Controler de viteză a ventilatorului: tipuri de dispozitive și reguli de conectare. Controlăm răcitorul (controlul termic al ventilatoarelor în practică) Un simplu regulator de viteză a ventilatorului de 12V
Acest regulator poate fi folosit oriunde este necesar reglare automată viteza de rotație a ventilatorului, și anume amplificatoare, calculatoare, surse de alimentare și alte dispozitive.
Diagrama dispozitivului
Tensiunea creată de divizorul de tensiune R1 și R2 stabilește viteza inițială de rotație a ventilatorului (când termistorul este rece). Când rezistorul se încălzește, rezistența sa scade și tensiunea furnizată la baza tranzistorului Vt1 crește, urmată de o creștere a tensiunii la emițătorul tranzistorului Vt2, prin urmare tensiunea care alimentează ventilatorul și viteza de rotație a acestuia crește.
Configurarea dispozitivului
Unele ventilatoare pot porni instabil sau nu pornesc deloc atunci când tensiunea de alimentare este scăzută, atunci trebuie să selectați rezistența rezistențelor R1 și R2. De obicei, fanii noi pornesc fără probleme. Pentru a îmbunătăți pornirea, puteți include un lanț dintr-un rezistor de 1 kOhm și un condensator electrolitic conectat în serie între sursa de alimentare + și baza lui Vt1, în paralel cu termistorul. În acest caz, în timp ce condensatorul se încarcă, ventilatorul va funcționa la viteză maximă, iar când condensatorul este încărcat, viteza ventilatorului va scădea la valoarea setată de divizorul R1 și R2. Acest lucru este util în special atunci când utilizați ventilatoare mai vechi. Capacitatea și rezistența indicate sunt aproximative, poate fi necesar să le selectați în timpul configurării.
Efectuarea de modificări la schemă
Aspectul dispozitivului
Vedere din partea de instalare
Lista radioelementelor
| Desemnare | Tip | Denumire | Cantitate | Nota | Magazin | Blocnotesul meu |
|---|---|---|---|---|---|---|
| VT1 | Tranzistor bipolar | KT315B | 1 | La blocnotes | ||
| VT2 | Tranzistor bipolar | KT819A | 1 | La blocnotes | ||
| R1 | Termistor MMT-4 | 10 kOhm | 1 | Selectați la configurare | La blocnotes | |
| R2 | Rezistor | 12 kOhm | 1 | SMD 1206 | La blocnotes | |
| R3 | Rezistor |
Controlul proporțional este cheia tăcerii!
Care este sarcina cu care se confruntă sistemul nostru de management? Da, pentru ca elicele să nu se rotească degeaba, astfel încât viteza de rotație să depindă de temperatură. Cu cât dispozitivul este mai fierbinte, cu atât ventilatorul se rotește mai repede. Logic? Logic! O să rezolvăm asta.
Desigur, vă puteți deranja cu microcontrolere, în unele moduri va fi și mai ușor, dar nu este deloc necesar. În opinia mea, este mai ușor să faci un sistem de control analogic - nu va trebui să te deranjezi cu programarea în asamblare.
Va fi mai ieftin și mai ușor de configurat și de configurat și, cel mai important, oricine, dacă dorește, va putea să se extindă și să construiască pe sistemul după bunul său plac, adăugând canale și senzori. Tot ce aveți nevoie sunt doar câteva rezistențe, un microcircuit și un senzor de temperatură. Ei bine, de asemenea, brațe drepte și unele abilități de lipit.
Vedere de sus șal
Vedere de jos
Compus:
- Rezistoarele cu cip de dimensiune 1206. Sau pur și simplu cumpărați-le într-un magazin - prețul mediu al unui rezistor este de 30 de copeici. În cele din urmă, nimeni nu te împiedică să modifici puțin placa, astfel încât în loc de cip de rezistență să poți lipi rezistențe obișnuite, cu picioare, și sunt destule în orice televizor vechi cu tranzistori.
- Rezistor variabil cu mai multe ture de aproximativ 15 kOhm.
- Veți avea nevoie, de asemenea, de un condensator cu cip cu dimensiunea de 1206 x 470nf (0,47uF)
- Orice conductor electrolitic cu o tensiune de 16 volți și mai mult și o capacitate de aproximativ 10-100 µF.
- Blocurile de borne cu șurub sunt opționale - puteți pur și simplu să lipiți firele pe placă, dar am instalat un bloc de borne pur din motive estetice - dispozitivul ar trebui să arate solid.
- Vom lua un tranzistor MOSFET puternic ca element de putere care va controla sursa de alimentare a răcitorului. De exemplu, IRF630 sau IRF530, poate fi uneori smuls din surse de alimentare vechi de la un computer. Desigur, pentru o elice minusculă puterea sa este excesivă, dar nu știi niciodată, ce se întâmplă dacă vrei să bagi ceva mai puternic acolo?
- Vom măsura temperatura cu un senzor de precizie LM335Z, nu costă mai mult de zece ruble și nu este puțin disponibil și, dacă este necesar, îl puteți înlocui cu un fel de termistor, deoarece nu este neobișnuit.
- Partea principală pe care se bazează totul este un microcircuit care constă din patru amplificatoare operaționale într-un singur pachet - LM324N este un lucru foarte popular. Are o grămadă de analogi (LM124N, LM224N, 1401UD2A), principalul lucru este să vă asigurați că este într-un pachet DIP (atât de lung, cu paisprezece picioare, ca în imagini).
Mod minunat - PWM
Generarea semnalului PWM
Pentru ca ventilatorul să se rotească mai încet, este suficient să-i reduceți tensiunea. În cel mai simplu reobass, acest lucru se face folosind un rezistor variabil, care este plasat în serie cu motorul. Ca urmare, o parte din tensiune va scădea peste rezistor și, ca urmare, va ajunge mai puțin la motor - o scădere a vitezei. Unde e nenorocitul, nu observi? Da, ambuscada este că energia eliberată pe rezistor este convertită nu în nimic, ci în căldură obișnuită. Ai nevoie de un încălzitor în interiorul computerului tău? Evident că nu! Prin urmare, vom merge într-un mod mai viclean - vom folosi modularea lățimii impulsului aka PWM sau PWM. Sună înfricoșător, dar nu vă fie teamă, totul este simplu. Gândiți-vă la motor ca la un cărucior masiv. Îl poți împinge cu piciorul continuu, ceea ce echivalează cu activarea directă. Și te poți mișca cu lovituri - asta se va întâmpla PWM. Cu cât lovitura este mai lungă, cu atât accelerezi căruciorul.
La PWM Când porniți motorul, nu este o tensiune constantă, ci impulsuri dreptunghiulare, de parcă ați porni și opri alimentarea, doar rapid, de zeci de ori pe secundă. Dar motorul are destul de puțină inerție și, de asemenea, inductanța înfășurărilor, așa că aceste impulsuri par a fi rezumate între ele - integrate. Aceste. Cu cât este mai mare suprafața totală sub impulsuri pe unitatea de timp, cu atât mai mare este tensiunea echivalentă către motor. Dacă aplicați impulsuri înguste, precum acele, motorul abia se rotește, dar dacă aplicați impulsuri largi, practic fără goluri, este echivalent cu pornirea directă. Vom porni și opri motorul MOSFET tranzistorul, iar circuitul va genera impulsurile.
Ferăstrău + drept = ?
Un astfel de semnal de control viclean se obține într-un mod elementar. Pentru asta avem nevoie comparator conduce semnalul dinți de ferăstrău forme şi comparaţie el cu oricine permanent tensiune. Uită-te la poză. Să presupunem că ferăstrăul nostru merge la o ieșire negativă comparator, iar tensiunea constantă este pozitivă. Comparatorul adaugă aceste două semnale, determină care dintre ele este mai mare și apoi dă un verdict: dacă tensiunea de la intrarea negativă este mai mare decât cea pozitivă, atunci ieșirea va fi zero volți, iar dacă pozitivul este mai mare decât negativul , atunci ieșirea va fi tensiunea de alimentare, adică aproximativ 12 volți. Ferăstrăul nostru funcționează continuu, nu își schimbă forma în timp, un astfel de semnal se numește semnal de referință.
Dar tensiunea DC se poate mișca în sus sau în jos, crescând sau scăzând în funcție de temperatura senzorului. Cu cât temperatura senzorului este mai mare, cu atât mai multă tensiune iese din acesta, ceea ce înseamnă că tensiunea la intrarea constantă devine mai mare și, în consecință, la ieșirea comparatorului impulsurile devin mai largi, determinând ca ventilatorul să se rotească mai repede. Acest lucru se va întâmpla până când tensiunea constantă oprește ferăstrăul, ceea ce face ca motorul să pornească la turație maximă. Dacă temperatura este scăzută, atunci tensiunea la ieșirea senzorului este scăzută, iar constanta va coborî sub cel mai jos dinte al ferăstrăului, ceea ce va cauza oprirea oricăror impulsuri și motorul se va opri complet. Încărcat, nu? ;) Nimic, e bine ca creierul să funcționeze.
Matematica temperaturii
Regulament
Folosim ca senzor LM335Z. În esență, asta dioda termozener. Trucul diodei zener este că o tensiune strict definită scade pe ea, ca pe o supapă de limitare. Ei bine, cu o diodă termozener, această tensiune depinde de temperatură. U LM335 dependența arata ca 10mV * 1 grad Kelvin. Aceste. numărarea se efectuează de la zero absolut. Zero Celsius este egal cu două sute șaptezeci și trei de grade Kelvin. Aceasta înseamnă că, pentru a obține tensiunea de ieșire de la senzor, să spunem la plus douăzeci și cinci de grade Celsius, trebuie să adăugăm două sute șaptezeci și trei la douăzeci și cinci și să înmulțim cantitatea rezultată cu zece milivolți.
(25+273)*0,01 = 2,98V
La alte temperaturi, tensiunea nu se va schimba prea mult, la fel 10 milivolti pe grad. Aceasta este o altă configurație:
Tensiunea de la senzor se modifică ușor, cu câteva zecimi de volți, dar trebuie comparată cu un ferăstrău a cărui înălțime a dinților ajunge până la zece volți. Pentru a obține o componentă constantă direct de la un senzor pentru o astfel de tensiune, trebuie să o încălziți până la o mie de grade - o mizerie rară. Cum atunci?
Deoarece este puțin probabil ca temperatura noastră să scadă sub douăzeci și cinci de grade, totul de mai jos nu ne interesează, ceea ce înseamnă că din tensiunea de ieșire de la senzor putem izola doar partea de sus, unde au loc toate schimbările. Cum? Da, scade doar doi virgulă nouăzeci și opt de volți din semnalul de ieșire. Și înmulțiți firimiturile rămase cu câştig, să zicem treizeci.
Obținem exact aproximativ 10 volți la cincizeci de grade și până la zero la temperaturi mai scăzute. Astfel, obținem un fel de „fereastră” de temperatură de la douăzeci și cinci până la cincizeci de grade în care funcționează regulatorul. Sub douăzeci și cinci - motorul este oprit, peste cincizeci - este pornit direct. Ei bine, între aceste valori, viteza ventilatorului este proporțională cu temperatura. Lățimea ferestrei depinde de câștig. Cu cât este mai mare, cu atât fereastra este mai îngustă, pentru că... limitarea 10 volți, după care componenta DC de pe comparator va fi mai mare decât ferăstrăul și motorul se va porni direct, va apărea mai devreme.
Dar nu folosim un microcontroler sau un computer, așa că cum vom face toate aceste calcule? Și același amplificator operațional. Nu degeaba se numește operațional, scopul său inițial este operațiile matematice. Toate computerele analogice sunt construite pe ele - mașini uimitoare, apropo.
Pentru a scădea o tensiune de la alta, trebuie să le aplicați la diferite intrări ale amplificatorului operațional. Se aplică tensiunea de la senzorul de temperatură intrare pozitivă, iar tensiunea care trebuie scăzută, tensiunea de polarizare, i se aplică negativ. Se dovedește că unul este scăzut din celălalt, iar rezultatul este și înmulțit cu un număr mare, aproape cu infinit, obținem un alt comparator.
Dar nu avem nevoie de infinit, deoarece în acest caz fereastra noastră de temperatură se îngustează la un punct pe scara de temperatură și avem fie un ventilator în picioare, fie care se rotește cu furie, și nu este nimic mai enervant decât pornește compresorul unui frigider cu lingă și oprit. De asemenea, nu avem nevoie de un analog al unui frigider într-un computer. Prin urmare, vom reduce câștigul prin adăugarea la scădere feedback-uri.
Esența feedback este de a conduce semnalul de la ieșire înapoi la intrare. Dacă tensiunea de ieșire este scăzută de la intrare, atunci acesta este un feedback negativ, iar dacă este adăugat, atunci este pozitiv. Feedback-ul pozitiv crește câștigul, dar poate duce la generarea de semnal (automaticienii numesc această pierdere a stabilității sistemului). Bun exemplu feedback-ul pozitiv cu pierderea stabilității este atunci când porniți microfonul și îl introduceți în difuzor, de obicei se aude imediat un urlet sau un fluier urât - aceasta este generația. Trebuie să reducem câștigul amplificatorului nostru operațional la limite rezonabile, așa că vom folosi o conexiune negativă și vom conduce semnalul de la ieșire la intrarea negativă.
Raportul dintre rezistențele de feedback și intrare ne va oferi un câștig care afectează lățimea ferestrei de control. M-am gândit că treizeci ar fi suficiente, dar îl poți calcula pentru a se potrivi nevoilor tale.
Saw
Tot ce rămâne este să faci un ferăstrău, sau mai bine zis să asamblați un generator de tensiune din dinte de ferăstrău. Acesta va consta din două opamp-uri. Primul, datorită feedback-ului pozitiv, este în modul generator, producând impulsuri dreptunghiulare, iar al doilea servește ca un integrator, transformând aceste dreptunghiuri într-o formă de dinte de ferăstrău.
Condensatorul de feedback al celui de-al doilea amplificator operațional determină frecvența impulsurilor. Cu cât capacitatea este mai mică, cu atât frecvența este mai mare și invers. In general in PWM Cu cât mai multe generații, cu atât mai bine. Dar există o problemă: dacă frecvența se încadrează în intervalul audibil (20 până la 20.000 Hz), atunci motorul va scârțâi dezgustător la frecvență. PWM, care este în mod clar în contradicție cu conceptul nostru de computer silențios.
Dar nu am reușit să ating o frecvență de peste cincisprezece kiloherți din acest circuit - suna dezgustător. A trebuit să merg în altă direcție și să împing frecvența în intervalul inferior, în jur de douăzeci de herți. Motorul a început să vibreze puțin, dar nu se aude și poate fi simțit doar de degete.
Sistem.
Ok, am aranjat blocurile, este timpul să ne uităm la diagramă. Cred că majoritatea au ghicit deja ce este. Dar voi explica oricum, pentru o mai mare claritate. Liniile punctate din diagramă indică blocuri funcționale.
Blocul #1
Acesta este un generator de ferăstrău. Rezistoarele R1 și R2 formează un divizor de tensiune pentru a furniza jumătate din sursa generatorului, în principiu, pot fi de orice valoare, principalul lucru este că au aceeași rezistență și nu foarte mare, în limitele unei sute de kilo-ohmi. Rezistorul R3 asociat cu condensatorul C1 determină frecvența cu cât valorile lor sunt mai mici, cu atât frecvența este mai mare, dar repet că nu am reușit să duc circuitul dincolo de domeniul audio, așa că este mai bine să-l las așa cum este. R4 și R5 sunt rezistențe de feedback pozitiv. Ele afectează, de asemenea, înălțimea ferăstrăului față de zero. În acest caz, parametrii sunt optimi, dar dacă nu îi găsiți pe aceiași, puteți lua aproximativ plus sau minus un kilo-ohm. Principalul lucru este să mențineți o proporție între rezistențele lor de aproximativ 1:2. Dacă reduceți semnificativ R4, va trebui să reduceți și R5.
Blocul #2
Acesta este un bloc de comparație, aici are loc formarea de impulsuri PWM din ferăstrău și tensiune constantă.
Blocul #3
Acesta este exact circuitul potrivit pentru calcularea temperaturii. Tensiune de la senzorul de temperatură VD1 se aplică la intrarea pozitivă, iar intrarea negativă este alimentată cu o tensiune de polarizare de la divizor la R7. Rotirea butonului de tuns R7 puteți muta fereastra de control mai sus sau mai jos pe scara de temperatură.
Rezistor R8 poate în intervalul 5-10 kOhm, mai mult este nedorit, mai puțin este posibil - senzorul de temperatură se poate arde. Rezistoare R10Şi R11 trebuie să fie egale între ele. Rezistoare R9Şi R12 trebuie să fie, de asemenea, egale între ele. Evaluarea rezistenței R9Şi R10 poate fi, în principiu, orice, dar trebuie avut în vedere că factorul de câștig, care determină lățimea ferestrei de control, depinde de raportul lor. Ku = R9/R10 Pe baza acestui raport, puteți alege denumiri, principalul lucru este că nu este mai puțin de un kilo-ohm. Coeficientul optim, după părerea mea, este 30, care este asigurat de rezistențe de 1 kOhm și 30 kOhm.
Instalare
PCB
Dispozitivul este o placă de circuit imprimat pentru a fi cât mai compact și îngrijit posibil. Desenul plăcii de circuit imprimat sub forma unui fișier Layout este postat chiar acolo pe site-ul web, programul Sprint Layout 5.1 pentru vizualizarea și modelarea plăcilor de circuite imprimate pot fi descărcate de aici
Placa de circuit imprimat în sine este realizată o dată sau de două ori folosind tehnologia laser-fier.
Când toate piesele sunt asamblate și placa este gravată, puteți începe asamblarea. Rezistoarele și condensatoarele pot fi lipite fără pericol, deoarece aproape că nu se tem de supraîncălzire. O atenție deosebită trebuie avută cu MOSFET tranzistor.
Cert este că îi este frică de electricitatea statică. Prin urmare, înainte de a-l scoate din folia în care ar trebui să-l împachetezi în magazin, îți recomand să dai jos hainele sintetice și să atingi cu mâna caloriferul sau robinetul expus din bucătărie. Microcarca se poate supraîncălzi, așa că atunci când o lipiți, nu țineți fierul de lipit pe picioare mai mult de câteva secunde. Ei bine, în sfârșit, voi da sfaturi despre rezistențe, sau mai degrabă despre marcajele acestora. Vedeți numerele de pe spatele lui? Deci aceasta este rezistența în ohmi, iar ultima cifră indică numărul de zerouri după. De exemplu 103
Acest 10
Şi 000
adică 10 000
Ohm sau 10kOhm.
Actualizarea este o chestiune delicată.
Dacă, de exemplu, doriți să adăugați un al doilea senzor pentru a controla un alt ventilator, atunci nu este absolut necesar să îngrădiți un al doilea generator, doar adăugați un al doilea comparator și un circuit de calcul și alimentați ferăstrăul din aceeași sursă. Pentru a face acest lucru, desigur, va trebui să redesenați designul plăcii de circuit imprimat, dar nu cred că va fi prea dificil pentru dvs.
Performanţă calculator modern realizat la un preț destul de mare - sursa de alimentare, procesorul, placa video necesită adesea o răcire intensă. Sistemele de răcire specializate sunt scumpe, deci computer de acasă De obicei, sunt instalate mai multe ventilatoare de carcasă și răcitoare (radiatoare cu ventilatoare atașate la acestea).
Rezultatul este un sistem de răcire eficient și ieftin, dar adesea zgomotos. Pentru a reduce nivelul de zgomot (în același timp menținând eficiența), este necesar un sistem de control al vitezei ventilatorului.
Diverse sisteme de răcire exotice nu vor fi luate în considerare. Este necesar să se ia în considerare cele mai comune sisteme de răcire cu aer.
- Pentru a reduce zgomotul ventilatorului fără a reduce eficiența răcirii, este recomandabil să respectați următoarele principii:
- Ventilatoarele cu diametru mare funcționează mai eficient decât cele mici.
- Eficiența maximă de răcire se observă la răcitoarele cu conducte de căldură.
Ventilatoarele cu patru pini sunt preferate ventilatoarelor cu trei pini.
- Lubrifiere slabă a rulmenților. Eliminat prin curățare și lubrifiant nou.
- Motorul se rotește prea repede. Dacă este posibil să reduceți această viteză menținând nivel admisibil intensitatea de răcire, atunci acest lucru ar trebui făcut. Următoarele discută cele mai accesibile și mai ieftine modalități de a controla viteza de rotație.
Metode de control al vitezei ventilatorului
Reveniți la cuprins
Prima metodă: comutarea funcției BIOS care reglează funcționarea ventilatorului
Funcțiile Q-Fan control, Smart fan control etc., susținute de unele plăci de bază, măresc viteza ventilatorului atunci când sarcina crește și scad când aceasta scade. Trebuie să acordați atenție metodei de control al vitezei ventilatorului folosind exemplul controlului Q-Fan. Este necesar să efectuați următoarea secvență de acțiuni:
- Intra in BIOS. Cel mai adesea, pentru a face acest lucru, trebuie să apăsați tasta „Ștergere” înainte de a porni computerul. Dacă înainte de a porni în partea de jos a ecranului în loc de „Apăsați Del pentru a intra în Setup” vi se solicită să apăsați o altă tastă, faceți acest lucru.
- Deschideți secțiunea „Putere”.
- Accesați linia „Monitor hardware”.
- Schimbați valoarea controlului CPU Q-Fan și a funcțiilor Chassis Q-Fan Control din partea dreaptă a ecranului la „Activat”.
- În liniile CPU și Chassis Fan Profile care apar, selectați unul dintre cele trei niveluri de performanță: îmbunătățit (Perfomans), silențios (Silent) și optim (Optimal).
- Apăsați tasta F10 pentru a salva setarea selectată.
Reveniți la cuprins
A doua metodă: controlul vitezei ventilatorului prin metoda de comutare
Figura 1. Distribuția stresului pe contacte.
Pentru majoritatea ventilatoarelor, tensiunea nominală este de 12 V. Pe măsură ce această tensiune scade, numărul de rotații pe unitatea de timp scade - ventilatorul se rotește mai lent și face mai puțin zgomot. Puteți profita de această circumstanță prin comutarea ventilatorului la mai multe tensiuni nominale folosind un conector Molex obișnuit.
Distribuția tensiunii pe contactele acestui conector este prezentată în Fig. 1a. Se pare că pot fi luate trei valori diferite ale tensiunii: 5 V, 7 V și 12 V.
Pentru a asigura această metodă de modificare a vitezei ventilatorului aveți nevoie de:
- Deschideți carcasa computerului deconectat și scoateți conectorul ventilatorului din priza acestuia. Este mai ușor să dezlipiți firele care merg la ventilatorul de alimentare de pe placă sau pur și simplu să le decupați.
- Folosind un ac sau un awl, eliberați picioarele corespunzătoare (cel mai adesea firul roșu este pozitiv și firul negru este negativ) de la conector.
- Conectați firele ventilatorului la contactele conectorului Molex la tensiunea necesară (vezi Fig. 1b).
Un motor cu o turație nominală de 2000 rpm la o tensiune de 7 V va produce 1300 rpm pe minut și la o tensiune de 5 V - 900 rpm. Un motor evaluat la 3500 rpm - 2200 și, respectiv, 1600 rpm.
Figura 2. Diagrama conexiunii în serie a două ventilatoare identice.
Un caz special al acestei metode este conexiunea în serie a două ventilatoare identice cu conectori cu trei pini. Fiecare transportă jumătate din tensiunea de funcționare și ambele se rotesc mai încet și fac mai puțin zgomot.
Schema unei astfel de conexiuni este prezentată în Fig. 2. Conectorul ventilatorului din stânga este conectat la placa de bază ca de obicei.
Un jumper este instalat pe conectorul din dreapta, care este fixat cu bandă electrică sau bandă.
Reveniți la cuprins
A treia metodă: reglarea vitezei ventilatorului prin schimbarea curentului de alimentare
Pentru a limita viteza de rotație a ventilatorului, puteți conecta rezistențe permanente sau variabile în serie la circuitul său de alimentare. Acestea din urmă vă permit, de asemenea, să schimbați fără probleme viteza de rotație. Atunci când alegeți un astfel de design, nu trebuie să uitați de dezavantajele acestuia:
- Rezistoarele se încălzesc, risipind energie electrică și contribuind la procesul de încălzire al întregii structuri.
- Caracteristicile motorului electric în diverse moduri pot fi foarte diferite, fiecare dintre ele necesită rezistențe cu parametri diferiți.
- Puterea disipată a rezistențelor trebuie să fie suficient de mare.
Figura 3. Circuit electronic pentru controlul vitezei.
Este mai rațional de aplicat circuit electronic reglarea vitezei. Versiunea sa simplă este prezentată în Fig. 3. Acest circuit este un stabilizator cu capacitatea de a regla tensiunea de ieșire. O tensiune de 12 V este furnizată la intrarea microcircuitului DA1 (KR142EN5A) Un semnal de la propria ieșire este furnizat la ieșirea cu 8 amplificare de tranzistorul VT1. Nivelul acestui semnal poate fi ajustat cu rezistența variabilă R2. Este mai bine să utilizați un rezistor de reglare ca R1.
Dacă curentul de sarcină nu este mai mare de 0,2 A (un ventilator), microcircuitul KR142EN5A poate fi utilizat fără radiator. Dacă este prezent, curentul de ieșire poate atinge o valoare de 3 A. La intrarea în circuit, este indicat să porniți condensator ceramic recipient mic.
Reveniți la cuprins
A patra metodă: reglarea vitezei ventilatorului folosind rheobass
Reobas - dispozitiv electronic, care vă permite să schimbați fără probleme tensiunea furnizată ventilatoarelor.
Ca rezultat, viteza de rotație a acestora se schimbă fără probleme. Cel mai simplu mod este să cumpărați un reobass gata făcut. De obicei, este introdus într-un compartiment de 5,25". Există poate un singur dezavantaj: dispozitivul este scump.
Dispozitivele descrise în secțiunea anterioară sunt de fapt reobass, permițând doar controlul manual. În plus, dacă un rezistor este utilizat ca regulator, motorul poate să nu pornească, deoarece cantitatea de curent în momentul pornirii este limitată. În mod ideal, un reobas cu drepturi depline ar trebui să ofere:
- Pornire neîntreruptă a motorului.
- Controlul vitezei rotorului nu numai manual, ci și modul automat. Pe măsură ce temperatura dispozitivului răcit crește, viteza de rotație ar trebui să crească și invers.
O schemă relativ simplă care îndeplinește aceste condiții este prezentată în Fig. 4. Având abilitățile adecvate, este posibil să o faci singur.
Tensiunea de alimentare a ventilatorului este modificată în modul impuls. Comutarea se realizează folosind tranzistoare puternice cu efect de câmp, rezistența canalelor în stare deschisă este aproape de zero. Prin urmare, pornirea motoarelor se face fără dificultate. Nici cea mai mare viteză de rotație nu va fi limitată.
Schema propusă funcționează astfel: la momentul inițial, răcitorul care răcește procesorul funcționează la o viteză minimă, iar atunci când este încălzit la o anumită temperatură maximă admisă, trece la modul de răcire maximă. Când temperatura procesorului scade, reobasul comută din nou răcitorul la viteza minimă. Ventilatoarele rămase acceptă modul setat manual.
Figura 4. Diagrama de reglare folosind rheobass.
Baza unității care controlează funcționarea ventilatoarelor computerului este temporizatorul integrat DA3 și tranzistorul cu efect de câmp VT3. Un generator de impulsuri cu o rată de repetare a impulsurilor de 10-15 Hz este asamblat pe baza unui temporizator. Ciclul de lucru al acestor impulsuri poate fi modificat folosind rezistența de reglare R5, care face parte din lanțul de sincronizare RC R5-C2. Datorită acestui lucru, puteți modifica fără probleme viteza de rotație a ventilatorului, menținând în același timp valoarea curentă necesară la momentul pornirii.
Condensatorul C6 netezește impulsurile, făcând rotoarele motorului să se rotească mai ușor, fără a face clicuri. Aceste ventilatoare sunt conectate la ieșirea XP2.
Baza unei unități de control similare pentru răcirea procesorului este microcircuitul DA2 și tranzistorul cu efect de câmp VT2. Singura diferență este că atunci când tensiunea apare la ieșirea amplificatorului operațional DA1, datorită diodelor VD5 și VD6, este suprapusă tensiunii de ieșire a temporizatorului DA2. Ca urmare, VT2 se deschide complet și ventilatorul răcitorului începe să se rotească cât mai repede posibil.
Gestionarea răcitorului (controlul termic al ventilatoarelor în practică)
Pentru cei care folosesc un computer în fiecare zi (și mai ales în fiecare noapte), ideea de Silent PC este foarte aproape de suflet. Multe publicații sunt dedicate acestui subiect, dar astăzi problema zgomotului produs de un computer este departe de a fi rezolvată. Una dintre principalele surse de zgomot dintr-un computer este răcitorul procesorului.
Când utilizați software de răcire, cum ar fi CpuIdle, Waterfall și altele, sau când lucrați sisteme de operare Windows NT/2000/XP și Windows 98SE, temperatura medie a procesorului în modul Idle scade semnificativ. Totuși, ventilatorul răcitorului nu știe acest lucru și continuă să funcționeze la putere maximă cu un nivel maxim de zgomot. Bineînțeles că există utilitati speciale(SpeedFan, de exemplu), care poate controla viteza ventilatorului. Cu toate acestea, astfel de programe nu funcționează pe toate plăcile de bază. Dar chiar dacă lucrează, se poate spune că nu sunt foarte deștepți. Astfel, atunci când computerul pornește, chiar și cu un procesor relativ rece, ventilatorul funcționează la viteza maximă.
Ieșirea din situație este de fapt simplă: pentru a controla viteza rotorului ventilatorului, puteți construi un regulator analogic cu un senzor de temperatură separat atașat la radiatorul de răcire. În general, există nenumărate soluții de circuit pentru astfel de termostate. Dar cele mai simple două scheme de control termic merită atenția noastră, de care ne vom ocupa acum.
Descriere
Dacă răcitorul nu are o ieșire de tahometru (sau această ieșire pur și simplu nu este utilizată), puteți construi cel mai mult schema simpla, care conține un număr minim de piese (Fig. 1).
Orez. 1. Diagrama schematică prima versiune de termostat
Din vremea celor „patru”, a fost folosit un regulator asamblat conform acestei scheme. Este construit pe baza cipului comparator LM311 ( analog domestic- KR554CA3). În ciuda faptului că este utilizat un comparator, regulatorul oferă mai degrabă o reglare liniară decât comutatoare. Poate apărea o întrebare rezonabilă: „Cum s-a întâmplat ca un comparator să fie folosit pentru reglarea liniară, și nu un amplificator operațional?” Ei bine, există mai multe motive pentru asta. În primul rând, acest comparator are o ieșire open-collector relativ puternică, care vă permite să conectați un ventilator la el fără tranzistori suplimentari. În al doilea rând, datorită faptului că treapta de intrare este construită pe tranzistoare p-n-p, care sunt conectate într-un circuit cu un colector comun, chiar și cu o sursă unipolară este posibil să se lucreze cu tensiuni de intrare scăzute, situate aproape la potențialul de masă. Deci, atunci când utilizați o diodă ca senzor de temperatură, trebuie să operați la potențiale de intrare de numai 0,7 V, ceea ce majoritatea amplificatoarelor operaționale nu le permit. În al treilea rând, orice comparator poate fi acoperit de feedback negativ, apoi va funcționa așa cum o fac amplificatoare operaționale(apropo, aceasta este exact includerea folosită).
Diodele sunt adesea folosite ca senzori de temperatură. U diodă de siliciu joncțiune p-n are un coeficient de temperatură al tensiunii de aproximativ -2,3 mV/°C și o cădere de tensiune directă de aproximativ 0,7 V. Majoritatea diodelor au o carcasă care este complet nepotrivită pentru montarea lor pe un radiator. În același timp, unii tranzistori sunt special adaptați pentru aceasta. Unele dintre acestea sunt tranzistoare domestice KT814 și KT815. Dacă un astfel de tranzistor este înșurubat la un radiator, colectorul tranzistorului va fi conectat electric la acesta. Pentru a evita problemele, în circuitul în care este utilizat acest tranzistor, colectorul trebuie să fie împământat. Pe baza acestui lucru, senzorul nostru de temperatură are nevoie de un tranzistor pnp, de exemplu, KT814.
Puteți, desigur, să utilizați pur și simplu una dintre joncțiunile tranzistorului ca diodă. Dar aici putem fi inteligenți și facem ceva mai viclean :) Cert este că coeficientul de temperatură al diodei este relativ scăzut, iar măsurarea modificărilor mici de tensiune este destul de dificilă. Aici interferează zgomotul, interferența și instabilitatea tensiunii de alimentare. Prin urmare, pentru a crește coeficientul de temperatură al unui senzor de temperatură, este adesea folosit un lanț de diode conectate în serie. Pentru un astfel de lanț, coeficientul de temperatură și căderea de tensiune directă cresc proporțional cu numărul de diode conectate. Dar nu avem o diodă, ci un întreg tranzistor! Într-adevăr, adăugând doar două rezistențe, puteți construi o rețea cu două terminale pe un tranzistor, al cărei comportament va fi echivalent cu comportamentul unui lanț de diode. Acesta este ceea ce se face în termostatul descris.
Coeficientul de temperatură al unui astfel de senzor este determinat de raportul dintre rezistențele R2 și R3 și este egal cu T cvd *(R3/R2+1), unde T cvd este coeficientul de temperatură al unei joncțiuni p-n. Este imposibil să creșteți raportul rezistenței la nesfârșit, deoarece odată cu coeficientul de temperatură crește și căderea de tensiune directă, ceea ce poate atinge cu ușurință tensiunea de alimentare, iar atunci circuitul nu va mai funcționa. În regulatorul descris, coeficientul de temperatură este selectat să fie de aproximativ -20 mV/°C, în timp ce căderea de tensiune directă este de aproximativ 6 V.
Senzorul de temperatură VT1R2R3 este inclus în puntea de măsurare, care este formată din rezistențele R1, R4, R5, R6. Podul este alimentat de un stabilizator parametric de tensiune VD1R7. Necesitatea de a utiliza un stabilizator se datorează faptului că tensiunea de alimentare de +12 V din interiorul computerului este destul de instabilă (într-o sursă de alimentare cu comutație, se realizează numai stabilizarea de grup a nivelurilor de ieșire +5 V și +12 V).
Tensiunea de dezechilibru a punții de măsurare este aplicată intrărilor comparatorului, care este utilizat în modul liniar datorită acțiunii feedback-ului negativ. Rezistorul de reglare R5 vă permite să schimbați caracteristica de reglare, iar modificarea valorii rezistenței de feedback R8 vă permite să-i schimbați panta. Capacitățile C1 și C2 asigură stabilitatea regulatorului.
Regulatorul este montat pe panou, care este o bucată de fibră de sticlă folie unilaterală (Fig. 2).
Orez. 2. Schema de instalare a primei versiuni a termostatului
Pentru a reduce dimensiunea plăcii, este recomandabil să folosiți elemente SMD. Deși, în principiu, te poți descurca cu elemente obișnuite. Placa este fixată de radiatorul de răcire folosind un șurub care fixează tranzistorul VT1. Pentru a face acest lucru, ar trebui să faceți o gaură în radiator, în care este recomandabil să tăiați un filet M3. Ca ultimă soluție, puteți folosi un șurub și o piuliță. Atunci când alegeți un loc pe radiator pentru a fixa placa, trebuie să aveți grijă de accesibilitatea rezistenței de tăiere atunci când radiatorul se află în interiorul computerului. În acest fel, puteți atașa placa numai la radiatoare cu un design „clasic”, dar atașarea acesteia la radiatoare cilindrice (de exemplu, precum Orbs) poate cauza probleme. Doar tranzistorul senzorului de temperatură ar trebui să aibă un contact termic bun cu radiatorul. Prin urmare, dacă întreaga placă nu se potrivește pe radiator, vă puteți limita la instalarea unui tranzistor pe acesta, care în acest caz este conectat la placă folosind fire. Placa în sine poate fi plasată în orice loc convenabil. Nu este dificil să atașați tranzistorul la radiator, puteți chiar să îl introduceți pur și simplu între aripioare, asigurând contactul termic folosind pastă termoconductoare. O altă metodă de fixare este folosirea adezivului cu conductivitate termică bună.
Când instalați un tranzistor cu senzor de temperatură pe un radiator, acesta din urmă este conectat la masă. Dar, în practică, acest lucru nu provoacă dificultăți deosebite, cel puțin în sistemele cu procesoare Celeron și PentiumIII (partea cristalului lor în contact cu radiatorul nu are conductivitate electrică).
Din punct de vedere electric, placa este conectată la firele ventilatorului. Dacă doriți, puteți chiar să instalați conectori pentru a nu tăia firele. Un circuit asamblat corect nu necesită practic nicio ajustare: trebuie să utilizați doar rezistența de reglare R5 pentru a seta viteza de rotație necesară a rotorului ventilatorului corespunzătoare temperaturii curente. În practică, fiecare ventilator specific are o tensiune de alimentare minimă la care rotorul începe să se rotească. Prin reglarea regulatorului, puteți obține rotația ventilatorului la cea mai mică viteză posibilă la o temperatură a radiatorului, de exemplu, aproape de cea a mediului ambiant. Cu toate acestea, având în vedere că rezistența termică a diferitelor radiatoare variază foarte mult, poate fi necesară ajustarea pantei caracteristicii de control. Panta caracteristicii este stabilită de valoarea rezistenței R8. Valoarea rezistenței poate varia de la 100 K la 1 M. Cu cât această valoare este mai mare, cu atât temperatura radiatorului este mai mică, ventilatorul va atinge viteza maximă. În practică, de foarte multe ori sarcina procesorului este de doar câteva procente. Acest lucru se observă, de exemplu, când se lucrează în editori de text. Când utilizați un răcitor de software în astfel de momente, ventilatorul poate funcționa cu o viteză semnificativ redusă. Este exact ceea ce ar trebui să ofere autoritatea de reglementare. Cu toate acestea, pe măsură ce sarcina procesorului crește, temperatura acestuia crește, iar regulatorul trebuie să crească treptat tensiunea de alimentare a ventilatorului la maxim, prevenind supraîncălzirea procesorului. Temperatura radiatorului atunci când este atinsă viteza maximă a ventilatorului nu trebuie să fie foarte mare. Este dificil de dat recomandări specifice, dar cel puțin această temperatură ar trebui să „întârzie” cu 5 - 10 grade față de temperatura critică, atunci când stabilitatea sistemului este deja compromisă.
Da, încă un lucru. Este recomandabil să porniți mai întâi circuitul de la o sursă de alimentare externă. În caz contrar, dacă există un scurtcircuit în circuit, conectați circuitul la conector placa de baza poate provoca daune.
Acum a doua versiune a schemei. Dacă ventilatorul este echipat cu un turometru, atunci nu mai este posibilă conectarea tranzistorului de control la firul de masă al ventilatorului. Prin urmare, tranzistorul comparator intern nu este potrivit aici. În acest caz, este necesar un tranzistor suplimentar, care va regla circuitul ventilatorului de +12 V. În principiu, a fost posibil să se modifice pur și simplu circuitul de pe comparator, dar pentru varietate, a fost realizat un circuit asamblat cu tranzistori, care s-a dovedit a fi și mai mic ca volum (Fig. 3).
Orez. 3. Schema schematică a celei de-a doua versiuni a termostatului
Deoarece întreaga placă așezată pe calorifer se încălzește, este posibil să se prezică comportamentul circuit tranzistor destul de dificil. Prin urmare, a fost necesară modelarea preliminară a circuitului folosind pachetul PSpice. Rezultatul simulării este prezentat în Fig. 4.
Orez. 4. Rezultatul simulării circuitului în pachetul PSpice
După cum se poate observa din figură, tensiunea de alimentare a ventilatorului crește liniar de la 4 V la 25°C la 12 V la 58°C. Acest comportament al controlerului, în general, satisface cerințele noastre, iar în acest moment etapa de modelare a fost finalizată.
Diagramele schematice ale acestor două opțiuni de termostat au multe în comun. În special, senzorul de temperatură și puntea de măsurare sunt complet identice. Singura diferență este amplificatorul de tensiune de dezechilibru în punte. În a doua opțiune, această tensiune este furnizată în cascadă pe tranzistorul VT2. Baza tranzistorului este intrarea inversoare a amplificatorului, iar emițătorul este intrarea neinversoare. Apoi, semnalul merge la a doua etapă a amplificatorului de pe tranzistorul VT3, apoi la treapta de ieșire pe tranzistorul VT4. Scopul containerelor este același ca în prima opțiune. Ei bine, schema de conexiuni a regulatorului este prezentată în Fig. 5.
Orez. 5. Schema de instalare a celei de-a doua versiuni a termostatului
Designul este similar cu prima opțiune, cu excepția faptului că placa este puțin mai mică. Circuitul poate folosi elemente obișnuite (non-SMD) și orice tranzistoare de putere mică, deoarece curentul consumat de ventilatoare nu depășește de obicei 100 mA. Remarc că acest circuit poate fi folosit și pentru controlul ventilatoarelor cu un consum mare de curent, dar în acest caz tranzistorul VT4 trebuie înlocuit cu unul mai puternic. În ceea ce privește ieșirea tahometrului, semnalul tahogeneratorului TG trece direct prin placa de reglare și merge la conectorul plăcii de bază. Metoda de configurare a celei de-a doua versiuni a regulatorului nu este diferită de metoda dată pentru prima opțiune. Numai în această opțiune, reglarea se face folosind rezistența de reglare R7, iar panta caracteristicii este setată de valoarea rezistenței R12.
Concluzii
Utilizarea practică a unui termostat (împreună cu software răcire) și-a demonstrat eficiența ridicată în ceea ce privește reducerea zgomotului produs de răcitor. Cu toate acestea, răcitorul în sine trebuie să fie destul de eficient. De exemplu, pe un sistem cu un procesor Celeron566 care rulează la 850 MHz, răcitor cu cutie nu a mai furnizat suficientă eficiență de răcire, așa că chiar și cu o sarcină medie a procesorului, regulatorul a ridicat tensiunea de alimentare a răcitorului la valoarea maximă. Situatia a fost corectata dupa inlocuirea ventilatorului cu unul mai eficient, cu diametrul paletei marit. Acum ventilatorul atinge viteza maximă doar atunci când procesorul funcționează mult timp la încărcare de aproape 100%.
Ventilatoarele de răcire sunt acum instalate în multe aparate electrocasnice, fie că este vorba despre computere, sisteme stereo, home theater. Își fac bine treaba, răcesc elementele de încălzire, dar în același timp emit un zgomot sfâșietor și foarte enervant. Acest lucru este deosebit de critic în centre muzicaleși home theater, deoarece zgomotul ventilatorului poate interfera cu ascultarea muzicii tale preferate. Producătorii economisesc adesea bani și conectează ventilatoarele de răcire direct la sursa de alimentare, ceea ce le face să se rotească întotdeauna la viteză maximă, indiferent dacă este necesară răcirea în în acest moment, sau nu. Puteți rezolva această problemă destul de simplu - construiți-vă propriul controler automat de viteză a răcitorului. Acesta va monitoriza temperatura radiatorului și va porni răcirea doar dacă este necesar, iar dacă temperatura continuă să crească, regulatorul va crește viteza răcitorului până la maxim. Pe lângă reducerea zgomotului, un astfel de dispozitiv va crește semnificativ durata de viață a ventilatorului în sine. Poate fi folosit și, de exemplu, atunci când se creează amplificatoare puternice de casă, surse de alimentare sau alte dispozitive electronice.
Sistem
Circuitul este extrem de simplu, conținând doar doi tranzistori, câteva rezistențe și un termistor, dar cu toate acestea funcționează grozav. M1 din diagramă este un ventilator a cărui viteză va fi reglată. Circuitul este proiectat să utilizeze răcitoare standard de 12 volți. VT1 – nu este suficient puternic n-p-n tranzistor, de exemplu, KT3102B, BC547B, KT315B. Aici este recomandabil să folosiți tranzistori cu un câștig de 300 sau mai mult. VT2 este un tranzistor npn puternic; este cel care comută ventilatorul. Puteți utiliza ieftine interne KT819, KT829, din nou este recomandabil să alegeți un tranzistor cu un câștig mare. R1 este un termistor (numit și termistor), o legătură cheie în circuit. Isi schimba rezistenta in functie de temperatura. Orice termistor NTC cu o rezistență de 10-200 kOhm, de exemplu, MMT-4 domestic, este potrivit aici. Valoarea rezistenței de reglare R2 depinde de alegerea termistorului ar trebui să fie de 1,5 - 2 ori mai mare. Acest rezistor stabilește pragul de pornire a ventilatorului.
Fabricarea regulatorului
Circuitul poate fi asamblat cu ușurință folosind o instalație de perete sau poate fi fabricat placa de circuit imprimat, așa cum am făcut. Pentru a conecta firele de alimentare și ventilatorul în sine, blocurile terminale sunt prevăzute pe placă, iar termistorul este ieșit pe o pereche de fire și atașat la radiator. Pentru o conductivitate termică mai mare, trebuie să-l atașați folosind pastă termică. Placa este realizată folosind metoda LUT mai jos sunt câteva fotografii ale procesului.
Descărcați placa:
(descărcări: 653)
După realizarea plăcii, piesele sunt lipite în ea, ca de obicei, mai întâi mici, apoi mari. Merită să acordați atenție pinout-ului tranzistorilor pentru a le lipi corect. După finalizarea montajului, placa trebuie spălată de reziduurile de flux, șinele trebuie inelate, iar montarea trebuie asigurată corect.
