Как работает автоматический регулятор оборотов кулера. Какие существуют схемы регуляторов оборотов вентиляторов. Как собрать регулятор оборотов своими руками. На что обратить внимание при выборе и установке регулятора скорости вентилятора.
Принцип работы автоматического регулятора оборотов кулера
Автоматический регулятор оборотов кулера — это устройство, которое изменяет скорость вращения вентилятора в зависимости от температуры. Основные компоненты такого регулятора:
- Датчик температуры (термистор или термопара)
- Схема управления на основе микроконтроллера или транзисторов
- Силовой элемент для регулировки напряжения на вентиляторе (транзистор, тиристор)
Принцип работы заключается в следующем:
- Датчик измеряет температуру охлаждаемого компонента или воздуха
- Схема управления преобразует показания датчика в управляющий сигнал
- Силовой элемент изменяет напряжение на вентиляторе, регулируя его обороты
- При повышении температуры обороты увеличиваются, при понижении — уменьшаются
Это позволяет оптимизировать охлаждение и снизить шум от вентилятора.
Основные типы схем регуляторов оборотов вентиляторов
Существует несколько основных типов схем регуляторов оборотов вентиляторов:
1. Простейший регулятор на одном транзисторе
Самая простая схема на одном биполярном или полевом транзисторе. Транзистор работает в линейном режиме, изменяя напряжение на вентиляторе. Недостаток — низкий КПД из-за потерь на транзисторе.
2. ШИМ-регулятор
Использует широтно-импульсную модуляцию для управления оборотами. Более эффективен, так как транзистор работает в ключевом режиме. Требует фильтрации выходного сигнала.
3. Регулятор на специализированной микросхеме
Применяются готовые микросхемы для управления вентиляторами, например LM75. Позволяют реализовать сложные алгоритмы регулирования.
4. Микроконтроллерный регулятор
Наиболее гибкое решение на основе микроконтроллера. Позволяет реализовать любой алгоритм управления и дополнительные функции.
Схема простого регулятора оборотов на транзисторе
Рассмотрим схему простейшего регулятора оборотов на одном транзисторе:
+12V
|
R1
|
T | Вентилятор
\ | /
\ | /
| /
\/
| |
| |
| |
GND
Где:
- R1 — резистор 1-10 кОм
- T — транзистор КТ817 или аналог
Принцип работы:
- Транзистор работает в линейном режиме как переменный резистор
- Изменяя ток базы транзистора, регулируем его сопротивление
- Это изменяет напряжение на вентиляторе и его обороты
Недостаток схемы — низкий КПД из-за потерь на транзисторе. Для мощных вентиляторов требуется радиатор.
Рекомендации по сборке регулятора оборотов своими руками
При самостоятельной сборке регулятора оборотов кулера следует учитывать следующие моменты:
- Выбирайте схему в соответствии с мощностью вентилятора
- Используйте качественные компоненты с запасом по мощности
- Обеспечьте хорошее охлаждение силовых элементов
- Экранируйте чувствительные цепи от помех
- Применяйте фильтрацию питания
- Настройте пороги срабатывания регулятора
- Проверьте работу во всем диапазоне температур
Для начинающих радиолюбителей рекомендуется использовать готовые наборы или модули регуляторов оборотов. Это упростит сборку и гарантирует работоспособность устройства.
Выбор и установка готового регулятора скорости вентилятора
При выборе готового регулятора скорости вентилятора обратите внимание на следующие характеристики:
- Максимальный ток нагрузки
- Диапазон регулировки оборотов
- Наличие температурного датчика
- Возможность ручной регулировки
- Совместимость с типом вентилятора
- Габариты и способ монтажа
Установка регулятора производится в следующем порядке:
- Отключите питание компьютера
- Определите место установки регулятора
- Подключите регулятор между блоком питания и вентилятором
- Закрепите датчик температуры (если есть)
- Настройте пороги срабатывания
- Проверьте работу системы охлаждения
Правильно подобранный и установленный регулятор позволит оптимизировать охлаждение компьютера и снизить уровень шума.
Преимущества использования автоматических регуляторов оборотов кулеров
Применение автоматических регуляторов оборотов кулеров имеет ряд существенных преимуществ:
- Снижение уровня шума при работе компьютера
- Оптимизация охлаждения компонентов
- Увеличение срока службы вентиляторов
- Экономия электроэнергии
- Возможность тонкой настройки системы охлаждения
Автоматическое управление позволяет вентиляторам работать на минимально необходимых оборотах, обеспечивая при этом эффективное охлаждение. При повышении нагрузки и температуры обороты увеличиваются, гарантируя стабильность работы системы.
Распространенные ошибки при использовании регуляторов оборотов кулеров
При использовании регуляторов оборотов кулеров следует избегать следующих типичных ошибок:
- Неправильный выбор мощности регулятора
- Некорректное подключение вентилятора
- Установка слишком низких минимальных оборотов
- Игнорирование температурных датчиков
- Отсутствие контроля за температурой компонентов
Как избежать этих ошибок:
- Тщательно изучите характеристики вентиляторов и регулятора
- Следуйте схеме подключения в инструкции
- Настройте минимальные обороты выше порога запуска вентилятора
- Правильно расположите температурные датчики
- Периодически проверяйте температуру компонентов с помощью специальных программ
Соблюдение этих рекомендаций поможет избежать проблем и обеспечит эффективную работу системы охлаждения компьютера.
Регулятор оборотов кулера от температуры схема
Эта инструкция призвана помочь вам в создании простого 3-х режимного контроллера регулятора оборотов вентилятора для любого компьютерного кулера, рассчитанного на постоянное напряжение 12 В. Как управлять скоростью вращения кулера вы узнаете из данной инструкции. Вы должны понимать, что несете полную ответственность за то, что вы будете делать со своими устройствами, и, если вы что-то сломаете, вина будет лежать полностью на вас! Данный регулятор оборотов кулера позволит переключать его в 3 режима: выключен, средняя скорость и полная скорость. Возможность полного отключения кулеров корпуса компьютера, позволит уменьшить шум, издаваемый вентиляторами, когда не требуется интенсивное охлаждение температуры компонентов компьютера.
Поиск данных по Вашему запросу:
Схемы, справочники, даташиты:
Прайс-листы, цены:
Обсуждения, статьи, мануалы:
Дождитесь окончания поиска во всех базах.
По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам.
Содержание:
- АКТИВНОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ РАДИАТОРОВ
- Автоматический регулятор оборотов кулера
- Регулятор оборотов кулера своими руками КР198НТ11
- Простейший регулятор для вентилятора постоянного тока
- Простейший регулятор для вентилятора постоянного тока
- Управляем кулером (термоконтроль вентиляторов на практике)
- Регулятор оборотов кулера на микроконтроллере PIC12F629
- Регулятор скорости вентилятора
- Регуляторы скорости вращения вентилятора: виды и правила подключения
ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Термодатчик и регулятор оборотов вентилятора на транзисторах
youtube.com/embed/GP9eg5rjK-g» frameborder=»0″ allowfullscreen=»»/>АКТИВНОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ РАДИАТОРОВ
Вентиляторы могут использоваться для охлаждения схем, но постоянное вращение при номинальном напряжении приводит к механическом износу, прежде всего, подшипников.
Включая вентилятор лишь по мере необходимости, и на скорости, соразмерной температуре, можно существенно продлить срок его жизни, так же, как и срок жизни охлаждаемой им аппаратуры. Простейшая схема управления лишь включает и выключает вентилятор, но расплатой за простоту являются коммутационные помехи по питанию и высокие механические нагрузки на вентилятор.
Пропорциональные контроллеры, безусловно, более элегантны. Они включаются при переходе температуры через определенный порог, увеличивают скорость вращения по мере роста температуры, плавно снижают скорость, когда схема начинает остывать, и, наконец, останавливаются совсем. Однако, большинство пропорциональных регуляторов скорости вращения вентиляторов неоправданно сложны, поскольку охлаждение схем — задача далеко не из области точных наук.
Предлагаемая на Рисунке 1 схема ничуть не менее эффективна, чем навороченные регуляторы, и много раз с успехом использовалась. Для схемы необходимы только термисторный датчик температуры, MOSFET транзистор, резистор и конденсатор для блюстителей схемотехнической нравственности.
Предполагается, что термистор имеет отрицательный температурный коэффициент. Если вы располагаете термистором с положительным коэффициентом, поменяйте его местами с резистором R1. Простейший пропорциональный регулятор для вентилятора постоянного тока можно сделать на термисторе и MOSFET транзисторе. При комнатной температуре напряжение на затворе транзистора ниже типового порогового уровня V gs th , ток стока отсутствует, и вентилятор выключен. По мере роста температуры, сопротивление термистора падает, напряжение V gs th растет, и транзистор начинает открываться.
При достаточно высокой температуре транзистор входит в насыщение, и вентилятор начинает вращаться с максимальной скоростью. Пороговая температура, при которой начинается вращение вентилятора, устанавливается резистором R1. Вследствие технологического разброса пороговых напряжений V gs th , температура включения также будет иметь разброс от экземпляра к экземпляру.
При небольшом объеме производства проблему можно решить, заменив R1 подстроечным резистором. Но это увеличит цену изделия, поэтому, возможно, вам придется просто смириться с этим фактом. По счастью, N-канальные MOSFET транзисторы имеют отрицательный температурный коэффициент напряжения порога, что, отчасти, компенсирует последствия разброса V gs th. Тем не менее, необходимо убедиться, что разброс температур включения будет приемлем для вашей системы.
Двигаясь в обратном направлении, от крайнего верхнего к крайнему нижнему значению указанного в справочных данных порогового напряжения V gs th , рассчитаем диапазон пороговых температур для наихудшего случая:.
Аналогично, при самом большом пороговом напряжении, вращение вентилятора начнется при сопротивлении термистора 3. Теперь, несколько аспектов, на которые следует обратить внимание. Прежде всего, схема применима только к небольшим вентиляторам постоянного тока. Для больших вентиляторов, или массивов вентиляторов, схема будет неэффективной, а с вентиляторами переменного тока вовсе неработоспособной. Далее, необходимо посмотреть в справочных материалах на вентилятор, способен ли он работать в режиме периодического включения.
Как правило, большинство вентиляторов на это рассчитаны. Но иногда требуется, чтобы скорость не падала ниже определенного минимального значения. И, наконец, нельзя забывать о том, что при средней скорости вращения вентилятора, MOSFET транзистор работает в линейном режиме и может рассеивать значительную мощность.
Поскольку такое происходит только при вращении вентилятора, самым простым решением будет размещение транзистора на пути воздушного потока. Генераторы Игры Измерения Инстр. Сотовая связь Спутник. ТВ Телефон Теория Ук. Схемы Силовая электроника Простейший регулятор для вентилятора …. Alan Stummer Вентиляторы могут использоваться для охлаждения схем, но постоянное вращение при номинальном напряжении приводит к механическом износу, прежде всего, подшипников.
Крупнейшее в Китае предприятие по производству прототипов печатных плат, более , клиентов и более 10, онлайн-заказов ежедневно. Хотите получать уведомления о выходе новых материалов на сайте? Подпишитесь на рассылку! Для комментирования материалов с сайта и получения полного доступа к нашему форуму Вам необходимо зарегистрироваться. Публикации по теме. Измерения Микроконтроллеры Силовая Электроника Электронные компоненты. Политика конфиденциальности en Изменить настройки конфиденциальности.
Автоматический регулятор оборотов кулера
При протекании больших токов в цепях, выделяется энергия в виде тепла. Для отвода тепла используют металлические радиаторы разных форм и размеров, соответственно площадей. Не редко возникает проблема отвода тепла от самого радиатора, в случаях когда радиатор не совсем хорошо справляется с поставленной задачей. Также возникла проблема устранения шума, производимого вентилятором при слабых нагрузках.
Делаем регулятор скорости оборотов вентиляторов кулера из вращения кулера в ПК – схема сборки регулятора оборотов вентилятора когда не требуется интенсивное охлаждение температуры компонентов компьютера.
Регулятор оборотов кулера своими руками КР198НТ11
В отличии от схемы, которая замедляет обороты вентилятора после старта для уверенного запуска вентилятора , данная схема позволит увеличить эффективность работы вентилятора путем увеличения оборотов при повышении температуры датчика. Схема также позволяет уменьшить шум вентилятора и продлить его срок службы. Настройка производится до закрепления термодатчика на радиаторе. Вращая R1 добиваемся чтобы вентилятор остановился и затем вращая в обратную сторону заставляем его гарантированно запускаться при зажимании терморезистора между пальцами 36 градусов Если ваш вентилятор иногда не запускается даже при сильном нагреве паяльник поднести то нужно добавить цепочку С1, R2. Тогда R1 выставляем так, чтобы вентилятор гарантированно запускался при подаче напряжения на холодный блок питания, а потом, через несколько секунд после заpяда конденсатора, обороты падали, но полностью вентилятор не останавливался. Теперь закрепляем датчик и проверяем как все это будет крутится пpи реальной работе. Терморезистор крепится приклеивается через тонкую изолирующую прокладку лучше слюдяную к радиатору высоковольтных транзисторов или к одному из них. Средний балл статьи: 5 Проголосовало: 1 чел.
Простейший регулятор для вентилятора постоянного тока
Работающие на максимальных оборотах дополнительные вентиляторы системника иногда создают немалый шум. Часто пользователи задают вопрос, как снизить шум вентилятора в компьютере? Для такого рода манипуляций необходим хотя бы самый простой регулятор оборотов кулера. Схемы подобных регуляторов используются самые разнообразные, начиная от регулятора на одном транзисторе , заканчивая схемами регуляторов в зависимости от температуры. Сегодня мы рассмотрим и изготовим регулятор оборотов кулера своими руками на основе отечественной микросхемы КРНТ
Вентиляторы, несмотря на простую конструкцию, являются очень важными устройствами, которые нужны не только для спасения людей от жары, но и для обеспечения бесперебойной работы различной техники. Без этого прибора быстро выйдет из строя компьютер, холодильник или другой бытовой аппарат, двигатель и остальные узлы которого во время работы должны постоянно охлаждаться.
Простейший регулятор для вентилятора постоянного тока
Система автоматического управления вентилятором своими руками. Часто в радиолюбительской практике возникает необходимость охлаждать методом обдува какие-либо мощные активные элементы: регулирующие транзисторы в блоках питания, в выходных каскадах мощных УНЧ, радиолампы в выходных каскадах передатчиков и т. Итак, некоторое время тому назад знакомый товарищ попросил изготовить ему систему автоматического регулирования оборотов вентилятора охлаждения для зарядного устройства. Поскольку готового решения у меня не было-пришлось поискать что-либо подходящее в интернете. Решено было испытать описанные в ней автоматы управления вентилятором…. Принципиальная схема устройства показана ниже:.
Управляем кулером (термоконтроль вентиляторов на практике)
День добрый. Можно в эту схему поставить КТ вместо КТ? Мне нужно запитать 9 куллеров которые кушают по 0. И все же контролирует и с тремя проводами, только не плавно, а статично, то есть выставляя в настройках определенные значения, третий провод это «тахометр», напряжение идет по двум это плюс и минус. С четырьмя проводами уже можно использовать полноценную в отличии от трех шим-модуляцию и изменять показатели плавно. У меня все та же материнка, так вот в биосе есть регулировки на каждый вентилятор, на проце стоит автоматом при достижении температуры, на остальных по своему каждый настроен, но значения фиксированные.
Схема такова: В качестве датчика используется терморезистор То есть определяется, к какой температуре обороты вентилятора.
Регулятор оборотов кулера на микроконтроллере PIC12F629
Главная Основные характеристики Виды вентиляторов Промышленные вентиляторы Бытовые вентиляторы Медицинские вентиляторы Компьютерные вентиляторы Смазка и чистка кулера Регулятор оборотов кулера Вентиляторы в автомобилях Компьютеры Карта сайта Версия для печати Связь с нами Вход Последнее обновление: September Как уменьшить скорость вращения вентилятора. Главная Основные характеристики Виды вентиляторов Промышленные вентиляторы Бытовые вентиляторы Медицинские вентиляторы Компьютерные вентиляторы Смазка и чистка кулера Регулятор оборотов кулера Вентиляторы в автомобилях Компьютеры.
Регулятор скорости вентилятора
ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Автоматическая регулировка оборотов вентилятора по температуре
Вентиляторы охлаждения сейчас стоят во многих бытовых приборах, будь то компьютеры, музыкальные центры, домашние кинотеатры. Они хорошо, справляются со своей задачей, охлаждают нагревающиеся элементы, однако издают при этом истошный, и весьма раздражающий шум. Особенно это критично в музыкальных центрах и домашних кинотеатрах, ведь шум вентилятора может помешать наслаждаться любимой музыкой. Производители часто экономят и подключают охлаждающие вентиляторы напрямую к питанию, от чего они вращаются всегда с максимальными оборотами, независимо от того, требуется охлаждение в данный момент, или нет. Решить эту проблему можно достаточно просто — встроить свой собственный автоматический регулятор оборотов кулера.
Представляю вашему вниманию схему пропорционального управления оборотами вентилятора охлаждения автомобиля в зависимости от температуры охлаждающей жидкости.
Регуляторы скорости вращения вентилятора: виды и правила подключения
Тем, кто использует компьютер каждый день и особенно каждую ночь:- , близка идея Silent PC. Этой теме посвящено много публикаций, однако на сегодняшний день проблема шума, создаваемого компьютером, не решена. Одним из источников шума является кулер процессора. Однако кулер этого не знает и продолжает трудиться на полную мощность. Существуют специальные программные продукты, например SpeedFan, которые умеют управлять оборотами кулера. Однако далеко не на всех материнских платах такие программы работают.
Датчик температуры — DS18B Дроссель намотан на ферритовое кольцо взято со старой материнской платы и содержит витков медного провода диаметром 0,6 мм. Индуктивность подбиралась экспериментально по минимальному току потребления регулятора. Фото готового устройства: Скачать прошивку для микроконтроллера PIC и схему Автор: basalayev rambler.
автоматический регулятор скорости вращения кулеров
материалы в категории
Изготовляем автоматический регулятор скорости вращения корпусных кулеров
Источник: журнал UPGRADE #51 (141)
Как-то в нашей конференции проскочило пожелание читателей увидеть статью, в которой бы описывалась схема регулировки оборотов корпусного вентилятора в зависимости от температуры.
Как вы знаете, практически все современные материнские платы должны уметь это делать самостоятельно — с помощью встроенной системы мониторинга. Но, судя по многочисленным письмам читателей, эта функция не всегда работает хорошо (в данном случае это касается именно корпусных вентиляторов). В том, что проблема существует, нам удалось убедиться и на собственном опыте: в процессе эксплуатации материнской платы Аlbаtгоп РХ845РЕV-Рго выяснилось, что обороты процессорного кулера действительно изменяются в зависимости от температуры кристалла, но вот корпусные вентиляторы (подключенные к коннекторам на плате) сразу начинали работу с максимальных оборотов, и в дальнейшем устойчиво эти обороты поддерживали, так что шума не убавлялось.
Как же можно решить данную проблему? Порывшись в личных архивах, нашел статью об устройствах для регулировки оборотов дополнительных корпусных ветродуев в зависимости от температуры внутри «ящика». Она вышла на страницах данного журнала еще в 2001-м году (в #37) и называлась «Сквозняк по заказу». Но инженерная мысль не стоит на месте… В этот раз нам удалось изготовить новый регулятор, на порядок лучше прежнего, используя сочетание разных схем, которые, как оказа-
лось, прекрасно работают вместе. Внимание: при изготовлении и эксплуатации описываемой схемы будьте аккуратны и соблюдайте меры предосторожности при работе с паяльником! Тщательно проверяйте монтаж устройства перед подключением к материнской плате!
Что, где и как происходит?
Многие думают: если есть возможность «поддавать газу» в автоматическом режиме, почему бы не делать именно так? Да, такие устройства в природе есть, но цена их при этом достаточно велика (для большинства пользователей). А что, если собрать подобный девайс самому? Конечно, добавив при этом красивую разноцветную индикацию режимов работы вентилятора
Пусть логика работы устройства будет такая непосредственно после включения на вентиляторы начинает подаваться напряжение около 6 вольт (с кратковременным повышением в самый начальный момент до 12 вольт — для устойчивого запуска), а затем при повышении температуры оно повысится до максимального значения 12 вольт. Когда температура понизится, •напряжение на выходе регулятора снова уменьшится до 6 вольт и вентилятора практически не будет слышно. В принципе, нижний порог напряжения (6 вольт) можно будет потом изменить по желанию в зависимости от шумности вентилятора. Поэтому сочетаем подстроечный резистор (в регуляторе напряжения, подаваемого на «вертушку», он регулирует начальную скорость вращения ротора) с электронным переключателем режимов.
Первая составная часть девайса — «термопереключатель» для вентилятора. Главное в ней — схема на транзисторах VT1 и VТ2. Термодатчик — четыре или опять параллельно соединенных германиевых диодов типа Д9Б в обратном включении. В исходном состоянии сопротивление термодатчика велико, транзистор VT1 закрыт, VТ2 открыт и напряжение на его коллекторе мало. Диод /D6 заперт обратным напряжением, ток через его цепь не протекает. При повышении температуры сопротивление термодатчика понижается (возрастает обратный ток диодов), и при дальнейшем возрастании напряжения на базе транзистор VT1 открывается, VТ2 закрывается. Напряжение на коллекторе VТ2 увеличивается до 12 вольт. Через открывшийся диод VD6 и резистор R8 начинает протекать ток, сильнее открывая транзистор /ТЗ и повышая напряжение на выходе регулятора до максимума. Резистором R1 устанавливают порог начала срабатывания схемы.
Вторая часть схемы — немного переделанный регулятор напряжения. В исходном состоянии спряжение на базу транзистора подается со стабилитрона VD7 и диода VD8. Напряжение на выходе регулятора напряжения будет примерно 6 вольт (если движок подстроечного резистора находится в самом нижнем положении по схеме). Пока на выходе триггера уровень напряжения низкий, диод /D6 закрыт, напряжение на базу транзистора /ТЗ поступает через открытый диод VD9 и резистор R9. Когда температура воздуха внутри корпуса возрастет и сработает триггер Шмитта, напряжение на базу регулирующего транзистора будет поступать уже с выхода «переключателя» через цепочку VD6, R8. Таким образом, напряжение на выходе регулятора будет меняться при достижении пороговой температуры от +6 до +11,5 вольт (в зависимости от типа используемого в регуляторе транзистора, максимальное выходное напряжение может быть от 11 до 11,5 вольт).
Конечно, схему можно сделать и более простой, но главное здесь — сама идея, а ее конкретное воплощение — это личное дело изготовителя.
Питание на схему подается через разъем Х1, подключаемый к штырькам на материнской плате. Самому его сделать нетрудно, нужно только найти какую-нибудь китайскую магнитолу и внимательно посмотреть на ее монтаж: подобным разъемом часто подключаются провода на вход усилителя. Если ничего такого найти не удалось, можно поискать платы от отечественной аппаратуры и найти на этих платах гнездовые части разъемов с таким же шагом контактов (как правило, шаг контактов у них стандартный), затем отпилить от него часть с тремя контактами — дальше все понятно и без пояснений Разъем Х2 (со штырями) для подключения к вентилятору также можно изготовить, разобрав нерабочий аппарат. Такими разъемами жгуты проводов подключаются к платам, например, в телевизорах (типа ЗУСЦТ). Нужно только отпилить от разъема часть с тремя штырями и припаять к этим штырькам провода от схемы Желательно при этом соблюдать цветовую маркировку: белый — провод от таходатчика, красный — «+» питания, черный -«общий». Как именно провода подключаются к разъему, можно посмотреть на вентиляторе.
Индикаторные светодиоды применяются следующие: «МIN» — красный, «МАХ» — зеленый, «WORK» — желтый.
Подстроечный резистор на 47 кОм можно заменить на другой, большего сопротивления (изменив при этом величину сопротивления резистора R2). Вместо германиевых диодов можно попробовать применить терморезистор (примерно на 50-100 кОм), а потом помучиться с подбором сопротивлений Подстроечный резистор во второй части схемы можно заменить переменным, найти красивую ручку и прикрепить его к крышке, рядом с платой устройства. Тогда обороты вентиляторов можно будет регулировать вручную, а при повышении температуры внутрикорпусная вентиляция заработает в полную силу независимо от положения ручки регулятора.
Германиевые диоды имеют сильную зависимость обратного тока от температуры, именно эта их особенность и используется в данной схеме. Чем меньше они по размерам, тем быстрее схема будет реагировать на повышение температуры внутри корпуса. С другой стороны, сверхминиатюрную деталь будет легче повредить… Количество диодов можно изменять (поэтому и пришлось добавить еще один), но тогда придется, соответственно, корректировать величины последовательно соединенных с ними сопротивлений, если датчик не будет срабатывать при заданной температуре (это вариант скорее для продвинутых мастеров).
При настройке устройства подогревать диоды можно паяльником, ненадолго помещая его жало рядом с корпусами диодов (но не касаясь их!). Окончательную регулировку температурного порога нужно производить после установки датчика в корпус, при этом боковые стенки корпуса должны быть закрыты (при настройке крышку отсека с укрепленной на ней платой не вдвигайте на место полностью, чтобы оставалась возможность покрутить подстроечный резистор).
Регулирующий транзистор может быть типа КТ815, КТ817 с любым буквенным индексом. Его лучше прикрутить к металлической пластинке толщиной 2-3 мм и площадью 5-6 см2, при этом нельзя допускать соприкосновения этого радиатора с корпусом компьютера или «общим» проводом схемы. Величину напряжения на выходе регулятора в режиме «полного газа» устанавливают подбором величины сопротивления резистора R8 (его можно убрать совсем). Маломощные транзисторы — любые кремниевые, но, возможно, в этом случае придется подбирать регулировочные сопротивления.
Индикаторы напряжения конструктивно очень просты. Работу их здесь подробно разбирать не будем, только напомню, что НL1 — индикатор минимального напряжения на выходе регулятора, НL2 — индикатор максимального напряжения, НL3 — индикатор исправности регулятора (он должен все время светиться во время работы при исправном регуляторе напряжения). Если вы захотите доработать данную схему, скажем, установить выключатель, который будет соединять базу транзистора с общим проводом, останавливая при этом вентилятор, то потребуется индикатор наличия напряжения на выходе (правда, в этом случае
вентилятор необходимо почаще смазывать для уверенного запуска при минимальном подводимом напряжении).
В результате получилось устройство, изменяющее обороты одного из корпусных вентиляторов от 1700-1800 (при небольшой температуре воздуха в корпусе) до 2800 и более оборотов в минуту в случае большой нагрузки (игр или других тяжелых приложений), вызывающей повышение температуры воздуха в корпусе примерно до 35°С (по данным программы МВРгоЬе). Обороты вентилятора контролируются без сбоев. Используемый вентилятор — Zalman ZМ-F1. Теперь, после проверки, можно собрать еще один такой девайс и подключить его к другому разъему на плате — пусть мониторится на здоровье!
Кое-что о сборке:
Для монтажа данного девайса не требуется лишних материальных затрат — хорошо подходит крышка пятидюймового отсека. После сборки системного блока, как правило, остается хотя бы одна свободная заглушка, которая в лучшем случае валяется среди запчастей, в худшем —
просто выбрасывается. А если вы ее испортите в процессе работы — так она все равно была запасной, и с крышкой, которая в данный момент установлена в корпусе, можно будет поработать дальше, только более аккуратно, с учетом прошлых ошибок. Можно, конечно, использовать и трехдюймовую крышку — кому как нравится.
При выборе типа светодиодов для индикаторов нужно учитывать и то, как выглядят индикаторы на вашем корпусе, чтобы не нарушать единство стиля. Как вы думаете, хорошо ли будут выглядеть здоровенные круглые светодиоды в крышке «пятидюй-мовки», в то время как индикаторы на корпусе небольшие и прямоугольные? Вот и я думаю, что это будет не очень эстетично («зато дешево, удобно и практично. ..» — классика, однако…). Конечно, круглые отверстия проделывать будет проще, но и выглядят они не так стильно. В нашем случае дизайн пробного экземпляра устройства минималистический.
Теперь немного информации о монтаже электрической части. Печатную плату для данного устройства целесообразно разрабатывать в том случае, если вы хотите заняться мелкосерийным производством таких девайсов. А для опытных образцов достаточно будет макетной платы. Если монтаж проведен аккуратно и качественно, устройство будет работать годами, пока не надоест своим присутствием. Макетная плата изготавливается прорезанием канавок в слое фольги до текстолита, так, чтобы образовались изолированные друг от друга квадратики со стороной примерно в 1 см. К этим квадратикам и припаиваются выводы деталей. При необходимости детали можно будет легко отпаять и переместить в другое место (если начальная компоновка окажется неудачной). Если площадки расположены далеко друг от друга, соединяйте их отрезками многожильного изолированного провода. Печатную плату с деталями можно изнутри привинтить к нижней кромке крышки. Обратите внимание, что винты крепления должны быть с «потайной» головкой, чтобы они не торчали и не мешали вставлять крышку на место. Только вот незадача — нижняя кромка крышки весьма тонкая, поэтому будьте внимательны и осторожны. В крайнем случае прикрепите плату к крышке взятым напрокат клеевым пистолетом (можно обойтись и без него, поместив плату на нужное место и затем расплавив кусок клея паяльником). Если такого клея в пределах досягаемости нет, воспользуйтесь клеем «Момент». Плату постарайтесь сделать не очень большой, чтобы в будущем рядом с ней можно было разместить плату другого такого же регулятора. Светодиоды в отверстиях можно крепить также с помощью клеевого пистолета (кстати, во многих корпусах так и сделано). С наружной стороны крышки рядом со светодиодами для прикола можно попробовать сделать какие-нибудь условные обозначения. Раньше для этого удобно было использовать переводные изображения, но сейчас таких радиолюбительских шрифтов что-то не видно. Так что если нет навыков аккуратного написания букв — лучше не портите свою работу. Хотя крупная надпись — что-нибудь вроде «SmartFan Ltd» — смотрелась бы неплохо (наверное).
Датчик необходимо разместить в верхней части корпуса, причем так, чтобы избежать замыкания его выводов с металлической поверхностью и попадания его под струю воздуха от вентилятора. Главное, чтобы в дальнейшем он не отлепился от своего посадочного места и его длинные провода не попали в жужжащую крыльчатку вентилятора на процессоре.
Разумеется, первоначальное подключение лучше производить к какому-нибудь внешнему блоку питания 12 вольт, чтобы при возможных ошибках в монтаже избежать больших материальных потерь. (Например, если будет перепутана полярность подключения диодного датчика температуры — транзистор VТ1 мгновенно сгорит!)
При изготовлении данного девайса помните, что от аккуратности проделывания отверстий в крышке (монтажа деталей на плате снаружи все равно не видно, если его специально не демонстрировать) напрямую будет зависеть количество восторга, которое проявят окружающие вас друзья-моддеры. А уже от реального количества восторга будет зависеть теоретически возможное количество пива, которое пообещают вам товарищи за изготовление аналогичного устройства для них.
Умелых вам рук и прохладных корпусов!
Р.З. Вообще-то, описываемый прибор сейчас работает только в «тихом» режиме. А почему? Здесь целая история… Возникли неприятности с блоком питания, и пришлось его менять. Попутно нужно было решить проблему с вентилятором БП: слишком уж он шумел. Когда блок питания был заменен, новинка так понравилась, что о ней была написана статья «Молчание — золото». Вентилятор в новом БП шумит гораздо меньше, и, что самое важное, температура внутри корпуса снизилась градусов на пять. Теперь она не достигает пороговой величины, на которую настроен описываемый здесь регулятор оборотов. Осталось подождать наступления лета — будет жарче, тогда вентилятор снова будет увеличивать обороты. А пока насладимся тишиной.
Контроллер охлаждающего вентилятора с датчиком температуры LM35
Представленный здесь проект представляет собой недорогое решение для управления теплом радиатора и различного оборудования, требующего автоматического управления вентилятором охлаждения. Проект построен с использованием очень дешевого ОУ LM358 OPAMP. В качестве компаратора используется LM358, а для установки температурного порога (точки включения вентилятора) предусмотрен подстроечный резистор PR1. LM35 используется как датчик температуры, он выдает аналоговое выходное напряжение, пропорциональное температуре. Конденсаторы C2 и C3 являются шунтирующими конденсаторами, D2 — фиксирующим диодом для защиты полевого МОП-транзистора Q1 от обратного электромагнитного шума, исходящего от вентилятора. Конденсатор C1 помогает в контроле шума, в то время как Fan ВКЛ/ВЫКЛ . Светодиод D1 указывает на операции ВКЛ/ВЫКЛ вентилятора. Q1 MOSFET DMG3418L-7 может выдерживать ток до 4A . LM35 можно монтировать непосредственно на радиатор с помощью силиконового клея или с помощью механического крепления для правильного определения температуры. Датчик измеряет температуру, выходной сигнал датчика увеличивается по мере повышения температуры, а компаратор сравнивает выходной сигнал датчика с пороговым напряжением подстроечного потенциометра PR1. Когда выходной сигнал датчика превышает заданное значение, LM358 обеспечивает высокий уровень выходного сигнала, который запускает МОП-транзистор, и, наконец, вентилятор работает на 9 оборотов.0003 НА . Вентилятор работает до тех пор, пока температура не упадет ниже заданного значения.
Характеристики
- Питание 12 В пост. тока (диапазон от 5 до 12 В пост. тока)
- Нагрузка вентилятора до 1 А продолжается (максимальная нагрузка 4 А)
- Диапазон температурного порога Регулируется от 10 до 100 градусов по Цельсию с помощью многооборотного подстроечного потенциометра.
- Простое и недорогое решение для управления температурой радиатора или оборудования
- Встроенный подстроечный потенциометр для регулировки температурного порога
- Размеры печатной платы 26,83 x 14,13 мм
Схема
Список деталей
№. | КОЛ-ВО. | ПОЗ. | ИСХ. | ПРОИЗВОДИТЕЛЬ | ПОСТАВЩИК | НОМЕР ДЕТАЛИ | |
---|---|---|---|---|---|---|---|
1 | 1 | CN1 | 2 PIN-штанги. | ||||
2 | 1 | CN2 | LM35 | TI | DIGIKEY | LM35DZ/NOPB-ND | 2,54 мм|
4 | 2 | C1,C3 | РАЗМЕР SMD 10 мкФ/25 В 1206 | YAGEO/MURATA | DIGIKEY | 5||
5 | 1 | C2 | 0,1 мкФ/25 В SMD РАЗМЕР 0805 | ЯГЕО/МУРАТА | ДИГИКЕЙ | ||
6 | 1 | R2 | РАЗМЕР 1K 5% SMD 0805 | YAGEO/MURATA | DIGIKEY | ||
7 | 1 | D2 | 1N4007 | SMC ДИОД | DIGIKEY | 1655-1N4007FLCT-6ND | |
8 | 1 | Д3 | ДНП | ||||
9 | 2 | R4 | РАЗМЕР 10K 5% SMD 0805 | YAGEO/MURATA | DIGIKEY | ||
10 | 1 | Q1 | DMG3418L-7 | DIODE INC | DIGIKEY | DMG3418L-90DICT | |
11 | 1 | R1 | 75K 1% SMD SIZE 0805 | YAGEO/MURATA | DIGIKEY | ||
12 | 1 | R3 | 470E 5% SMD РАЗМЕР 0805 | ЯГЕО/МУРАТА | ДИГИКЕЙ | ||
13 | 1 | U1 | LM358 SOIC8 | ONSEMI | DIGIKEY | LM358ADR2GOSCT 9006-ND | |
14 | 1 | PR1 | МУЛЬТИОБОРОТНЫЙ ТРИММЕР 10K | BOURNS | DIGIKEY | 6-ND0RL-1-1 | |
15 | 1 | D1 | РАЗМЕР СИД SMD 0805 | LITE ON INC | ДИГИКЕЙ | 160-1427-1-НД |
Connections
Gerber View
Photos
Video
youtube.com/embed/D18_QqMzb9c» frameborder=»0″ allowfullscreen=»allowfullscreen»/>LM358 Datasheet
snosbt3j
Automatic Fan Control Techniques: Тенденции в области охлаждения высокоскоростных чипов
Скачать PDF
Abstract
Охлаждающие вентиляторы являются важной частью управления температурным режимом для мощных микросхем (таких как ЦП, ПЛИС и графические процессоры) и систем. К сожалению, их использование может иногда повышать уровень акустического шума системы до такой степени, что это неприемлемо для пользователя. Измеряя температуру и соответствующим образом регулируя скорость вращения вентилятора, скорость вращения вентилятора (и уровень шума) можно свести к минимуму при низкой температуре, но увеличить в наихудших условиях, чтобы предотвратить повреждение. В этой статье описываются два метода автоматического управления скоростью охлаждающего вентилятора.
Высокоскоростные микросхемы имеют тенденцию перегреваться. По мере того, как они становятся быстрее, они становятся более горячими. Высокоскоростные цифровые микросхемы нового поколения используют меньшие процессы, которые позволяют снизить напряжение питания, что несколько помогает, но количество транзисторов увеличивается быстрее, чем уменьшается напряжение питания. Таким образом, уровни мощности продолжают расти.
По мере повышения температуры чипа может снижаться производительность. Параметры смещаются, максимальные рабочие частоты уменьшаются, а синхронизация может выйти за пределы спецификации. С точки зрения пользователя, когда это происходит, продукт больше не работает должным образом. Таким образом, первой причиной для охлаждения высокоскоростных микросхем является поддержание хорошей производительности в течение как можно более длительного времени работы и в самом широком диапазоне условий окружающей среды. Максимально допустимая температура высокоскоростного чипа для соответствия его параметрическим спецификациям зависит от процесса и конструкции чипа (насколько «близко к краю» чип работает), среди других факторов. Типичные максимальные значения температуры кристалла находятся в диапазоне от +9от 0°С до +130°С.
За пределами точки, где начинается снижение производительности, чрезмерная температура кристалла приводит к катастрофическому повреждению чипов. Максимальный температурный предел штампа обычно значительно превышает +120°C и зависит от таких факторов, как процесс, упаковка и продолжительность высокотемпературных условий. Поэтому высокоскоростные чипы охлаждаются, чтобы избежать нагрева до температуры, которая может привести к снижению производительности и непоправимому повреждению.
Единая технология охлаждения редко используется для высокоскоростных чипов. Вместо этого, как правило, необходимы комбинации методов для обеспечения высокой производительности и постоянной надежности. Для охлаждения высокоскоростных чипов обычно используются радиаторы, тепловые трубки, вентиляторы и дросселирование тактовой частоты. Последние два, вентиляторы и регулирование тактовой частоты, могут помочь решить проблему перегрева, но создают свои собственные проблемы.
Вентиляторымогут значительно снизить температуру высокоскоростного чипа, но они также создают сильный акустический шум. Шум работающего на полной скорости охлаждающего вентилятора раздражает некоторых потребителей, а также становится мишенью для правительственных учреждений, обеспокоенных долговременным воздействием шума на рабочем месте. Шум вентилятора можно значительно снизить, изменяя скорость вращения вентилятора в зависимости от температуры; вентилятор может вращаться медленно (и очень тихо) при низкой температуре и может ускоряться при повышении температуры.
Дросселирование тактовой частоты — снижение тактовой частоты для снижения рассеиваемой мощности — работает за счет снижения производительности системы. При троттлинге часов система продолжает функционировать, но на пониженной скорости. Ясно, что в высокопроизводительных системах дросселирование следует производить только тогда, когда это абсолютно необходимо, то есть когда температура достигает точки, при которой функциональность вот-вот будет потеряна.
Для управления скоростью вращения вентилятора или регулирования тактовой частоты в зависимости от температуры необходимо сначала измерить температуру высокоскоростного чипа. Это можно сделать, поместив датчик температуры близко к целевому чипу — либо непосредственно рядом с ним, либо, в некоторых случаях, под ним или на радиаторе. Температура, измеренная таким образом, соответствует температуре высокоскоростного чипа, но может быть значительно ниже (примерно до 30°C), а разница между измеренной температурой и температурой кристалла увеличивается по мере увеличения рассеиваемой мощности. Следовательно, температура печатной платы или радиатора должна соответствовать температуре кристалла высокоскоростного чипа.
Возможна лучшая альтернатива с несколькими высокоскоростными чипами. Многие процессоры, графические чипы, FPGA и другие высокоскоростные ИС включают в себя «тепловой диод», который на самом деле представляет собой биполярный транзистор с диодным включением на кристалле. С помощью выносного диодного датчика температуры, подключенного к этому термодиоду, температура кристалла быстродействующей ИС может быть измерена напрямую с превосходной точностью. Это не только устраняет большие температурные градиенты, связанные с измерением температуры вне корпуса целевой ИС, но также устраняет длительные тепловые постоянные времени, от нескольких секунд до минут, которые вызывают задержки реакции на изменения температуры кристалла.
Необходимость управления вентилятором вынуждает проектировщика сделать несколько важных выборов. Первый выбор — это метод регулировки скорости вентилятора. Распространенным методом регулировки скорости бесщеточного вентилятора постоянного тока является регулирование напряжения питания вентилятора. Этот подход хорошо работает при напряжении питания всего около 40% от номинального значения. Однако есть недостаток. Если напряжение источника питания изменяется с помощью линейного пропускающего устройства, проходное устройство будет рассеивать мощность, что снижает эффективность. В наихудшем случае рассеяние на проходном устройстве произойдет примерно при 50% от полной скорости и составит примерно 25% от мощности, рассеиваемой вентилятором при полной скорости. Лучшей эффективности можно добиться, используя импульсный источник питания для вентилятора, но это увеличивает стоимость и количество компонентов.
Другим популярным методом управления скоростью вентилятора является питание вентилятора низкочастотным ШИМ-сигналом, обычно в диапазоне около 30 Гц, рабочий цикл которого варьируется для регулировки скорости вентилятора. Это недорого, потому что можно использовать один транзистор с малым проходом. Это эффективно, потому что проходной транзистор используется в качестве ключа. Недостатком этого подхода, однако, является то, что он может сделать вентилятор несколько более шумным из-за импульсного характера источника питания. Быстрые фронты волны ШИМ заставляют механическую конструкцию вентилятора двигаться (что-то вроде плохо спроектированного громкоговорителя), что может быть легко слышно.
Третий подход можно использовать с вентиляторами, имеющими входы управления скоростью. Такие вентиляторы, обычно называемые «четырехпроводными» вентиляторами (земля, питание, выход тахометра, вход управления скоростью ШИМ), позволяют ШИМ-сигналу логического уровня управлять их скоростью. Этот ШИМ-сигнал обычно находится в диапазоне от 20 кГц до 50 кГц, и результирующая скорость вращения вентилятора примерно пропорциональна рабочему циклу.
Другой выбор конструкции управления вентилятором заключается в том, измеряется ли скорость вентилятора как часть схемы управления. В дополнение к питанию и заземлению многие вентиляторы доступны с третьим проводом, который обеспечивает сигнал «тахометра» для схемы управления вентилятором. Выход тахометра выдает заданное количество импульсов (например, два импульса) на каждый оборот вентилятора. Некоторые схемы управления вентилятором используют этот сигнал тахометра в качестве сигнала обратной связи, который позволяет регулировать напряжение вентилятора или рабочий цикл ШИМ для получения желаемого числа оборотов в минуту. Более простой подход игнорирует любой сигнал тахометра и просто регулирует скорость вращения вентилятора или замедляет его без обратной связи по скорости. Управление скоростью с использованием этого метода менее точное, но стоимость ниже, и по крайней мере одна петля обратной связи удалена, что упрощает систему управления.
В некоторых системах важно ограничить скорость изменения скорости вращения вентилятора. Это особенно важно, когда система находится в непосредственной близости от пользователей. Простое включение и выключение вентилятора или немедленное изменение скорости при изменении температуры допустимо в некоторых условиях. Однако когда пользователи находятся поблизости, внезапные изменения шума вентилятора становятся очевидными и раздражающими. Ограничение скорости изменения сигнала привода вентилятора до приемлемого значения (например, 1 % в секунду) обеспечивает минимизацию акустических эффектов управления вентилятором. Скорость вращения вентилятора по-прежнему меняется, но делает это не привлекая внимания.
Профиль управления вентилятором — еще одна важная конструктивная переменная. Как правило, вентилятор отключается при температуре ниже определенного порогового значения, а затем начинает медленно вращаться (например, на 40 % от полной скорости), как только пороговое значение превышено. При повышении температуры привод вентилятора увеличивается линейно с температурой, пока не достигнет 100% привода. Лучший наклон зависит от системных требований. Более быстрый наклон приводит к несколько более стабильной температуре чипа, но скорость вращения вентилятора имеет больше вариаций по мере изменения рассеиваемой мощности от одного момента к другому. Если целью является максимальная производительность, начальную температуру и крутизну следует выбирать так, чтобы вентилятор достиг полной скорости до того, как температура кристалла станет достаточно высокой, чтобы инициировать дросселирование тактовой частоты.
Реализовать схему управления вентилятором можно несколькими способами. Доступны различные удаленные датчики температуры с пятью каналами измерения, которые могут определять температуру кристалла высокоскоростного чипа и передавать данные о температуре на микроконтроллер. Регуляторы скорости вращения вентилятора с многоканальным мониторингом фантахометра могут обеспечить надежное управление частотой вращения вентилятора или напряжением питания на основе команд от внешнего микроконтроллера. Для низкой стоимости и простоты реализации доступны ИС с измерением температуры и автоматическим управлением вентилятором в одном корпусе. Датчики/контроллеры также обычно включают обнаружение перегрева для регулирования тактовой частоты и выключения системы, тем самым защищая высокоскоростные микросхемы от катастрофического отказа из-за перегрева.
Примеры некоторых репрезентативных ИС управления скоростью вращения вентилятора показаны на рисунках 1, 2 и 3. MAX6620 на рисунке 1 управляет скоростью вращения вентилятора, генерируя напряжение питания постоянного тока для четырех вентиляторов с помощью внешних проходных транзисторов. MAX6620 использует обратную связь от тахометра, чтобы установить скорость вращения вентиляторов на выбранные значения. На рис. 2 MAX6653 управляет одним вентилятором, модулируя питание вентилятора низкочастотным ШИМ-сигналом. MAX6653 также измеряет температуру и регулирует рабочий цикл ШИМ в зависимости от этой температуры. На рис. 3 показан MAX6639., который измеряет температуру и управляет двумя вентиляторами в зависимости от температуры. Выходная частота ШИМ MAX6639 может достигать 25 кГц, поэтому он может управлять 4-проводным вентилятором, как показано на рисунке. MAX6639 управляет частотой вращения вентилятора в зависимости от измеренной температуры.
Рис. 1. Показанный здесь MAX6620 представляет собой четырехканальный линейный регулятор скорости вращения вентилятора, использующий внешние проходные транзисторы для подачи переменной мощности на вентилятор. MAX6620 отслеживает сигналы тахометра от вентиляторов и регулирует напряжение питания так, чтобы была достигнута желаемая частота тахометра.