatura del diodo è relativamente basso e misurare piccole variazioni di tensione è piuttosto difficile. Qui interferiscono rumore, interferenze e instabilità della tensione di alimentazione. Pertanto, per aumentare il coefficiente di temperatura di un sensore di temperatura, viene spesso utilizzata una catena di diodi collegati in serie. Per una tale catena, il coefficiente di temperatura e la caduta di tensione diretta aumentano in proporzione al numero di diodi collegati. Ma non abbiamo un diodo, ma un intero transistor! Infatti, aggiungendo solo due resistori, è possibile costruire su un transistor una rete a due terminali, il cui comportamento sarà equivalente al comportamento di una catena di diodi. Questo è ciò che viene fatto nel termostato descritto.

Il coefficiente di temperatura di tale sensore è determinato dal rapporto tra i resistori R2 e R3 ed è uguale a T cvd *(R3/R2+1), dove T cvd è il coefficiente di temperatura di una giunzione p-n. È impossibile aumentare indefinitamente il rapporto del resistore, poiché insieme al coefficiente di temperatura aumenta anche la caduta di tensione diretta, che può facilmente raggiungere la tensione di alimentazione, e quindi il circuito non funzionerà più. Nel regolatore descritto, il coefficiente di temperatura viene scelto pari a circa -20 mV/°C, mentre la caduta di tensione diretta è di circa 6 V.

Il sensore di temperatura VT1R2R3 è incluso nel ponte di misura, formato dai resistori R1, R4, R5, R6. Il ponte è alimentato da uno stabilizzatore di tensione parametrico VD1R7. La necessità di utilizzare uno stabilizzatore è dovuta al fatto che la tensione di alimentazione di +12 V all'interno del computer è piuttosto instabile (in un alimentatore a commutazione viene eseguita solo la stabilizzazione di gruppo dei livelli di uscita +5 V e +12 V).

La tensione di squilibrio del ponte di misura viene applicata agli ingressi del comparatore, che viene utilizzato in modalità lineare grazie all'azione del feedback negativo. Il resistore trimmer R5 consente di spostare la caratteristica di regolazione e la modifica del valore del resistore di feedback R8 consente di modificarne la pendenza. Le capacità C1 e C2 garantiscono la stabilità del regolatore.

Il regolatore è montato su una breadboard, che è un pezzo di fibra di vetro su un lato (Fig. 2).

Riso. 2. Schema di installazione della prima versione del termostato

Per ridurre le dimensioni della scheda, è consigliabile utilizzare elementi SMD. Sebbene, in linea di principio, puoi cavartela con elementi ordinari. La scheda è fissata al radiatore più freddo mediante una vite che fissa il transistor VT1. Per fare questo, dovresti praticare un foro nel radiatore, nel quale è consigliabile tagliare una filettatura M3. Come ultima risorsa, puoi utilizzare una vite e un dado. Quando si sceglie un posto sul radiatore per fissare la scheda, è necessario prestare attenzione all'accessibilità del resistore di regolazione quando il radiatore si trova all'interno del computer. In questo modo è possibile collegare la scheda solo a radiatori dal design “classico”, ma collegarla a radiatori cilindrici (ad esempio come Orbs) può causare problemi. Solo il transistor del sensore di temperatura dovrebbe avere un buon contatto termico con il radiatore. Pertanto, se l'intera scheda non si adatta al radiatore, è possibile limitarsi a installare su di essa un transistor, che in questo caso è collegato alla scheda tramite fili. La tavola stessa può essere posizionata in qualsiasi posto conveniente. Non è difficile fissare il transistor al radiatore; si può anche semplicemente inserirlo tra le alette, assicurando il contatto termico mediante pasta termoconduttiva. Un altro metodo di fissaggio consiste nell'utilizzare colla con buona conduttività termica.

Quando si installa un transistor del sensore di temperatura su un radiatore, quest'ultimo è collegato a terra. Ma in pratica questo non causa particolari difficoltà, almeno nei sistemi con processori Celeron e PentiumIII (la parte del loro cristallo a contatto con il dissipatore di calore non ha conduttività elettrica).

Elettricamente la scheda è collegata ai fili della ventola. Se lo desideri, puoi anche installare connettori per non tagliare i fili. Un circuito correttamente assemblato non richiede praticamente alcuna regolazione: è sufficiente utilizzare la resistenza di regolazione R5 per impostare la velocità di rotazione della girante del ventilatore richiesta corrispondente alla temperatura attuale. In pratica ogni specifico ventilatore ha una tensione di alimentazione minima alla quale la girante inizia a ruotare. Regolando il regolatore, è possibile ottenere la rotazione della ventola alla velocità più bassa possibile a una temperatura del radiatore, ad esempio, vicina a quella ambiente. Tuttavia, poiché la resistenza termica dei diversi dissipatori di calore varia notevolmente, potrebbe essere necessario regolare la pendenza della caratteristica di controllo. La pendenza della caratteristica è impostata dal valore del resistore R8. Il valore del resistore può variare da 100 K a 1 M. Maggiore è questo valore, minore è la temperatura del radiatore, la ventola raggiungerà la velocità massima. In pratica, molto spesso il carico del processore è solo di pochi punti percentuali. Ciò si osserva, ad esempio, quando si lavora negli editor di testo. Quando si utilizza un dispositivo di raffreddamento del software in tali momenti, la ventola può funzionare a velocità notevolmente ridotta. Questo è esattamente ciò che il regolatore dovrebbe fornire. Tuttavia, all'aumentare del carico del processore, la sua temperatura aumenta e il regolatore deve aumentare gradualmente la tensione di alimentazione della ventola fino al massimo, evitando il surriscaldamento del processore. La temperatura del radiatore quando viene raggiunta la massima velocità della ventola non dovrebbe essere molto elevata. È difficile dare raccomandazioni specifiche, ma almeno questa temperatura dovrebbe “ritardare” di 5 - 10 gradi rispetto alla temperatura critica, quando la stabilità del sistema è già compromessa.

Sì, ancora una cosa. Si consiglia di accendere prima il circuito da una fonte di alimentazione esterna. Altrimenti, se c'è un cortocircuito nel circuito, collegando il circuito al connettore della scheda madre si potrebbe danneggiarlo.

Ora la seconda versione dello schema. Se la ventola è dotata di contagiri, non è più possibile collegare il transistor di controllo al filo di terra della ventola. Pertanto il transistor comparatore interno non è adatto in questo caso. In questo caso è necessario un transistor aggiuntivo che regolerà il circuito della ventola a +12 V. In linea di principio, era possibile semplicemente modificare leggermente il circuito sul comparatore, ma per varietà è stato realizzato un circuito assemblato con transistor, che si è rivelato di volume ancora più piccolo (Fig. 3).

Riso. 3. Schema schematico della seconda versione del termostato

Dato che l'intera scheda posta sul radiatore si riscalda, è abbastanza difficile prevedere il comportamento del circuito a transistor. Pertanto è stata necessaria la modellazione preliminare del circuito utilizzando il pacchetto PSpice. Il risultato della simulazione è mostrato in Fig. 4.

Riso. 4. Risultato della simulazione del circuito nel pacchetto PSpice

Come si può vedere dalla figura, la tensione di alimentazione del ventilatore aumenta linearmente da 4 V a 25°C a 12 V a 58°C. Questo comportamento del controller, in generale, soddisfa i nostri requisiti e a questo punto la fase di modellazione è stata completata.

I diagrammi schematici di queste due opzioni di termostato hanno molto in comune. In particolare il sensore di temperatura e il ponte di misura sono completamente identici. L'unica differenza è l'amplificatore di tensione di squilibrio del ponte. Nella seconda opzione, questa tensione viene fornita alla cascata sul transistor VT2. La base del transistor è l'ingresso invertente dell'amplificatore e l'emettitore è l'ingresso non invertente. Successivamente, il segnale va al secondo stadio amplificatore sul transistor VT3, quindi allo stadio di uscita sul transistor VT4. Lo scopo dei contenitori è lo stesso della prima opzione. Bene, lo schema elettrico del regolatore è mostrato in Fig. 5.

Riso. 5. Schema di installazione della seconda versione del termostato

Il design è simile alla prima opzione, tranne per il fatto che la tavola è leggermente più piccola. Il circuito può utilizzare elementi ordinari (non SMD) e qualsiasi transistor a bassa potenza, poiché la corrente consumata dalle ventole di solito non supera i 100 mA. Noto che questo circuito può essere utilizzato anche per controllare ventole con un elevato consumo di corrente, ma in questo caso il transistor VT4 deve essere sostituito con uno più potente. Per quanto riguarda l'uscita del contagiri, il segnale della dinamo tachimetrica TG passa direttamente attraverso la scheda regolatore e va al connettore della scheda madre. Il metodo per impostare la seconda versione del regolatore non è diverso dal metodo indicato per la prima opzione. Solo in questa opzione, la regolazione viene effettuata utilizzando il resistore di regolazione R7 e la pendenza della caratteristica è impostata dal valore del resistore R12.

Conclusioni

L'uso pratico del termostato (insieme agli strumenti software di raffreddamento) ha dimostrato la sua elevata efficienza in termini di riduzione del rumore prodotto dal frigorifero. Tuttavia, il dispositivo di raffreddamento stesso deve essere abbastanza efficiente. Ad esempio, in un sistema con un processore Celeron566 funzionante a 850 MHz, il box cooler non forniva più un'efficienza di raffreddamento sufficiente, quindi anche con un carico medio del processore, il regolatore ha aumentato la tensione di alimentazione del refrigeratore al valore massimo. La situazione è stata corretta sostituendo la ventola con una più efficiente, con diametro delle pale maggiorato. Ora la ventola raggiunge la massima velocità solo quando il processore funziona a lungo con un carico quasi al 100%.

Quando gli artigiani utilizzano frigoriferi per l'artigianato, diventa necessario controllare la velocità di rotazione. Ci sono strumenti per questo, ma poi hai bisogno di un computer. Per il funzionamento autonomo del ventilatore è necessario l'hardware. Il canale SamChina ha mostrato una soluzione interessante al problema.

Regolatore di velocità per 4 ventole. Con una piacevole retroilluminazione blu. 4 connettori. Elementi di fissaggio. Venduto in questo negozio cinese (cerca reobas).

Proviamo ad assemblare una composizione di diversi fan da un personal computer e ad accenderlo.

Collegare ad un alimentatore standard per PC. Guarda il videoprova.

Regolatore fatto in casa

Sul canale RETROREMONT hanno mostrato come saldare un semplice circuito per regolare la velocità della ventola. È possibile utilizzare un refrigeratore per raffreddare l'alimentatore, utilizzando una semplice cappa. Per questo è necessario un semplice diagramma. Solo 3 parti.

Resistenza variabile da 680 a 1 kiloohm. Transistor kt 815 – 817-819. Resistenza 1 kOhm. Assembliamo il circuito e testiamolo in azione.

Secondo circuito regolatore

Questo video tutorial presenta due opzioni che consentono di regolare la velocità di rotazione della ventola di un personal computer. Viene utilizzato l'hardware, ovvero utilizzando la microelettronica. In entrambi i casi vengono utilizzati i dispositivi di raffreddamento delle unità di sistema.

Prima opzione. Questa ventola è alimentata a 12 volt. Lo colleghiamo attraverso il circuito. L'alimentatore utilizzato qui è di 12 volt, viene utilizzato nelle candele.

Video del canale ServLesson.

Questo regolatore può essere utilizzato ovunque sia necessario il controllo automatico della velocità della ventola, ovvero amplificatori, computer, alimentatori e altri dispositivi.

Schema del dispositivo

La tensione creata dal partitore di tensione R1 e R2 imposta la velocità di rotazione iniziale della ventola (quando il termistore è freddo). Quando il resistore si riscalda, la sua resistenza diminuisce e aumenta la tensione fornita alla base del transistor Vt1, seguita da un aumento della tensione sull'emettitore del transistor Vt2, quindi aumenta la tensione che alimenta la ventola e la sua velocità di rotazione.

Configurazione del dispositivo

Alcune ventole potrebbero avviarsi in modo instabile o non avviarsi affatto quando la tensione di alimentazione è bassa, quindi è necessario selezionare la resistenza dei resistori R1 e R2. Di solito i nuovi fan si avviano senza problemi. Per migliorare l'avviamento si può inserire una catena composta da un resistore da 1 kOhm e un condensatore elettrolitico collegati in serie tra l'alimentazione + e la base di Vt1, in parallelo al termistore. In questo caso, mentre il condensatore è in carica, la ventola funzionerà alla massima velocità e quando il condensatore è carico, la velocità della ventola diminuirà fino al valore impostato dal divisore R1 e R2. Ciò è particolarmente utile quando si utilizzano ventilatori più vecchi. La capacità e la resistenza indicate sono approssimative; potrebbe essere necessario selezionarle durante la configurazione.

Apportare modifiche allo schema

Aspetto del dispositivo

Vista dal lato installazione

Elenco dei radioelementi