Схема кулера компьютера. Устройство и принцип работы кулера компьютера: полное руководство — Производство и поставка электростанций, Бензиновые и дизельные генераторы от 1 до 100 кВт. Мини ТЭЦ на базе двигателя Стирлинга.

Как устроен кулер компьютера. Какие бывают типы вентиляторов для охлаждения. Как правильно выбрать и установить кулер в ПК. Основные характеристики и параметры компьютерных вентиляторов.

Содержание

Что такое кулер и зачем он нужен в компьютере

Кулер (от англ. cooler — охладитель) — это устройство для отвода тепла от компонентов компьютера. Основная задача кулера — обеспечить циркуляцию воздуха внутри системного блока и не допустить перегрева критически важных элементов, таких как процессор, видеокарта, материнская плата.

Принцип работы кулера заключается в следующем:

Крыльчатка вентилятора вращается, создавая поток воздуха
Холодный воздух поступает внутрь корпуса через специальные отверстия
Теплый воздух выдувается наружу
Таким образом происходит постоянная циркуляция и охлаждение компонентов

Без эффективного охлаждения современные мощные компьютеры быстро перегреваются и выходят из строя. Поэтому правильный выбор и установка кулеров критически важны для стабильной работы ПК.

Основные типы и виды кулеров для компьютера

Существует несколько основных типов кулеров, используемых в компьютерах:

1. Корпусные вентиляторы

Устанавливаются на корпус системного блока для обеспечения общей циркуляции воздуха. Обычно имеют размер 80, 120 или 140 мм.

2. Процессорные кулеры

Крепятся непосредственно на процессор для его охлаждения. Состоят из радиатора и вентилятора.

3. Кулеры для видеокарт

Охлаждают графический процессор и память видеокарты. Могут быть встроенными или съемными.

4. Кулеры для чипсета и VRM

Небольшие вентиляторы для охлаждения чипсета материнской платы и компонентов питания.

5. Кулеры для жестких дисков

Устанавливаются на HDD для снижения их рабочей температуры.

Устройство и принцип работы компьютерного вентилятора

Типичный кулер для ПК состоит из следующих основных элементов:

Крыльчатка (пропеллер) — создает воздушный поток
Электродвигатель — приводит крыльчатку в движение

Подшипник — обеспечивает вращение вала двигателя
Корпус — защищает и фиксирует компоненты
Разъем питания — для подключения к материнской плате или БП

Принцип работы кулера следующий:

На обмотки двигателя подается электрический ток
Возникающее магнитное поле приводит ротор во вращение
Вместе с ротором вращается закрепленная на нем крыльчатка
Крыльчатка создает направленный поток воздуха
Поток обдувает радиатор или компоненты, отводя тепло

Как выбрать кулер для компьютера: основные характеристики

При выборе вентилятора для ПК следует обратить внимание на следующие параметры:

Размер

Наиболее распространены размеры 80, 92, 120 и 140 мм. Чем больше диаметр, тем выше производительность и ниже шум.

Скорость вращения

Измеряется в оборотах в минуту (RPM). Более высокая скорость обеспечивает лучшее охлаждение, но повышает шум.

Воздушный поток

Объем прокачиваемого воздуха в CFM (кубических футах в минуту). Чем выше, тем эффективнее охлаждение.

Уровень шума

Измеряется в децибелах (дБ). Для тихой работы рекомендуется выбирать модели с уровнем шума до 25-30 дБ.

Тип подшипника

Влияет на срок службы и шумность. Лучшие варианты — гидродинамический и магнитолевитационный подшипники.

Правильное расположение вентиляторов в корпусе компьютера

Для эффективного охлаждения важно правильно расположить кулеры в корпусе:

Передние и нижние вентиляторы должны работать на вдув холодного воздуха
Задние и верхние — на выдув горячего воздуха
Количество входящего воздуха должно быть больше выходящего
Желательно создать направленный поток от передней части к задней

Оптимальная схема расположения:

1-2 вентилятора на вдув спереди
1 вентилятор на выдув сзади

1-2 вентилятора на выдув сверху (опционально)
1 вентилятор на вдув снизу (опционально)

Подключение и управление скоростью вращения кулеров

Существует несколько способов подключения и регулировки скорости вентиляторов:

3-pin подключение

Простое подключение без возможности регулировки. Вентилятор всегда работает на полной скорости.

4-pin PWM подключение

Позволяет регулировать скорость вращения через BIOS или программно. Наиболее современный и удобный вариант.

Подключение через реобас

Специальный контроллер позволяет вручную регулировать скорость нескольких вентиляторов.

Подключение к блоку питания

Устаревший способ без возможности регулировки. Не рекомендуется для современных систем.

Обслуживание и профилактика компьютерных вентиляторов

Для продления срока службы кулеров рекомендуется выполнять следующие действия:

Регулярно очищать лопасти от пыли (раз в 3-6 месяцев)
Проверять надежность крепления и отсутствие вибраций
Смазывать подшипники (для некоторых моделей)
Контролировать скорость вращения через специальные программы
Своевременно заменять шумящие или вышедшие из строя вентиляторы

При правильном обслуживании качественные кулеры способны прослужить 5-7 лет и более.

Типичные проблемы с кулерами и их решение

Наиболее распространенные проблемы с вентиляторами компьютера:

Повышенный шум

Причины: загрязнение, износ подшипника, неправильная установка. Решение: очистка, замена подшипника или всего вентилятора.

Снижение скорости вращения

Причины: загрязнение, неисправность двигателя. Решение: очистка, замена вентилятора.

Полная остановка

Причины: выход из строя двигателя, обрыв провода. Решение: замена вентилятора или ремонт проводки.

Вибрация

Причины: дисбаланс крыльчатки, ослабление креплений. Решение: балансировка, подтяжка винтов.

При возникновении проблем рекомендуется сначала попробовать очистить вентилятор. Если это не помогает — заменить на новый аналогичной модели.

Устройство кулера компьютера: принцип работы, распиновка.

Устройство кулера или как работает вентилятор обдува?

В статье описывается принцип работы и устройство вентилятора компьютера/ноутбука. Не сказал бы, что содержание статьи окажется жизненно необходимым для пользователей, однако небольшой мастер-класс по устройству начинки вашего программно-цифрового друга не помешает никому.

Итак, есть компьютер – значит есть и система охлаждения некоторых компонентов. В том числе и активная, которая подразумевает ряд приспособлений для принудительного теплоотвода. А значит, как минимум несколько шумящих вентиляторов в компьютере гарантировано. Какие типы вентиляторов обдува электронных компонентов бывают, вам известно по статье Кулер: основные понятия. Сейчас речь о его начинке.

Где можно обнаружить богатейший выбор вентиляторов для вашего компьютера или ноутбука? На АлиЭкспресс представлен самый широкий выбор кулеров, в том числе для любой видеокарты и одиночного одиночного радиатора.

С таким выбором можно поставить под охлаждение ЛЮБОЕ устройство внутри ПК. Зачем переплачивать “продавалам”, если всё то же самое можно приобрести прямо сейчас, лишь немного подождав? Убедитесь в этом сами прямо сейчас

_______________________________________________________________________________

Устройство кулера: разбираем.

Большинство вентиляторов поддаются демонтажу и ревизии. Снимем наклеенный шильдик со стороны проводов, открыв доступ к пластиковой/резиновой заглушке, которую и извлекаем:

Подцепим пластмассовое или металлическое полукольцо любым предметом с острым концом (нож канцелярский, часовая отвёртка с плоским шлицем и т.п.) и снимаем с вала. Взору открывается моторчик, работающий от постоянного тока по бесщёточному принципу. На пластиковой основе ротора с крыльчаткой по кругу вокруг вала закреплен цельнометаллический магнит, на статоре – магнитопровод на медной катушке. При подаче напряжения на статор вал кулера начинает вращаться.

Номинал напряжения – 12 Вольт:

жало отвёртки приклеилось к цельнометаллическому магнитопроводу

Щёточных механизмов для кулера я не видел. Есть подозрение, что у всех таких вентиляторов бесщёточный механизм вращения: это, всё-таки, надёжность, экономичность, низкая шумность и возможность регулировки. Но перед тем, как перейти к электрической схеме, вспомним, что кулеры бывают нескольких типов по принципу подключения:

Однако помните. Если, например, вас заинтересует установленный внутри датчик, кулером, скорее всего, придётся пожертвовать. Почти все эти устройства неремонтопригодны.

Устройство кулера 2-pin

Простейший кулер с двумя проводами. Наиболее частая цветность: чёрный и красный. Чёрный – рабочий “минус” платы, красный – питание 12 В. Его, кулера, назначение – дуть что есть сил по принципу “включился-выключился”:

где

катушки создают магнитной поле, которое заставляет ротор крутиться внутри магнитного поля, создаваемого магнитом
датчик Холла оценивает вращение (положение) ротора.

Некоторые из таких кулеров ещё выпускаются и с 4-х пиновым молекс-разъёмом, подразумевая возможность питаться напрямую от блока питания.

Устройство кулера 3-pin

Это – наиболее распространённый тип обдувальщика. Если с минусом и 12 вольтовым проводами вы знакомы, то здесь появляется третий, “тахо”-проводок. Он садится напрямую на ножку датчика, и схема принимает вид:

Да, в своё время это была настоящая инновация – отслеживать скорость оборотов машины. Пригодилась она и пользователям компьютеров. И вот здесь в цветности проводов начинается разнобой, в котором, впрочем, есть тенденции. Мне почти всегда встречались кулеры с такой цветностью проводов на разъёме:

Устройство кулера 4-pin

Самый модерновый вариант. Здесь скорость вращения можно не только считывать, но и изменять. Это делается при помощи импульса от материнской платы. Теоретически регулироваться могут все кулеры, но этот представитель способен в режиме реального времени возвращать информацию на тахогенератор (3-х штырьковый на это уже физически неспособен, так как датчик и контроллер сидят на одной ветке питания). Если вы пустите сигнал на датчик и тахо, они просто уйдут в параллель и процесс регулировки и считывания будет некорректным. Так что только 4 штырька под “отдельно стоящие” сигналы:

Распиновка коннекторов кулеров также может различаться:

Управляемый скоростью сигнал от материнской платы обычно 5 В имеет пульсирующий характер; иначе он садится на корпус.

Пока всё. Успехов.

Самодельный регулятор оборотов вентиляторов компа — реобас для кулеров пк схема

Самодельный реобас избавит от шума домашнего компьютера, оставленного на ночь для закачки файлов. Днем компьютер вроде бы работает тихо, а вот ночью, гудит как самолет. Просто днем шум компьютера перекрывается фоновыми звуками. Ночью же фон исчезает и шум компьютера превращается в назойливый гул, мешающий спать. И дело здесь не в том что нужно почистить или заменить старые кулеры на новые фирменные брендовые и так далее. Нет, дело здесь в том, что любые чистые даже самые крутые кулеры при полном питании будут давать значительный шум в ночной тишине.

Можно ли замедлить кулер компьютера?

Я решил сделать реобас чтобы замедлить вращение шумящих кулеров . В режиме закачки файлов ничего страшного с компьютером не произойдет. Он не перегреется, если например происходит только лишь закачка файлов и никаких других операций процессор не выполняет. Протестировал температуру процессора некоторое время программой Everest – температура 43 градуса при питании всех кулеров от 5 вольт. Вполне приемлемо.

Как замедлить вращение кулера.

Вообще же есть несколько способов замедлить работу кулеров:

-Уменьшить скорость кулеров в БИОСе. Недостаток – придется при увеличении нагрузки процессора заходить в БИОС и повышать обороты. А это связано с перезагрузкой компа.

-Использовать программу SpeedFan. Недостаток – программу нужно ставить в автозагрузку. Не забывать переустанавливать ёе при переустановке операционной системы. Программа потребляет ресурс процессора. Поддерживается работа не всех материнских плат.

-Переключить кулеры на питание 5 вольт. Недостаток – нет возможности отрегулировать желаемые обороты. При 5-ти вольт кулеры крутятся слабовато. При запылении могут остановится.

—Использовать реобас – устроуство ручного регулирования скорости кулеров с выведенными ручками регуляторов на переднюю панель компа. На этом способе собственно и хочу остановится.

Самодельный реобас.

Китайская народная промышленность в числе прочих мыслемых и не мыслемых гаджетов, выпускает так же и простенькие реобасы для трудящихся – контроллеры кулера, которые у нас можно приобрести по приемлемой цене. Можно просто купить регулятор кулеров и не парится. Но мы не ищем легких путей. К тому же порой ждать посылку из интернет магазина неохота, когда этот реобас нужен сегодня и в наличии есть паяльник и несколько деталюшек от дедушкиного телевизора. В общем, я решил спаять реобас для компа.

В действительности же, чаще всего простой реобас представляет из себя обыкновенный регулируемый стабилизатор напряжения, на вход которого подается 12 вольт от компьютерного блока питания. К выходу же подключаются все или некоторые кулеры компа. Такой стабилизатор можно собрать, например на одном советском транзисторе и паре резисторах найденных на помойке. Но лучше все таки собрать реобас на микросхеме — стабилизаторе LM317, повсеместно распространенной по всему земному шару.

Схема реобаса, конструкция.

Как сделать реобас — да очень просто. Для начала, саму микросхему LM317 нужно установить на небольшой радиатор и расположить ее недалеко от корпусного кулера (см фото). Остальная схема реобаса смонтирована на печатной плате навесным монтажом со стороны дорожек (монтаж без сверления отверстий под выводы радиодеталей). Однако это не существенно. В моей конструкции реобаса резистор- регулятор оборотов кулеров расположен внутри компьютера (на плате реобаса), а не выведен на панель компьютера для оперативной регулировки. Экспериментальным путем было установлено, что напряжение 6.5 вольта является самым оптимальным для отношения шум/охлаждение компьютера. То есть регулятором выставлено именно это напряжение на вентиляторах ПК. Возможность оперативной регулировки отсутствует, так как регулятор расположен внутри компьютера. Это сделано для того, чтобы исключить работу компьютера с низкими оборотами кулеров, случайно выставленным регулятором и забытыми в таком положении на длительное время.

Так же схема регулятора оборотов кулеров компьютера имеет тумблер, шунтирующий устройство по питанию и подающий полное напряжение 12 вольт на кулеры ПК. Такой режим может использоваться при необходимости и нтенсивного охлаждения компьютера например при обработке графики. Тумблер выведен на заднюю панель компьютера. То есть, днем при интенсивной работе компьютера можно включать тумблер, тем самым обеспечивая хорошее охлаждение ПК. Если же например нужно оставить компьютер на ночь для выполнения несложных задач — тумблер можно отключить тем самым снизив шум кулеров компа (закачка файлов, файлсервер со слабой нагрузкой, видеонаблюдение — нужно определить нагрев индивидуально для Вашего компа ). Лично я, например не играю в компьютерные игры в принципе, не занимаюсь профессиональной обработкой видео на домашнем компьютере а использую домашний компьютер в основном для интернета. По этому, тумблер у меня постоянно отключен и все кулеры, в том числе и процессорный работают от реобаса на 6.5 вольтах вот уже 7 лет. Полет нормальный.

Подключение кулера к адаптеру 12 вольт.

Не сгорит? — Хабр Q&A Из комментариев видно, что вам непонятен практический смысл терминов «напряжение» и «ток». В этом случае разобраться помогает сравнение с потоком воды. Напряжение — это аналог давления, или разницы уровней выше-ниже плотины. А ток — аналог расхода воды (не зря созвучен слову «поток»). Если кран закрыт (выключатель выключен, цепь разомкнута) то какое бы ни было напряжение/давление, (по)тока не будет.
Теперь с вашим примером. Есть адаптер 12 в, 0,5 а. Включаем его — на выходе 12 вольт, и никакого тока, хотя на нём написано 0,5 а — ещё не создан путь для потока. Подключаем кулер — пошёл такой ток, который затребовал кулер, т.е. 0,18 а, и не больше (поток течёт по размеру дырочки, которую ему открыли). Остальные 0,32 ампера пока не востребованы. Подключаем ещё один такой же кулер — ток возрос до 0,36 а (два потока по 0,18). Поскольку адаптер может обеспечить 0,5, всё нормально. Но если подключим ещё один такой же кулер, суммарный ток возрастет до 0,54 а, что больше допустимого для адаптера — он будет перегружен, от него требуют невозможного.

Если через плотину перельётся поток больше, чем может прийти по реке, то поскольку вода ушла, верхний уровень над плотиной понизится. Аналогично при перегрузке по току выходное напряжение адаптера понизится и уже будет менее 12 вольт. Если защиты от перегрузки в схеме адаптера не предусмотрено, он просто перегреется и может сгореть. Если защита предусмотрена, то при перегрузке она сработает, адаптер отключится, выходной ток исчезнет.

если врубаем напрямую, то нужно ли еще какой элемент в цепи, чтобы обезопасить сию конструкцию?

Если встроенной защиты от перегрузки нет, то обычно последовательно в цепь включают такой элемент, как плавкий предохранитель. Сгорая сам, он защищает от повреждения остальную схему, гораздо более дорогую. В вашем случае полезно последовательно с выходной цепью адаптера включить предохранитель на 0,5 а. Но реальный ток сгорания у дешёвых плавких предохранителей не точен и может быть в пределах -30%… +80%. Так что не удивляйтесь, если увидите, что такой предохранитель сгорит при подключении всего двух кулеров или не сгорит вообще, когда уже весь адаптер будет в дыму.

Оптимизируем охлаждение ПК: правильное расположение вентиляторов корпуса

Страница 1: Оптимизируем охлаждение ПК: правильное расположение вентиляторов корпуса

Современные компьютерные корпуса обычно предлагают немало места для установки вентиляторов. Но так ли они полезны? И какая конфигурация вентиляторов корпуса лучше всего справляется со своей работой? Это мы и выясним в нашем обзоре.

Начнем с хорошего: современные корпуса позволяют установить вентиляторы в различных местах. Но здесь возникает проблема выбора: не проще ли оставить заводскую конфигурацию? Или все же добавить пару-тройку вентиляторов? Если так, то в какие места корпуса их лучше установить?

Чтобы ответить на эти вопросы, мы взяли флагманский корпус от be quiet!, а именно Dark Base Pro 900 Rev. 2 (тест), который штатно оснащен тремя вентиляторами. Два вентилятора Silent Wings 3 140 мм PWM (тест) установлены за передней панелью корпуса, третий работает на вытяжку на задней стенке. Подобное сочетание фронтальных и задних вентиляторов распространено довольно широко. Но корпус be quiet! предлагает многочисленные опциональные крепления для вентиляторов, большинство из которых подходят и для 140-мм моделей. Отметим возможность установки третьего фронтального вентилятора, до трех вентиляторов под крышкой, двух боковых вентиляторов (только 120 мм) и вентилятора на перегородке сегмента БП (только 120 мм).

Интерьер be quiet! Dark Base Pro 900 Rev. 2 можно конфигурировать довольно гибко. Пользователь может сам решать, какие отсеки накопителей ему нужны и на какой высоте корпуса. Кроме того, раскладку можно вообще инвертировать, подвесив материнскую плату «вверх ногами» к левой панели корпуса. Благодаря обилию креплений вентиляторов охлаждение корпуса можно гибко адаптировать к выбранной раскладке и установленным компонентам.

Подписывайтесь на группы Hardwareluxx ВКонтакте и Facebook, а также на наш канал в Telegram (@hardwareluxxrussia).

В таблице приведены ключевые спецификации корпуса Dark Base Pro 900 Rev. 2.

Спецификации:
Производитель и модель:	be quiet! Dark Base Pro 900 Rev. 2
Материал:	Сталь (0,8 — 1 мм SECC), закаленное тонированное стекло (4 мм), алюминий (0,8 мм), пластик ABS
Габариты:	243 x 586 x 577 мм (Ш x В x Г)
Форм-фактор:	E-ATX, XL-ATX, ATX, Micro-ATX, Mini-ITX
Отсеки накопителей:	2x 5,25″, до 7x 3,5″ (внутренние, 5 штатно), до 15x 2,5″ (внутренние, по два в каждом верхнем 3,5″ отсеке, 1x на перегородке, 10 штатно)
Вентиляторы:	3x 120/140 мм (спереди, 2x 140 мм установлены, еще один вместо отсеков ODD), 1x 120/140 мм (сзади, 140 мм предустановлены), 4x 120/3x 140/1x 180 мм (сверху, опционально), 2x 120/140 мм (снизу, опционально), 2x 120 мм (боковая стенка, опционально — при использовании стальной панели в сегменте материнской платы), 1x 120 мм (перегородка сегмента БП, опционально)
Радиаторы (макс. по информации производителя):	Спереди: 360/420 мм, сверху: 360/420 мм, сзади: 120/140 мм
Макс. высота кулера CPU (информация производителя):	18,5 см
Макс. длина видеокарты (информация производителя):	2,7 см с отсеками HDD, 47 см без
Вес:	14 кг
Цена:	от 17.300 ₽

Устанавливаем опциональные вентиляторы

Чтобы занять опциональные крепления вентиляторов корпуса Dark Base Pro 900 Rev. 2, необходимо снять панели спереди, сверху и даже снизу корпуса. Для снятия нижней панели корпуса следует открутить два винта, передняя панель и крышка снимаются еще проще, достаточно отжать пластиковые зацепы изнутри корпуса. Большинство компьютерных корпусов используют такую же систему крепления для передней панели, многие — и для крышки. Третий фронтальный вентилятор в корпус be quiet! можно установить лишь после извлечения 5,25″ отсека и инсталляции вместо него комплектного крепления вентилятора.

Мы добавили в общей сложности пять вентиляторов Silent Wings 3 140 mm PWM: один нагнетательный спереди корпуса, три вытяжных под крышку и один нагнетательный на дне корпуса. Благодаря антивибрационным прокладкам обеспечивалась виброизоляция вентиляторов от корпуса.

С коротким блоком питания на дно корпуса можно установить даже два вентилятора. Но можно и скрыть блок питания от постороннего взгляда — достаточно смонтировать перегородку сегмента БП, на которую можно установить, как минимум, один 120-мм вентилятор. Впрочем, чтобы воздушному потоку внутри корпуса ничего не мешало, а также для установки 140-мм вентилятора на дно корпуса, мы решили отказаться от перегородки сегмента БП.

У корпуса Dark Base Pro 900 Rev. 2 обе боковые панели легко меняются друг с другом. Разве что для прикручивания стеклянной боковой панели придется использовать другие отверстия. На стальную боковую панель можно установить еще два 120-мм вентилятора, в таком случае они будут охлаждать сегмент материнской платы. Мы установили один нагнетательный вентилятор Silent Wings 3 120mm PWM. Следует приоткрыть звукоизолирующую крышку над боковыми вентиляторами или вообще ее извлечь.

Восемь установленных вентиляторов корпуса из девяти можно подключить напрямую к контроллеру вентиляторов Dark Base Pro 900 Rev. 2. Но с помощью Y-переходников можно подсоединить и больше вентиляторов, если требуется.

<>Оптимизируем охлаждение ПК: правильное расположение вентиляторов корпуса
Тестовая конфигурация, результаты тестов

Выбираем вентиляторы для корпуса | Вентиляторы для корпуса | Охлаждение компьютера | Комплектующие для ПК | Комплектующие, компьютеры и ноутбуки | Каталог

Размер вентилятора

В ранних корпусах преимущественно использовались вентиляторы 80 х 80 мм, сегодня чаще применяются 120 х 120 и 140 х 140 мм. Чтобы определить нужный размер возьмите линейку и измерьте расстояние между крепежными отверстиями — оно будет примерно на 5–7 мм меньше нужного размера. Если цифры получаются необычные, значит и вентилятор нужен нестандартный — лучше свериться с инструкцией на корпус.

Чем больше вентилятор, тем медленнее ему нужно вращаться, чтобы нагнать сравнимый объем воздуха. И он будет тише. Вентиляторы меньших размеров более скоростные и шумные — они применяются, как правило, в серверном и коммутационном оборудовании, устройствах печати.

Количество вентиляторов в комплекте

Чаще всего вентиляторы продаются поштучно. При серьезной модернизации системы охлаждения имеет смысл взять комплект под количество посадочных мест в корпусе компьютера, состоящий из нескольких вентиляторов одного типа и от одного производителя.

Максимальная скорость вращения (об/мин)

Большинство крупных кулеров (от 80 мм и выше) не выходит за рамки 2000 об/мин, чтобы не шуметь. Для эффективного охлаждения игровых систем есть модели тех же размеров, но более скоростные — до 4000 об/мин. Скорость вращения от 4000 об/мин и выше характерна для небольших вентиляторов: от 60 х 60 мм и ниже.

Максимальный уровень шума (дБ)

Определяет шум от работающего на максимальных оборотах вентилятора. Комфортным считается показатель не выше 35–40 дБ, что соответствует типичной шумовой нагрузке для обычной квартиры днем. Для ночной работы стоит выбрать модель до 25 дБ и ниже.

Тип разъема питания

Самый важный параметр. Если вентилятор некуда подключить, то и толку от него не будет.

2-pin — всего два провода: «+» и «-». Такие вентиляторы обычно ставят в промышленное оборудование, они всегда работают на максимальной скорости;
3-pin — ранний компьютерный «стандарт» с третьим проводником, который возвращает информацию о частоте вращения. Такие разъемы можно подключать в 4х-контактные слоты материнской платы без потери функциональности;
3-pin/Molex — вымирающий вид комбинированного разъема, для подключения либо в коннектор материнской платы, либо к блоку питания ПК, если не хватает разъемов на плате;
4-pin — современный компьютерный «стандарт» с дополнительной информацией от температурного датчика и плавной регулировкой оборотов. Можно подключить к 3х-контактному слоту с потерей регулировки скорости, если плата не поддерживает «совместимый режим»;
4-pin Male/4-pin Female — комбинированный вариант 4х-контактного разъема, который позволяет в один разъем на плате последовательно подключить несколько вентиляторов;
6-pin — вентиляторы с регулируемой подсветкой. Обычно поставляются с набором переходников на случай, если материнская плата не умеет управлять подсветкой;
Molex — устаревающий тип разъема для подключения к блоку питания; В новых моделях БП такие разъемы почти не встречаются;
USB 2.0 (9-pin) — разъем для подключения в «внутреннему» USB на материнской плате. Обычно такие вентиляторы идут в комплекте с контроллером подсветки, который определяется в системе как USB-устройство.

Обороты можно регулировать на любых вентиляторах, вручную меняя напряжение. PWM-кулеры с разъемом 4-pin делают это самостоятельно и автоматически.

Для старых компьютеровДля старых компьютеров
В устаревших моделях используются вентиляторы размером 80 х 80 мм с подключением 3-pin или molex
Перейти в каталог Для современных моделейДля современных моделей
Модели с автоматической регулировкой скорости подключаются к современным платам разъемом 4-pin
Перейти в каталог
Регулировка оборотов
есть модели без регулировки в принципе. Но часто так говорят и о моделях с разъемом 3-pin, для которых всё же можно задать пониженную скорость вращения в настройках материнской платы;

ступенчатая — те самые 3-pin модели, для которых в настройках материнской платы выбирается одно из трех значений подаваемого напряжения. К ступенчатой регулировке относится и замедляющий резистор, который либо включается кнопкой на корпусе вентилятора, либо вставляется как адаптер между разъемом вентилятора и платы;

автоматическая (PWM) — наиболее распространенный вариант для вентиляторов 4-pin, где скорость автоматически регулируется в зависимости от температуры. График этой зависимости «зашит» в материнской плате и некоторые платы позволяют его настраивать;

Еще вентиляторы поставляются с адаптером, где встроен переменный резистор для плавной настройки скорости. Бывают вентиляторы с выносным термодатчиком, а некоторые модели определяются как USB-устройство и управляются программно.
Воздушный поток на максимальной скорости, CFM
Параметр, указывающий на производительность вентилятора, его способность переместить определенное количество воздуха в единицу времени. Чем выше этот параметр, тем большие массы воздуха сможет «прокачать» через себя кулер. Подавляющее большинство «тихих» вентиляторов способно переместить до 50 кубических футов воздуха в минуту (CFM).
Тип подшипника
Ключевой параметр, влияющий на уровень шума, долговечность и стоимость вентилятора. Ось крыльчатки может быть посажена на следующие типы подшипников:
качения (шарикоподшипник) — хорошо известный металлический подшипник качения, в котором обоймы вращаются относительно друг друга на металлических шариках. Они долговечны, но шумноваты;

2х качения (шарикоподшипник) — крыльчатка на двух подшипниках менее подвержена вибрациям;

качения (гидродинамический) — полость между обоймами, в которой «бегают» шарики заполнена смазкой и герметична. При этом уровень шума снижается, а надежность — повышается;

скольжения — самый простой вид подшипника. Одна обойма вставлена в другую и скользит по ее внутренней поверхности на тонком слое смазки. Невысокая стоимость, быстрый износ — характерные особенности данного типа кулеров;

скольжения (втулка) — в конструкцию подшипника скольжения добавлена втулка, которая борется с повышенным трением. Недостатки те же, но такая конструкция — одна из самых тихих. Горизонтально устанавливать нежелательно — смазка быстро вытечет из корпуса;

скольжения (гидродинамический) — между двумя обоймами расположена герметичная полость со смазкой. Простое, но эффективное решение;

скольжения (полиоксиметиленовый) — подшипник, на вал которого нанесен полиоксиметилен, обладающий повышенным коэффициентом скольжения;

скольжения (с винтовой нарезкой) — винтовая нарезка на втулке позволяет удерживать смазку на своей поверхности за счет ее постоянного перемешивания;

скольжения (с магнитным центрированием) — зазор достигается за счет взаимодействия магнитных полей частей подшипника и возникновения эффекта магнитной левитации.

Выбирать приходится между ценой, шумом, долговечностью.
НадежныеНадежные
Модели с подшипником качения
Перейти в каталог ТихиеТихие
Модели с продвинутым подшипником скольжения
Перейти в каталог НедорогиеНедорогие
Модели с базовым подшипником скольжения
Перейти в каталог
Подсветка
Служит для эстетического оформления внутреннего пространства системного блока. Существуют кулеры как с одноцветной подсветкой (белой, голубой, желтой, красной, зеленой и т.д.), так и с многоцветной подсветкой. Выбор цветовой схемы определяется либо контроллером, либо программным обеспечением, идущим в комплекте с вентилятором.
Контроллер (регулятор оборотов) вентиляторов кулера в компьютере своими руками
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.
Внимание! 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. Две скорости вращения вентиляторов будут поддерживать систему в тихом состоянии, при этом не переставая охлаждать ее.
Для управления оборотами вентилятора на ПК вам потребуются:
Вентиляторы постоянного тока, которые можно приобрести на Ebay. Вентиляторы используем с двумя выводами, которые не имеют регулировки частоты вращения и работают на полную мощность при напряжении 12 В (при этом сильно шумят). Не берите вентиляторы со светодиодной подсветкой, т.к. светодиоды все равно будут светить тускло, при снижении напряжения питания.
Выключатель.
Двухпозиционный переключатель.
Обрезки проводов.
Паяльник и припой.
Изоляционная лента или термоусадочная трубка.
Источник питания компьютера.
Отвертка (для вскрытия корпуса вашего компьютера).
Шаг 1: Отрезаем, откусываем, отстригаем
Сначала отрежьте штекер вентилятора, при этом оставьте провода как можно более длинными.
Вентилятор имеет один провод (плюсовой) – красный, второй провод (минусовой) – обычно черный.
Можете подключить несколько вентиляторов к одному компьютерному разъему питания Molex. Обрежьте провода, как показано на фото.
Шаг 2: Паяем
Разогрейте паяльник и приступайте к пайке.
Если вы будете подключать сразу несколько вентиляторов, то соедините их параллельно друг другу: красные провода – с красными, черные – с черными.
Нарастите провода для облегчения соединения вентиляторов с источником питания (на схеме наращенные провода показаны синим цветом).
Изолируйте соединения с помощью изоленты или термоусадочной трубки.
Шаг 3: Припаиваем выключатель
Отрицательный провод (черный), идущий от вентиляторов, припаяйте к одному из выводов выключателя.
Второй вывод выключателя припаяйте к черному, минусовому проводу штекера Molex. При этом, в случае необходимости, нарастите провод от штекера.
Шаг 4: Переключатель высокой и низкой скоростей
Изменение скорости вращения вентиляторов будет происходить за счет переключения между двумя напряжениями, которые будут сниматься с компьютерного штекера Molex:
Желтый провод – 12 В (полная скорость).
Красный провод – 5 В (средняя скорость).
Припаяйте желтый провод от штекера Molex к одному из внешних выводов двухпозиционного переключателя, а красный – к другому. Нарастите провода, если это потребуется.
К среднему выводу переключателя припаяйте отрезок провода и переходите к следующему шагу.
Шаг 5: Следующий шаг
Теперь спаяйте вместе провод, идущий от среднего контакта переключателя и плюсовой провод вентиляторов (красный).
Все электронные компоненты соединены, переходим к тестированию.
Шаг 6: Тестирование
Для проведения тестирования можете использовать старый блок питания от компьютера.
Предупреждение! В блоке питания компьютера присутствует высокое напряжение, опасное для жизни! Будьте осторожны!
Если у вас нет отдельного БП, выньте его из компьютера и только тогда проводите с ним опыты. Сгоревший блок питания лучше сгоревшего компьютера!
Отключите БП от сети!
Отсоедините штекеры от материнской платы и приводов компьютера. Открутите винты крепления блока питания и выньте его из корпуса.
Порядок разборки компьютера своими руками вы можете найти на YouTube.
Блок питания свободен! Найдите зеленый провод, идущий от блока питания. Это вывод 16 (согласно распиновки, показанной на фото).
Соедините зеленый провод 16 с черным 15 (землей). Это соединение заставит блок питания запускаться. Подключите блок питания к электросети и подсоедините вентиляторы.
Включите блок питания, затем, с помощью выключателя, включите вентиляторы. Теперь, с помощью двухпозиционного переключателя, вы можете выбирать скоростной режим работы вентиляторов.
Отключите вентиляторы и БП.
Шаг 7: Монтируем нашу поделку в компьютер
Вы должны сами определиться с местом установки переключателей в корпус; можете использовать для этого пустые отсеки для дисков или смонтировать их в верхней части корпуса компьютера. Можно вмонтировать выключатели в отдельную коробку и установить ее на стол, только при этом нужно будет удлинить провода.
Тихое жужжание кулеров — Статьи
Вместо предисловия

Занимаясь как-то компьютером на базе Р166ММХ, среди прочего я обнаружил неработающий вентилятор блока питания. Из слов хозяина выяснилось, что вентилятор как-то с год назад застучал – чему были подтверждением физические повреждения лопастей и внутренней поверхности корпуса, стук прекратился почти сразу же – вместе с жизнью самого вентилятора, сам хозяин сразу же про это забыл. Запаса мощности обычного 200-ваттного блока питания вполне хватало, чтобы обеспечить работоспособность системного блока, не выходя из рабочего температурного режима. Техника с тех пор не стояла на месте, процессорные частоты выросли на порядок, увеличилась общая потребляемая мощность системных блоков, и только паспортные мощности блоков питания существенно не выросли, а значит температурные режимы работы ключевых элементов достаточно тяжёлые, и неисправность вентилятора блока питания может привести к непоправимым последствиям. Стимулом к разработке описываемого ниже устройства явилась установка в стандартный блок питания второго вентилятора, работающего на вдув из системного блока и работа обоих вентиляторов при напряжении питания в 9В. Если работу штатного блока питания можно проверить, подставив ладонь под выдуваемый поток воздуха, то работу второго проверить достаточно сложно даже визуально. Из этого исходило главное «техническое задание» — обеспечить визуальный контроль режима работы вентилятора. Стоимостные характеристики с самого начала не выдвигались на первый план, но в итоге оказалось, что стоимость готового устройства не превышает стоимости самого вентилятора. Занимаемый объём готового устройства, которое помимо сигнализации режима работы вентилятора в окончательном виде выполняет ещё ряд функций – обеспечивает двигатель вентилятора пониженным напряжением питания с фильтрацией импульсных помех от него и плавным запуском при включении, не превышает объёма спичечного коробка.

При минимальной доработке схемы устройство может обеспечивать авторегулировку частоты вращения от температуры.
Внутри вентилятора

Электрические схемы всех вентиляторов приблизительно одинаковы, с двумя их вариантами можно познакомиться на приведённых ниже схемах из журнала «Радио»:

В этой же статье («Ремонт вентиляторов электронных устройств» Р.Александрова) можно ознакомиться и с принципом их работы.

Реальные схемы вентиляторов могут отличаться лишь типом применяемых элементов и степенью их интеграции. В большинстве своём «двухпроводные» вентиляторы выполнены аналогично первой схеме. «Трёхпроводные» вентиляторы имеют в своей схеме дополнительный маломощный транзистор, включённый по схеме «с открытым (неподключённым) коллектором» — типовые схемы включения таких вентиляторов можно найти, например, в «даташите» на микросхему мониторинга системной платы W83781D.

Вот так выглядит плата одного из таких такого вентиляторов (вид с обеих сторон):

В схеме этого вентилятора датчик Холла интегрирован с ключевыми транзисторами, сигнал для датчика частоты вращения снимается с маломощного транзистора из серии ZGA.

Типовую схему включения и будем иметь в виду при разработке датчика вращения двигателя вентилятора. Вот его схема:

При работающем вентиляторе будут светиться оба светодиода, подборкой сопротивления резистора R4 добиваются их одинаковой яркости свечения, при этом при остановке двигателя должно быть заметно изменение яркости свечения. В случае остановки двигателя будет гореть только один из них. При движении с прерываниями будет заметно моргание светодиодов. При подключении в разрыв между R2 и базой транзистора конденсатора ёмкостью около 50мкФ при изменении частоты вращения будет изменяться и яркость свечения светодиодов. При использовании ещё нескольких радиоэлементов можно обеспечить аварийное отключение системного блока при выходе вентилятора из рабочего режима или задействование запасного.

В качестве схемы датчика вращения «двухпроводного» вентилятора можно было взять такую (впрочем, эта схема годилась и для «трёхпроводного» вентилятора).

При этом яркость свечения светодиода обратно зависела бы от тока потребления вентилятора – максимальное свечение при обрыве по цепи питания вентилятора, отсутствие свечения при коротком замыкании. Настройка подобного устройства сводилась бы к подбору сопротивлений двух резисторов – подбором R1 (~ 5 Ом) устанавливаем падение напряжения на нём при номинальном токе потребления вентилятора в районе 0.5-0.75В, подбором R2 добиваемся ощутимого изменения яркости свечения светодиода при остановке двигателя. Схема имеет «право на жизнь», но мы пойдём другим путём – превратим «двухпроводной» вентилятор в «трёхпроводной», ничего не меняя в его схеме. Сделать это достаточно легко. Для снятия сигнала, частота которого пропорциональна частоте вращения крыльчатки вентилятора, подходит коллектор любого из ключевых транзисторов. При этом датчиком вращения может быть первая схема с удалённым из неё резистором R1 без изменения параметров остальных элементов схемы. Остаётся только снять крыльчатку для доступа к элементам схемы, найти коллектор одного из транзисторов, припаять и зафиксировать провод и снова собрать. Заодно, если вентилятор уже побывал в работе, провести регламентные работы по удалению пыли и смазке вала.

Необходимый вывод транзистора найдём прозвонкой выводов относительно плюсового провода питания схемы на наличие низкоомной цепи сопротивлением в ~60 Ом и припаяем к нему провод.

На этом доработку двухпроводных вентиляторов можно считать законченной. Если не забыть, как его собрать.
Борьба с шумом

Редкий пользователь, установив вентилятор в корпус, не начинает борьбу с шумом. Причём, как правило, это заключается в подсоединении питания двигателя между проводами +12В и +5В. Как правило, любые доводы противников такого подключения не принимаются в расчет его сторонниками. Я тоже решил «вложить свою копейку» в этот спор. Для этого я немного изменил входные цепи старой звуковой карты Genius SM32х и использовал её в качестве осциллографа для снятий пульсаций по обеим шинам питания +12В и +5В одновременно с помощью звукового редактора Sony Sound Forge 7.0.
Первая «осциллограмма» относится к случаю подключения вентилятора к шинам +12В и 0.

Верхняя осциллограмма относится к шине +12В, нижняя – к +5В.

А вот что представляет собой осциллограмма при подключении вентилятора к шинам +12В и +5В.

Если шина +12В спокойно перенесла такое подключение, то обратите внимание на появившиеся импульсы по шине +5В в положительных значениях. Эти импульсы есть ни что иное, как коммутационные помехи ключевых транзисторов схемы управления двигателем и импульсные помехи его катушек. Помехи эти достаточно сильные – при измерении пикового значения с помощью осциллографа С1-55 для коммутационных помех данного вентилятора было получено значение более 0.2В – при использовании процессорного кулера для охлаждения интегрированного 4-х канального усилителя мощности ЗЧ суммарной мощностью в 120Вт с питанием через интегральный стабилизатор КР142ЕН8 фон удалось убрать только при подключении конденсатора ёмкостью не менее 1000мкФ. Именно это значение ёмкости является рекомендуемым и для схемы понижения напряжения питания двигателя вентилятора, о которой будет рассказано чуть ниже. А сейчас выясним, как уменьшается производительность кулера при понижении питания. Для этого снимем зависимости частоты вращения крыльчатки от напряжения питания двигателя для разных вентиляторов (все они представлены на первой фотографии), зависимость частота/напряжение для «двухпроводных» вентиляторов, оказавшихся под переделкой, была подобной зависимости для третьего вентилятора с номинальной частотой вращения в 2400об./мин.

Видим, что частота вращения линейно зависит от напряжения питания вплоть до границы рабочего участка напряжения питания. Однако зависимость проходящего объёма воздуха от частоты вращения можно принять за квадратичную – исходя из этого можно понять, что чем тихоходнее двигатель, тем меньше в производительности мы потеряем при одинаковом уменьшении питающего напряжения по сравнению с более скоростными. При снижении напряжения питания, на мой взгляд, достаточно остановиться на границе в 8-9 вольт – во-первых, именно тут происходит резкое уменьшение акустического шума от вращающейся крыльчатки, и, во-вторых, падение производительности не так ещё ощутимо. Так как помимо снижения акустического шума мы преследуем ещё и задачи снижения импульсных помех, и нам предстоит параллельно питающим выводам двигателя вентилятора подключить конденсатор большой ёмкости, то следует каким-то образом ограничить начальный пусковой ток, значение которого будет складываться из тока заряда конденсатора и пускового тока самого двигателя – измеренные значения пускового тока у разных вентиляторов дали его значение не меньше удвоенного значения номинального тока. Лучшим решением этой задачи следует признать использование мощного полевого MOSFET-транзистора – из-за большого входного сопротивления затвора можно ограничиться во времязадающих цепях конденсаторами небольшой ёмкости – до 100мкФ.

Окончательной редакцией явилась следующая схема, настройка которой заключается в подборе ёмкости C1, при которой происходит плавное нарастание потребляемого тока при включении. В зависимости от типа полевого транзистора, можно получить на выходе напряжение в пределах 9.5-8.5 В. Я остановил свой выбор на IRFZ24N (по отношению цена/технические характеристики) – с ним напряжение на выходе при входном напряжении в 12В получается 8.8В. Эту схему можно слегка доработать – напряжение на затвор можно подавать со среднего выхода потенциометра, подключенного к питающим проводам, при шунтировании одного из плеч этого потенциометра терморезистором можно получить на выходе напряжение прямо или обратно пропорциональное изменению температуры. Кроме того, при необходимости повысить выходное напряжение, можно выводы стока и истока зашунтировать резистором сопротивлением около 50Ом.
В окончательном виде устройство выглядит так:

Полевой транзистор установлен на припаянный к контактной площадке медный фланец от подобного корпуса, перед припайкой которого следует снять фаску по его контуру. Температурный режим работы транзистора под нагрузкой в «один вентилятор» при таком охлаждении – 40 градусов. Монтаж выполнен на двухсторонней плате с использованием радиоэлементов для поверхностного монтажа (от старых плат ISA-устройств). Крепёж платы – по месту. Светодиоды выносятся на лицевую панель.
Автоматическое включение резервного вентилятора

Рассмотрим полную схему получившегося устройства.

Видим, что если исключить резистор R1 из схемы, то можно открывать ключ VT2 с помощью схемы, которая бы работала по следующему алгоритму – есть сигнал на открытие ключа при остановке двигателя другого вентилятора, нет сигнала – при нормальной работе двигателя вентилятора. Реализуем этот алгоритм с помощью простейшего детектора состояния датчика работы вентилятора.

При наличии вращения конденсатор C2 перезаряжается, что вызывает появление переменной составляющей на резисторе R6, положительная полуволна которой открывает транзистор VT2 и подзаряжает конденсатор C3, который не даёт закрыться транзистору VT2 во время отрицательной полуволны, которая через диод VD3 «садится» на схемный ноль. Для более чёткой работы детектора на месте этого диода лучше применять диоды с низким прямым напряжением, например, германиевые типа Д9. Я применил диод Д18. При отсутствии вращения конденсатор C3 разряжается через резисторы R6 и R7, а также через эмиттерный переход VT2. При этом напряжение на коллекторе VT2 повышается, что ведёт к открыванию полевого транзистора и подаче на резервный вентилятор напряжения питания.
Подбирая ёмкость конденсатора C3 можно обеспечить «тестирование» работы резервного вентилятора при первом включении в течение времени заряда этого конденсатора.
При замене основного вентилятора на исправный резервный вновь останавливается.

Вот полная схема такого устройства:

А вот его внешний вид в собранном состоянии:

Две платы датчика работы вентилятора установлены на кросс-плату, на которой находится детектор. Вентиляторы подсоединяются к стандартным трёхконтактным вилкам подключения вентиляторов. Питание можно подать, например, через стандартный разъём подключения вентиляторов (как на снимке). Вместо пар светодиодов можно применять двуханодные двухцветные светодиоды.
Литература по теме

Журнал «Радио» №12, 2001г. «Ремонт вентиляторов электронных устройств», Р.Александров, стр.33-35.
Журнал «Радио» №2, 2002г. «Звуковой сигнализатор неисправности вентилятора», Д.Фролов, стр.34

PC Fan Controller Circuit
По мере того, как компьютеры становятся все больше и быстрее, потребление энергии также увеличивается (речь идет о высокопроизводительных процессорах для настольных ПК, а не о процессорах для мобильных или портативных компьютеров с низким энергопотреблением).
Даже современная электроника имеет низкую энергоэффективность, и большая часть энергии, потребляемой процессором компьютера, уходит на тепло.
Тепло — враг электроники и особенно компьютеров. Следовательно, с годами внедряется несколько методов охлаждения для достижения подходящих условий температуры и влажности, чтобы компьютер работал без проблем.
Существует несколько методов охлаждения ПК, таких как активное и пассивное воздушное охлаждение, активное и пассивное водяное охлаждение, охлаждение бонга, охлаждение с использованием термоэлементов Пельтье и т. Д.
Из всех методов охлаждения компьютеров активное воздушное охлаждение является самым дешевым и наиболее часто используемым техника.
При активном воздушном охлаждении небольшой вентилятор нагнетает холодный воздух в радиатор или охлаждающую пластину, прикрепленную к процессору или любому другому электронному устройству, нуждающемуся в охлаждении.
В этом проекте схема контроллера вентилятора ПК спроектирована с использованием простого оборудования, где скорость вентилятора ПК автоматически регулируется в соответствии с температурой процессора.
Принципиальная схема
Необходимые компоненты
555 — 1
2N2222 — 1
Термистор с отрицательным температурным коэффициентом (NTC) 10 кОм — 1
POT 20 кОм — 1
1 кОм — 1
100 пФ — 1
1 мкФ — 1
Вентилятор ПК — 1
Схема контроллера вентилятора ПК
Схема основана на старой доброй микросхеме таймера 555. Настроен как нестабильный мультивибратор. Контакты 4 и 8 подключены к питанию.Контакт 1 подключен к земле.
Штыри 2 и 6 закорочены. POT 10 кОм подключается между источником питания и контактом 7, при этом грязесъемник POT подключен к контакту 7. Другой конец POT остается открытым.
Термистор 10 кОм подключен между контактами 7 и 6. Конденсатор 1 мкФ подключен между контактами 6 и землей. Выходной сигнал снимается с контакта 3 и подается на базу транзистора.
Рекомендуется использовать токоограничивающий резистор в качестве базы транзистора. Следовательно, в цепи используется резистор 1 кОм.
Коллектор транзистора подключен к питанию, а вентилятор ПК подключен между эмиттером и землей.
Работа схемы контроллера вентилятора ПК
В обычном ПК или ноутбуке большая часть тепла выделяется процессором. Это тепло необходимо отводить эффективно и бесшумно. Вентилятор для ПК вместе с радиатором — отличная активная система охлаждения для компьютеров.
Большинство современных материнских плат имеют встроенное управление вентилятором процессора. При этом скорость вращения вентилятора можно регулировать, внося определенные изменения в настройки BIOS.
Этот проект также представляет собой автоматическую систему управления вентилятором ПК, но без встроенных средств управления.
Но зачем нам контролировать скорость охлаждающего вентилятора? Вентилятор охлаждения ПК является источником шума и дополнительным компонентом, потребляющим электроэнергию.
Регулировка скорости вентилятора охлаждения — это один из способов достижения следующих преимуществ:
Меньше шума, когда вентилятор работает медленнее.
Энергопотребление вентилятора меньше, когда он работает на меньшей скорости, и
Когда вентилятор работает медленнее, срок службы и надежность вентилятора увеличивается.
Существует много типов вентиляторов для ПК, например, 2-проводные, 3-проводные и 4-проводные. Есть несколько методов, с помощью которых мы контролируем скорость вентилятора, например, включение / выключение, линейное управление, низкочастотный ШИМ и высокочастотный ШИМ.
В этом проекте разработан низкочастотный ШИМ-регулятор 2-проводного вентилятора ПК. Для генерации сигнала ШИМ мы использовали надежную ИС таймера 555 в нестабильном режиме.
Мы использовали термистор 10 кОм с отрицательным температурным коэффициентом. Это означает, что его сопротивление уменьшается с повышением температуры.
При комнатной температуре, т. Е. При 25 0C, сопротивление термистора составляет 10 кОм. Потенциал установлен на 10 кОм. При этих настройках процент заполнения выходного ШИМ-сигнала можно рассчитать следующим образом.
Время включения = 0,693 * (R1 + R2) * C1 = 0,693 * (10K + 10K) * 1 * 10-6 = 13,8 мс.
Время выключения = 0,693 * R2 * C1 = 0,693 * 10K * 1 * 10-6 = 6,93 мс.
% рабочего цикла = (время включения / (время включения + время выключения)) * 100 = 66,6
Частота сигнала ШИМ = 1,44 / ((R1 + 2 * R2) * C1) = 48 Гц.
При повышении температуры сопротивление термистора (R2 в формулах) уменьшится. Если температура поднимется примерно до 50 0C, сопротивление термистора упадет до 3 кОм.
Теперь,% рабочего цикла составляет приблизительно = 81 и
Частота сигнала ШИМ = 90 Гц.
ПРИМЕЧАНИЕ
В этой схеме спроектирован простой и эффективный автоматический контроллер вентилятора ПК.
Эту схему можно использовать в ПК, и скорость вентилятора автоматически регулируется в соответствии с температурой процессора.
Для повышения производительности можно изменить значения компонентов (попробуйте разные комбинации компонентов и понаблюдайте за результатом).
Электронные схемы охлаждающего вентилятора
Повышающий преобразователь управляет вентилятором 12 В от источника питания 5 В — 12/12/97 Идеи разработки EDN Повышающий преобразователь ШИМ с регулируемой температурой позволяет управлять бесщеточным вентилятором постоянного тока напряжением 12 В от источника питания 5 В. __ Дизайн схем Джон Макнил, Вустерский политехнический институт, Вустер, Массачусетс
Регулятор скорости вентилятора автомобиля — с помощью этой схемы вы можете управлять скоростью вентиляторов 12 В постоянного тока, используемых в автомобилях.Схема построена на таймере 555, который работает как нестабильный мультивибратор. На выходе …__ Проекты электроники для вас
Таймер потолочного вентилятора — он запускает вентилятор в вашей ванной или туалете на фиксированное время после его включения и имеет два режима работы__ SiliconChip
Цепь
генерирует аналоговое регулирование скорости вращения вентилятора — приложение Maxim-IC № 1125 Эта схема обеспечивает непрерывное и линейное управляющее напряжение вентилятора, которое пропорционально температуре. __ Максим Интегрированный
Цепь
защищает систему от перегрева — 11/08/01 Идеи дизайна EDN Схема с двумя микросхемами на Рисунке 1 обеспечивает управление вентилятором и предупреждение о перегреве и сигналы отключения для защиты систем от чрезмерного нагрева.Схема контролирует температуру печатной платы и температуру кристалла ЦП, ПЛИС или другой ИС со встроенным в кристалл транзистором, чувствительным к температуре __ Разработка схемы Керри Лаканетт, Maxim Integrated Products, Саннивейл, Калифорния
Circuit обеспечивает эффективное управление скоростью вращения вентиляторов — 4 марта 2004 г. Идеи проектирования EDN Поскольку закон Мура погружает нас в сферу мультигигагерцовых процессоров и ПК с гигабайтами оперативной памяти, перед инженерами стоит задача отвести тепло, которое вызывает это состояние. производим самые современные комплектующие.Охлаждение таких систем представляет собой дилемму. Если вы оптимизируете размер и скорость вращения вентилятора для номинальных условий эксплуатации, система будет подвержена отказу при ухудшении условий __ Конструкция схемы Джона Гая, Maxim Integrated Products, Саннивейл, Калифорния
Контроллер охлаждающего вентилятора
— Когда мы начинаем наслаждаться ленивыми туманными летними днями, самое важное, о чем мы думаем, — это как сохранять прохладу в эти жаркие дни. Для некоторых из нас это означает включить старый кондиционер и потягивать холодный стакан нашего любимого безалкогольного напитка.Однако мы часто забываем о не менее важном __. Разработано радиолюбительским обществом Норвича
.
Dual Fan Controller — подарок на день рождения зашел слишком далеко. Усовершенствованный автоматический контроллер с двумя вентиляторами на основе температуры с латунной лицевой панелью для охлаждения кухонного ПК. __ Контактное лицо: Дэвид Кук
Контроллер вентилятора Composting Loo Эдди — На моей странице Dalek loo я написал о ряде вариантов повышения экономической эффективности вытяжного вентилятора на солнечной энергии для компостных туалетов.В конце диапазона класса люкс был датчик, включающий ряд датчиков, в том числе температуры и влажности. __ Дизайн Эдди Матеёвски
Контроллер вентилятора стал эффективным с помощью аудиоусилителя — 11/09/00 Идеи дизайна EDN Вы можете использовать дискретные транзисторы, чтобы изменять мощность вентилятора для управления его скоростью. Однако с помощью простой модификации вы можете использовать ИС аудиоусилителя для управления модулем вентилятора (Рисунок 1). Модель LM4872. PDF-файл содержит несколько схем, прокрутите, чтобы найти интересующую __ Схема разработки Уоллеса Ли, National Semiconductor Corp, Санта-Клара, Калифорния
Управление включением / выключением вентилятора с помощью света — Эта схема позволяет вам включать / выключать вентилятор, просто направляя свет факела или другой свет на его светозависимый резистор (LDR).Схема питается от блока питания 5 В. Предустановки VR1 и …__ Проекты электроники для вас
Пульт дистанционного управления вентиляторами — 9 ноября 2011 г. Новости дизайна: гаджет оснащен функциями выключения и включения, тремя скоростями вентилятора и разноцветными светодиодами для индикации скорости вращения вентиляторов. В качестве бонуса он издает звуковой сигнал, означающий, что поклонник получил ваше сообщение. __ Дизайн Эндрю Р. Морриса, Gadget Freak-Case № 198, Design News
Регулятор скорости вентилятора — Простая схема управления скоростью вращения вентилятора на основе обратной связи по температуре.Для уменьшения шума продукта. Идея дизайна была отклонена! Спустя годы компании зарабатывают на таких схемах миллионы. __ Разработан Джимом Хаггерманом, Hagerman Technology LLC
Таймер вентилятора
на базе Motorola 68HC908QT2 — Мой сын получил вентилятор в спальне. Вентилятор имеет механический таймер на 0–180 минут. Однажды он сломался. Так у меня возникла идея использовать чип Nitron для замены механического таймера. Кто-то может спросить, почему такой сложный таймер сделан на микросхеме микроконтроллера? На самом деле мы можем построить таймер с 555 и 14-ступенчатой CMOS. прилавок! 555 работает нестабильно с постоянной времени, управляемой RC, и для длительной синхронизации мы можем разделить выходную частоту 555 на CMOS. прилавок.__ Дизайн Wichit Sirichote
ИК-цифровой термостат для ВЕНТИЛЯТОРА — Эта схема измеряет температуру по шкале Цельсия и отображает ее на буквенно-цифровом ЖК-экране. При повышении температуры до 40 C включается аварийный сигнал и одновременно срабатывает реле, которое приводит в движение вентилятор для поддержания температуры. на уровне __ Контакт: IQ Technologies
LTC1840: Управление вентилятором I2c обеспечивает непрерывное охлаждение системы — примечания к конструкции DN270__ Linear Technology / Analog Devices
Переключатель
MOSFET обеспечивает эффективное преобразование переменного тока в постоянный — 17.02.20000 Идеи дизайна EDN Иногда у вас есть доступ к трансформатору для питания цепи постоянного тока, но его выходное напряжение намного выше, чем требуется для постоянного напряжения.Двухполупериодный выпрямленный и отфильтрованный выходной сигнал входного переменного напряжения V X равен V DC = 1,414 В X-2V F, где V F — прямое падение напряжения в выпрямителе (приблизительно 0,7 В). __ Разработка схем: Spehro Pephany, Trexon Inc, Торонто, Онтарио, Канада
Контроллер вентилятора без шума — Управление осуществляется с выхода обычного настенного переключателя. Сигнал фильтруется для получения уровня затемнения как аналогового напряжения низкого уровня C3 и его связанных компонентов. Микросхема LM3914 выбирает один из своих выходов в зависимости от амплитуды напряжения, который включает один из светодиодов для индикации скорости и включает одно из твердотельных реле для управления скоростью вращения вентилятора.Светодиоды позволяют удобно отображать скорость. Верхний светодиод (зеленый) показывает полную мощность вентилятора __ Дизайн Эд Чунг
Защита системы от перегрева — 11/08/01 Идеи EDN-Design Двухчиповая схема на Рисунке 1 обеспечивает управление вентилятором и предупреждение о перегреве и сигналы отключения для защиты систем от чрезмерного нагрева. Схема контролирует температуру печатной платы и температуру кристалла ЦП, __ Дизайн схемы Керри Лаканетт, Maxim Integrated Products, Саннивейл, Калифорния
Обеспечьте эффективное управление скоростью вращения вентиляторов — 03.04.04 Идеи дизайна EDN Поскольку закон Мура погружает нас в сферу мультигигагерцовых процессоров и ПК с гигабайтами оперативной памяти, перед инженерами стоит задача отвести тепло, которое вызывает это состояние. -художественные комплектующие производим.Охлаждение таких систем представляет собой дилемму. __ Разработка схем: Джон Гай, Maxim Integrated Products, Саннивейл, Калифорния
ШИМ-контроллер вентилятора в чувствительном к электромагнитным помехам — 16.02.06 EDN-Design Ideas Управляйте им с помощью внешнего термистора с отрицательным температурным коэффициентом или микроконтроллера PIC и его шины последовательной передачи данных SMBus __ Схема схем Димитрия Данюка, Niles Audio Corp
Remote Fan Control — 9 ноября 2011 г. Новости дизайна: гаджет поставляется с выключенным / включенным, тремя скоростями вращения вентилятора и разноцветными светодиодами для индикации скорости вращения вентилятора.В качестве бонуса он издает звуковой сигнал, означающий, что поклонник получил ваше сообщение. __ Дизайн Эндрю Р. Морриса, Gadget Freak-Case № 198, Design News
Простая схема с регулируемой температурой Контроллер скорости ВЕНТИЛЯТОРА — Этот регулятор использует P-FET для изменения положительного напряжения питания на ВЕНТИЛЯТОР, резистор NTC, установленный на устройстве, которое нуждается в охлаждении, изменяет скорость вентилятора, поэтому температура на радиаторе будет постоянная, в то время как скорость ВЕНТИЛЯТОРА будет изменяться в зависимости от рассеиваемой мощности. Выходной сигнал оборотов от большинства типов ВЕНТИЛЯТОРОВ будет продолжать работать,
Одиночный переключатель управления вентилятором и кондиционером — Электронный переключатель, с помощью которого можно поочередно включать как кондиционер, так и вентилятор в вашей комнате.Схема состоит из блока питания и …__ Electronics Projects for You
Контроллер скорости вращения вентилятора SOT-23 Smbus продлевает срок службы батареи и снижает уровень шума — DN238 Примечания по конструкции__ Linear Technology / Analog Devices
Система
контролирует несколько температур, регулирует скорость вращения вентилятора — 10/12/00 Идеи дизайна EDN Блок-схема на Рисунке 1 представляет собой полную систему дистанционного измерения температуры и управления вентиляторами. В системе используются ASIC для контроля температуры и управления вентиляторами компании Analog Devices и микросхема PIC16C84 C от Microchip Technology.ADM1022 позволяет вам измерять локальную температуру и две удаленные температуры в системе. Встроенный 8-битный ЦАП регулирует скорость охлаждающего вентилятора в зависимости от измеренной температуры. __ Схема проектирования Дэвида Ханрахана, Analog Devices Inc, Лимерик, Ирландия
Контроль и мониторинг скорости вентилятора на основе температуры с использованием Arduino — Этот проект представляет собой автономный автоматический контроллер скорости вентилятора, который контролирует скорость электрического вентилятора в соответствии с требованиями.Использование встроенных технологий делает эту замкнутую систему управления с обратной связью эффективной …__ Electronics Projects for You
Температурный монитор и контроллер вентилятора снижают шум вентилятора — 01-May-01 EDN-Design Ideas Схема на Рисунке 1 снижает акустический шум системы за счет запуска системных вентиляторов на их оптимальных скоростях для данной температуры. IC1 сочетает в себе измерение трех температур с точностью до 1С с автоматическим регулированием скорости вращения вентилятора в двух каналах. Двухпроводной последовательный интерфейс позволяет контролировать критические данные о температуре и скорости вращения вентилятора. __ Разработка схемы Дэвидом Ханраханом, Analog Devices Inc, Лимерик, Ирландия
Вентилятор 12 В постоянного тока с регулируемой температурой — подходит для вентиляторов компьютера.Светодиодный индикатор скорости двигателя. __ Контактное лицо: Флавио Деллепиан, fladello @ tin.it
Вентилятор с регулируемой температурой — постепенно увеличивает скорость при повышении температуры; Широко регулируемый диапазон температур __ Контактное лицо: Флавио Деллепиан, fladello @ tin.it
Схема измерения температуры
с использованием ИК-датчика и сигма-дельта АЦП — 3 апреля 2003 г. Идеи конструкции EDN Во многих бесконтактных системах измерения температуры используются инфракрасные датчики, такие как термобатареи, которые могут обнаруживать небольшое количество теплового излучения.Биомедицинские термометры, которые измеряют температуру уха или виска, используют бесконтактное измерение температуры, как и автомобильные системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, которые регулируют температурные зоны в зависимости от температуры тела пассажиров. __ Дизайн схемы Альберта О’Грейди и Мэри Маккарти, Analog Devices, Лимерик , Ирландия
Контроллер теплового вентилятора охлаждения
— Когда мы начинаем наслаждаться ленивыми туманными летними днями, самое важное, о чем мы думаем, — это как сохранять прохладу в эти жаркие дни.Для некоторых из нас это означает включить старый кондиционер и потягивать холодный стакан нашего любимого безалкогольного напитка. Однако мы часто забываем о не менее важном __. Разработано радиолюбительским обществом Норвича
.
Thermofan для охлаждения усилителя — используйте компьютерный вентилятор на 12 В для охлаждения усилителя. Использует диодный датчик температуры f __ Разработан Rod Elliott ESP
Используйте ШИМ-контроллер вентилятора в чувствительной к электромагнитным помехам — 16.02.06 Идеи EDN-Design Управляйте им с помощью внешнего термистора с отрицательным температурным коэффициентом или микроконтроллера PIC и его шины последовательной передачи данных SMBus __ Схема схем Димитрия Данюка , Niles Audio Corp
Водяное жидкостное охлаждение | Newegg.com
Аппаратные компоненты компьютера сильно нагреваются, и чрезмерный нагрев может вызвать значительные повреждения. Вентилятор процессора, радиатор и вентилятор корпуса обычно охлаждают компьютер. Но для опытных пользователей, геймеров и пользователей, которые запускают много ресурсоемких программ в течение длительного времени, водяное жидкостное охлаждение является лучшим вариантом.
Поддержание охлаждения ЦП
ЦП требует много энергии для своей работы, и эта мощность преобразуется в тепло после использования. Иногда процессоры сильно нагреваются, и это тепло может быть опасным для самих процессоров.Вентиляторы и радиаторы ЦП помогают противодействовать этому эффекту, но жидкостный кулер ЦП может снизить температуру ЦП, потому что вода более эффективно передает тепло, чем воздух. Жидкостное охлаждение также делает работу компьютера тише, поскольку вентиляторы не должны работать на высоких оборотах.
Жидкостное охлаждение жесткого диска для лучшего управления температурой
Жесткие диски, как и другие компоненты, выделяют тепло. Радиаторы и вентиляторы, прикрепленные к процессору, не могут рассеивать тепло как от процессора, так и от жесткого диска.Вместо этого в этой области находят свое применение компоненты охлаждения жесткого диска. Жидкостные охладители ЦП на жестких дисках отводят тепло от компонентов. Технология водяного жидкостного охлаждения может отводить тепло от удаленных компонентов жесткого диска, недоступных для вентиляторов. Это позволяет пользователю наслаждаться активными видами деятельности, такими как игры, с минимальным тепловыделением.
Вентиляторы корпуса Поддерживайте внутренние компоненты в рекомендуемом диапазоне
Компьютеры имеют вентилятор или вентиляторы в корпусе.Вентиляторы обеспечивают циркуляцию воздуха, чтобы отводить тепло и втягивать более прохладный воздух, чтобы внутри компьютера было прохладно. Вентиляторы корпуса играют решающую роль, даже если такие компоненты, как процессоры и графические процессоры, имеют в своих системах устройства водяного охлаждения. Типичные компоненты материнской платы не поставляются с наборами водяного охлаждения. Вентиляторы корпуса продлят срок службы незащищенного компонента, предохраняя его от перегрева.
Управление охлаждением с помощью вентиляторов с ШИМ
ШИМ означает широтно-импульсную модуляцию, а вентиляторы с ШИМ дают вам гораздо больший контроль над вашей системой охлаждения, поскольку вы можете управлять скоростью вентиляторов.Способ регулировки скорости зависит от используемого программного и аппаратного обеспечения. Некоторые вентиляторы PWM поставляются с индивидуальным приложением, в то время как в других моделях ими управляет операционная система, BIOS или ручные переключатели на корпусе компьютера.
Осветите свой компьютер вентиляторами с водяным охлаждением и жидкостным охлаждением
Многие комплекты водяного охлаждения и отдельные компоненты жидкостного охлаждения оснащены светодиодной подсветкой, которая может превратить обычный компьютер в произведение искусства. Многие модели включают в себя концентраторы управления или пульты дистанционного управления, которые позволяют пользователям изменять цвета и выбирать от одного статического цвета до многоцветного, мигающего или пульсирующего в различных конфигурациях.Какой бы тип жидкостного охлаждения вы ни выбрали, Newegg предлагает широкий выбор вентиляторов и кулеров.
Выбор подходящей системы охлаждения ПК
Компьютеры постоянно совершенствуются, поскольку встроенные процессоры становятся быстрее и эффективнее. Однако это вызывает увеличение выделяемого тепла. Помимо графической платы, процессор является самым горячим компонентом. Итак, что можно сделать, чтобы предотвратить перегрев? В нашем руководстве вы узнаете, как выбрать подходящую систему охлаждения для вашего компьютера.
Почему система охлаждения имеет значение?
В современных процессорах устанавливается все больше и больше транзисторов для увеличения производительности и быстродействия оборудования. Из-за электронного напряжения каждый из этих транзисторов выделяет тепло, которое, в свою очередь, нагревает поверхность процессора.
Это дополнительно увеличивается из-за того, что многие транзисторы установлены рядом друг с другом в непосредственной близости. Если температура в компьютере поднимается выше 60 ° C , это может привести к значительному снижению производительности и, в худшем случае, к отказу оборудования.
Чтобы избежать этого, компьютер должен поддерживаться дополнительной системой охлаждения, чтобы как можно быстрее отводить тепло выхлопных газов от ядра процессора. Еще один способ предотвратить перегрев — увеличить поверхность вывода тепла.
Какие бывают системы охлаждения?
Помимо воздушного охлаждения, водяное охлаждение является самой популярной системой для компьютеров. Современные системы охлаждения процессоров оснащены тепловыми трубками. Они содержат специальную жидкость или газ, которые переносят тепло посредством конвекции, а не по трубам.
Также возможно охлаждение с помощью азота. Однако по сравнению с другими вариантами этот процесс не подходит для повседневного использования и требует больших усилий даже для специалистов. Это также опасно для здоровья.
Воздушное охлаждение
В системах пассивного воздушного охлаждения тепло распределяется в окружающий воздух через охлаждающие элементы. Для достижения более высокой производительности в некоторых системах охлаждения используются тепловые трубки для отвода избыточного тепла от ПК.
При использовании методов активного воздушного охлаждения отработанное тепло компонентов отводится наружу через дополнительный охлаждающий элемент, прикрепленный к вентилятору.В корпусе компьютера создается постоянный поток воздуха. В целом системы воздушного охлаждения дешевле систем водяного охлаждения.
Пассивные системы воздушного охлаждения работают бесшумно, поскольку не требуют движущихся компонентов. Однако они подходят только для процессоров с относительно низкой производительностью и, следовательно, с ограниченной возможностью перегрева. Современные процессоры с высокими характеристиками требуют активных систем воздушного охлаждения.
Мощность охлаждения зависит от размера охлаждающего элемента, а также от воздушного потока, создаваемого вентилятором.Помните, что активные системы воздушного охлаждения не работают бесшумно. Те, у кого большие вентиляторы с низкой скоростью вращения, тише, чем маленькие вентиляторы с высокой скоростью вращения.
Системы водяного охлаждения
Основным преимуществом систем водяного охлаждения является то, что выхлопное тепло отводится бесшумно и эффективно за пределы ПК. Производительность охлаждения выше, чем у систем воздушного охлаждения, поэтому эта опция особенно полезна для пользователей, желающих разогнать свои компьютеры.Разгон — это когда компьютер работает с измененными характеристиками, превышающими официально утвержденные.
В большинстве случаев охлаждающий элемент изготавливается из алюминия или меди. В нем насос перемещает воду по контуру. Тепло выхлопных газов процессора интегрировано в эту схему и отводится к радиатору. Здесь тепло, которое ранее было охлаждено водой, распределяется по окружающему воздуху.
Как и в случае с воздушным охлаждением, существуют активные и пассивные варианты с системами водяного охлаждения.В пассивных системах охлаждение радиатора происходит за счет стандартного движения воздуха. В активном варианте за создание воздушного потока отвечает вентилятор.
Какая система охлаждения подходит для какого компьютера?
Прежде чем выбрать систему охлаждения, следует учесть несколько факторов. В общем, вы должны иметь в виду, что системы водяного охлаждения только охлаждают определенные области компьютера. Таким образом, решение с водяным охлаждением не заменяет систему охлаждения по умолчанию для других встроенных компонентов компьютера. Более того, установка водяного охлаждения может потребовать дополнительных усилий в процессе установки. Это тот случай, когда необходимо снять основную плату, например, для установки кулера.
Современные системы охлаждения, спроектированные как градирни, обеспечивают повышенную эффективность охлаждения благодаря тепловым трубкам. Мы рекомендуем Dark Rock Pro 3 CPU cooler от производителя, be quiet! .
Если у вас ограниченное пространство для кулера из-за компактной конструкции, низкопрофильные системы охлаждения — хороший вариант.Измерения специально разработаны для HTPC или узких корпусов. При использовании кулера для ЦП обратите внимание на совместимость компонентов разных производителей или разных технологий. Если система охлаждения основана на технологии AMD, она часто несовместима с базами Intel. То же верно и наоборот.
Однако это не проблема для большинства систем водяного охлаждения. Большинство кулеров для воды совместимы как с AMD, так и с Intel. Если вы выбираете вентилятор, предназначенный только для центрального процессора, обратите внимание на уровень шума, указанный в технических характеристиках продукта, чтобы избежать шумной и отвлекающей системы.
Что еще мне следует учесть?
Помимо выбора подходящей системы охлаждения, перегрев компьютера можно предотвратить, следуя нескольким простым практическим правилам. Например, между корпусом компьютера и ближайшими стенами и мебелью должно быть минимальное расстояние 50 см , чтобы тепло мог отводиться.
Ни в коем случае нельзя прятать вентиляторы и охладители за предметами. Источники тепла, такие как лампы, не следует размещать в непосредственной близости от компьютера.Избегайте попадания прямых солнечных лучей и всегда держите корпус компьютера закрытым.
Регулярно проверяйте свои вентиляторы: неисправные вентиляторы часто можно обнаружить по более громким или необычным шумам.
Другие полезные статьи:
Практическое руководство: создание системы водяного охлаждения на вашем ПК
Модернизация процессора — более быстрый ПК
Водяное охлаждение ПК
— // w3c // dtd html 4.01 переходный // ru » «http://www.w3.org/TR/html4/loose.dtd»>
Водяное охлаждение ПК
Приключенческая история
М.Хайдеккер, январь 2011 г.
ОТКАЗ ОТ ОТВЕТСТВЕННОСТИ
Вода — враг №1 всей электроники. Проще говоря, вода и компьютеры несовместимы. Жара — враг №2. Если что-то пойдет не так с системой охлаждения, ваш компьютер может получить повреждения, прежде чем вы сможете его выключить. Любые предложения в этой статье содержат риск серьезного материального ущерба, травм или смерти. Я рекомендую держаться подальше от системы охлаждения вашего ПК, особенно от источника питания. Источник питания находится под опасным напряжением и должен открываться только обученными специалистами.
Если вы выполняете любой из шагов, описанных в этой статье, вы делаете это исключительно на свой страх и риск.
Почему водяное охлаждение?
Есть две основные причины, по которым пользователь ПК может захотеть построить систему водяного охлаждения:
Для достижения высокой эффективности охлаждения при разгоне
Для бесшумного, в идеале 0 дБ, компьютера
Если вы заинтересованы в разгоне, лучшим решением будет покупка универсального комплекта водяного охлаждения, который включает насос, резервуар, радиатор, вентилятор и водоблок процессора.Используйте эту интегрированную систему для охлаждения вашего процессора. Это решение сопряжено с наименьшими рисками, имеет наименьшую стоимость и может быть установлено с наименьшими усилиями.
Лично я не считаю разгон хорошей идеей. Умеренный разгон ничего не заметит разница в скорости и тяжелый разгон делают вашу систему нестабильной. В обоих случаях я не вижу никакой выгоды. Моя цель — тихий ПК. Идеальным вариантом является компьютер с 0 дБ (ноль децибел), то есть компьютер, который не излучает звук вообще. Этот идеал недостижим, потому что для водяного охлаждения требуется насос.Хотя насос может быть хорошо звукоизолирован, вы все равно его услышите. В самом конце я обнаружил смелый проект, где радиаторы на полу охлаждают воду достаточно, чтобы обеспечить свободную конвекцию, что устраняет необходимость в насосе. Тем не менее, насос может быть полезно хотя бы для заправки системы и удаления воздуха из системы. Поэтому я буду обсуждать система водяного охлаждения с одним насосом. Давайте рассмотрим преимущества водяного охлаждения и основные причины, по которым Я преследовал этот проект:
Эффективная система охлаждения, более эффективная, чем воздушное охлаждение
Потенциально тише, чем при воздушном охлаждении
Помогает уменьшить количество вентиляторов в системе ПК
С другой стороны, водяное охлаждение имеет заметные недостатки:
Сложная и трудоемкая установка (если не используется универсальная система)
Риск утечки
Опасность повреждения компьютера
Опасность неисправности и последующего перегрева
Система водяного охлаждения требует периодического обслуживания
ПЕРВАЯ ИТЕРАЦИЯ
Все системы водяного охлаждения имеют ряд общих компонентов, как показано на Рисунке 1.Водоблоки представляют собой проточные камеры с медной или алюминиевой пластиной. Тарелка принесена контактирует с охлаждаемой поверхностью, например с процессором. Следовательно, водоблоки заменяют радиаторы . Теплая вода отводится к радиатору, где вентилятор обеспечивает принудительную конвекцию и отводит тепло. Резервуар позволяет простота обслуживания, удаление и пополнение жидкости. Порядок компонентов не критичен, но я обнаружил, что размещение резервуара непосредственно перед насосом облегчает удаление воздуха из системы.
Рисунок 1: Принципиальная схема системы водяного охлаждения. Водоблоки заменяют радиаторы на чипах и отводят тепло генерируется чипами. Радиатор позволяет отводить тепло от воды. резервуар позволяет легко наполнять и обслуживать, а насос поддерживает вода в движении.
Давайте рассмотрим отдельные компоненты.
Водоблоки
Очевидно, что водоблоки являются наиболее важными компонентами системы.Водоблоки предназначены для замены радиаторов (с их вентиляторами) и поэтому имеют индивидуальную форму с соответствующими монтажными отверстиями или пружинами. Водоблоки доступны для различных ЦП (часто водоблок ЦП поставляется с монтажным оборудованием для ряда ЦП), для графического чипа, для некоторых наборов микросхем (северный мост может выделять значительное количество тепла), для встроенных полевых МОП-транзисторов и даже для микросхем RAM и жестких дисков.
Водоблоки могут быть изготовлены по индивидуальному заказу. Смотрите один отчет здесь. Некоторые водоблоки имеют , которые должны быть изготовлены на заказ, например водоблок без моста для моей материнской платы ASUS, для которого нет коммерческого водоблока.Я попытался установить алюминиевую трубку квадратного сечения на алюминиевую пластину, имеющую такую же площадь, что и радиатор. Я использовал пластик shapelock и аквариумный (силиконовый) клей, чтобы склеить концы. Однако в водоблоке возникла крошечная течь, которая могла повредить доску. Имея этот опыт, я решил купить как можно больше водоблоков, несмотря на значительные затраты. Для северного моста я использовал кулер чипсета южного моста, установленный на алюминиевой пластине нестандартной формы. Из этого опыта я также узнал, что силиконовый клей — не лучшее решение для герметизации стыков.Скорее, я нашел более подходящим клеем JB Weld. Водоблок, показанный на Рисунке 2, вероятно, можно было бы должным образом герметизировать JB Weld вместо силиконового клея.
Рисунок 2: Самодельный водоблок VGA. На опорной плите алюминия монтируется алюминиевая трубка со стороной ~ 20 мм. Концы закрыты пластиком shapelock и обильное количество силиконового клея. Две муфты для труб 3/8 дюйма ввинчиваются в бока и заклеил силиконовым клеем. Водоблок оказался эффективным в охлаждение чипа VGA, но в итоге возникла утечка.
Насос
Насос важен для поддержания потока воды. Его также нужно выбирать осторожно, потому что он будет стать единственным движущимся компонентом в системе и, следовательно, единственным источником звука. Я решил использовать коммерческую помпу водяного охлаждения ПК. Насос был рассчитан на уровень шума 16 дБ, но в эксплуатации оказалось больше вроде 40 дБ. Я установил его в распределительную коробку с ковровым покрытием для дальнейшего подавления звука. В итоге подошвенный насос оказался значительно тише, чем предыдущий. ПК со своими тремя вентиляторами.Однако, несмотря на обивку и мягкие резиновые опоры, насос по-прежнему слышен, и я буду искать альтернативное решение.
Можно использовать аквариумные насосы, но они работают от переменного тока и не могут управляться с помощью блока питания компьютера. С другой стороны, аквариумные насосы являются погружными, а погружные насосы потенциально тише автономных. Я читал об аквариумной помпе Eheim 1048 — ее стоит попробовать.
Радиатор
Можно купить радиаторы водяного охлаждения для ПК, часто сделанные под корпус типа Tower или даже под корпус 5.25-дюймовый отсек. Ни один из них не подходил для моей цели, поскольку для всех коммерческих радиаторов требуется вентилятор. Я искал радиатор большего размера и нашел радиаторы обогревателя, используемые в автомобилях. Они бывают размером 7-8 дюймов и, как правило, больше и тяжелее, чем обычные водяные. радиаторы охлаждения (рисунок 3). Такой радиатор не помещается в корпусе ПК, и для радиатора нужно использовать отдельный корпус.
Рис. 3. Радиатор отопителя автомобиля. Входные и выходные патрубки снабжены муфтами. Такой радиатор имеет большую площадь поверхности, чем обычные радиаторы для ПК, однако свободная конвекция затруднена. все еще недостаточен, так как этот радиатор предназначен для принудительной конвекции.
Хотя автомобильные радиаторы имеют большую площадь поверхности, чем радиаторы ПК, работа без вентилятора приводит к тому, что вода заметно нагревается выше комнатной температуры. Комбинация радиатора со 120-миллиметровым вентилятором и термостатом является жизнеспособным решением, поскольку принудительная конвекция приводит к очень быстрому охлаждению даже при незначительном движении воздуха, вызванном медленным вентилятором.
Резервуар
Резервуар — наименее критический компонент. Фактически, система водяного охлаждения, вероятно, могла бы работать без резервуара.Однако резервуар поглощает часть теплового расширения жидкости. Это также позволяет легко заполнять систему и заменять жидкость. Я решил использовать колбу для культивирования клеток Т-225 (рис. 4), поставленную вертикально и снабженную двумя соединителями. Колба для культивирования клеток поставляется с воздухопроницаемой крышкой, но имеет микроскопические поры, которые не позволяют спорам плесени или грибка попасть в систему. Резервуар также может быть хорошим местом для установки датчика температуры или термометра.
Рис. 4. Резервуар из колбы для культивирования клеток Т-225, два соединителя, пластик shapelock и много силиконового клея.прозрачная колба позволяет легко контролировать уровня жидкости. Пузырьки воздуха, выносимые из трубки, поднимаются на поверхность, и насос всасывает воду без воздуха. Две трубки, видимые за оранжевым колпачком не соединены с резервуаром, а вместо этого ведут к радиатору.
Трубка
Я использую трубки с внутренним диаметром 3/8 дюйма и внутренним диаметром 1/4 дюйма (для ответвления чипсета). Я обнаружил, что довольно жесткие виниловые трубки, доступные в Home Depot, работают лучше, чем мягкие трубки Tygon, которые имеют свойство разрушаться.Муфты и тройники или тройники необходимы для создания ответвлений, ведущих к отдельным водоблокам. Зажимы с зазубринами необходимы для предотвращения утечки.
Собираем все вместе
В первую очередь я решил использовать твердотельный жесткий диск. Внутри корпуса ПК (рис. 5) нет движущихся частей, за исключением заметного вентилятора, прикрепленного к блоку питания (подробнее об этом позже). Охлаждаемыми элементами являются наборы микросхем северного и южного мостов, ЦП и микросхема VGA. Охлаждения этих элементов достаточно для поддержания разумной температуры внутри корпуса ПК.Другими источниками тепла являются полевые МОП-транзисторы бортовых стабилизаторов напряжения и ОЗУ. Их комбинированное тепловыделение незначительно и легко выводится из корпуса за счет свободной конвекции.
Рис. 5: Трубки внутри корпуса ПК. Слева внизу расположены кнопки быстрого подключения. зазубрины, которые соединяют часть ПК с частью насоса / радиатора. Ветви потока к чипсету (тонкая трубка 1/4 «) и, рядом с процессором, также к VGA чипсет (более темные трубки Tygon). Y-образные ответвления к чипсету VGA направлены против потока, чтобы позволить большей части потока проходить через водяной блок ЦП.
Внешние части, то есть радиатор, насос и резервуар, соединяются с корпусом ПК с помощью быстроразъемных зазубрин. Их можно легко отсоединить, и они закрывают отверстия при отсоединении. Таким образом, техническое обслуживание упрощается, а нынешний охлаждающий агрегат можно позже заменить на более совершенный.
При заполнении системы важно удалить весь воздух. Воздух может задерживаться внутри водяных блоков, что препятствует передаче тепла от стружки.Воздух в трубке или радиаторе препятствует потоку. Я счел целесообразным «замкнуть» внешние детали на быстроразъемные зазубрины и сначала заполнить резервуар и радиатор водой, а затем удалить весь воздух из радиатора. Захваченный воздух слышен, поэтому легко определить, когда весь воздух удален. Затем подключается ПК, и воздух легко выталкивается из трубки в резервуар. Общий объем жидкости составляет примерно один литр.
При заправке системы также важно проверить герметичность — при выключенной материнской плате! Капля воды на материнской плате может вызвать незначительную коррозию, когда она высохнет.Однако, когда компьютер включен, происходит электролиз, и контактная коррозия может вызвать серьезные повреждения. В идеале поток и утечка контролируются в течение нескольких дней при выключенном ПК, но работающем насосе. Корпус ПК можно повернуть на бок, чтобы капли падали на с платы на . Я обнаружил, что зажимы для трубок необходимы для предотвращения утечки. Также имейте в виду, что трубки становятся мягче и могут скользить, когда вода становится теплее. В идеале протестируйте горячей водой или погрузите радиатор в ведро с горячей водой.
Во время нормальной работы вода уравновешивается при 35 ° C, а ЦП работает при 42 ° C. Обычно чипсы на 5-10 градусов теплее воды. Когда все четыре ядра заняты, ЦП может достигать температуры до 50 градусов, а температура воды медленно достигает 40 градусов, где включается вентилятор (см. Электроника контроля ниже). Самая большая проблема, связанная с этой температурой, исходит от живых существ: плесень, грибок, бактерии просто любят от 35 до 37 градусов. Чтобы предотвратить рост, я добавляю в воду небольшое количество моющего средства Triton-X.Если этого окажется недостаточно, мне придется прибегнуть к более жестким химическим веществам, таким как параформальдегид.
Проблема электроснабжения
Единственный компонент, который не прикреплен к системе водяного охлаждения, но выделяет значительное количество тепла, — это блок питания. Я настоятельно рекомендую провести линию прямо здесь. Сегодняшние блоки питания (БП) поставляются с относительно тихими вентиляторами, а вентилятор блока питания помогает отводить дополнительное тепло из корпуса ПК. До этого момента вентилятор блока питания был единственным оставшимся вентилятором.Фактически, радиатор можно установить за блоком питания таким образом, чтобы поток воздуха из блока питания также усиливал принудительную конвекцию радиатора.
Однако, поскольку моя цель — безвентиляторный ПК , я решил продолжить вопрос о блоке питания. Я знаю о смертельной опасности блока питания — большие конденсаторы первичного фильтра несут 300–350 вольт с достаточной энергией, чтобы убить . Это не шутка . Даже с отключенным блоком , остаточный заряд на конденсаторах первичного фильтра может быть смертельным.Можно найти отличное введение в безопасное обращение с блоком питания. здесь. НЕ ОТКРЫВАЙТЕ БП, НЕ ЗНАТЬ ТОЧНО , ЧТО ВЫ ДЕЛАЕТЕ!
В своей первой попытке я решил заменить радиаторы БП медными пластинами с водяным охлаждением (рис. 6). Я вырезал медные пластины по размеру, согнул их на верхнем конце и припаял к ним медные трубки. Затем просверлил монтажные отверстия для полупроводников. Затем я удалил силовые транзисторы и диоды Шоттки с печатной платы блока питания и установил компоненты на свои собственные радиаторы.Затем компоненты были припаяны на место.
Рисунок 6: Замена радиатора с водяным охлаждением для источника питания блок питания. Обратите внимание на небольшие отверстия, просверленные в меди. тарелки. Это монтажные отверстия для переключающих транзисторов и для диодов Шоттки. Как и в случае с оригинальными радиаторами, любые компонент должен быть изолирован от радиатора. Радиаторы должны быть подключены к заземляющему проводу в целях безопасности.
К сожалению, внутри корпуса БП места не так много, и я повредил несколько мелких компонентов.Мне потребовалось немного времени, чтобы заменить эти компоненты, и блок питания снова заработал. Однако я не заметил, что внутри одного изолятора была небольшая точка припоя, которая создавала короткое замыкание между коллектором транзистора и заземленной пластиной. Как только я установил заземление, транзистор погас в сияющей славе.
Считал этот БП без ремонта, но пока не сдавался. Но я определенно собирался получить месячную долю обучения в течение всей жизни — на этот раз о проектировании и ремонте блока питания.Я выбрал двусторонний подход. У меня валялся старый блок питания, который давно перестал работать, и я решил попытаться его отремонтировать, заменив оригинальные радиаторы на радиаторы с водяным охлаждением, показанные на рис. 6. До этого момента я полностью избегал ремонта блока питания из-за неисправности. причины, указанные выше. Если я не позволю себе иметь дело со смертельным напряжением, я не могу ничего измерить на первичной стороне блока питания.
Тем временем я также обратился к безвентиляторным блокам питания, которые можно легко найти в Интернете (рис. 7).По общему признанию, вентилятор, который поставлялся с моим блоком питания без вентилятора, является одним из самых тихих, но как назвать этот блок питания без вентилятора? В работе вентилятор действительно нужен. Без какой-либо принудительной конвекции блок питания легко нагревается до 60 градусов Цельсия, при этом некоторые компоненты, вероятно, будут намного горячее. Я также заметил, что большие вторичные радиаторы плохо установлены на первичных радиаторах. За счет добавления термопаста и тщательной сборки я получил больше тепла, передаваемого наружу. Однако вентилятор — на самом низком уровне — по-прежнему необходим.А когда корпус ПК без вентилятора с единственным вентилятором полностью закрывается, внутри накапливается тепло, что приводит к чрезмерно высокой температуре.
Рис. 7. Безвентиляторный блок питания с предполагаемым нулевым дБ. Блок питания содержит массивные радиаторы внутри, но внешний радиатор (левая сторона) кажется слишком маленьким, чтобы рассеять около 40 Вт за счет свободной конвекции. Следовательно, безвентиляторный блок питания поставлялся с вентилятором (с правой стороны), прикрепленным к внешней стороне блока питания почти как запоздалую мысль.Излишне говорить, что этот блок питания излучает намного больше, чем ноль децибел.
Одно из возможных решений — заменить радиаторы алюминиевой пластиной с водяным охлаждением. Конструкция этого конкретного блока питания облегчает установку пластины с водяным охлаждением, но я не ожидал одной опасности типичного блока питания — радиатор первичной стороны находится под высоким напряжением! Инстинктивно я никогда не касаюсь каких-либо компонентов живого блока питания. Я все еще предполагал, что , что радиатор первичной стороны заземлен, как я знал, что радиатор вторичной стороны. Никогда не предполагайте ничего при работе с блоком питания . Дело в том, что все проверенные мной блоки питания имели радиатор первичной стороны, подключенный к отрицательному потенциалу больших электролитических конденсаторов и, следовательно, к минусовой клемме мостового выпрямителя. Следовательно, на радиаторе есть потенциал в несколько сотен вольт относительно земли. Достаточно, чтобы поразить вас, если вы дотронетесь до него.
Зачем кому-то это делать? Коммутационный транзистор электрически изолирован от радиатора — проектировщик мог выбрать любой потенциал или, на мой взгляд, подключить его к земле для максимальной безопасности.Тем не менее, он подключен к минусу высокого постоянного тока. Может это связано с EMI? Сгоревший предохранитель позже и более богатый опыт обучения, я проверил свою идею о том, что радиатор также может быть подключен к земля и обнаружил, что это правда. Я не обнаружил серьезных повреждений от своей предыдущей ошибки. Мостовой выпрямитель уцелел благодаря предохранителю, а другие компоненты в работе не участвовали. это короткое замыкание. Я удалил шпильку, которая соединяет радиатор с отрицательным потенциалом. и вместо этого заземлил его. Работает! EMI? У меня нет телевизора, какое мне дело? Результат может быть показано на рисунке 8.В тестовой среде эта модификация БП оказалась на удивление эффективный, с большой алюминиевой пластиной, едва поднимающейся выше комнатной температуры. Однако на практике БП сильно нагревается из-за большого радиатора в сочетании с закрытой конструкцией корпуса не допускайте достаточной конвекции для рассеивания тепла от компонентов, которые не прикреплены к радиатор — в первую очередь трансформаторы и катушки индуктивности. Мы вернемся к этому блоку питания в части 3 этой статьи.
Рис. 8: Безвентиляторный блок питания со снятыми верхними радиаторами и замененными алюминиевой пластиной с водяным охлаждением.Я снова прикрепил небольшой радиатор первичной стороны для дополнительной свободной конвекции, но полностью удалил большой радиатор, который (плохо) соединялся с внешней стороной корпуса. Обратите внимание, что внешний радиатор (видимый на рис. 7) больше не нужен. Да, и говоря о плохом дизайне — вы заметили, что ребра перпендикулярны потоку воздуха от маленького внешнего вентилятора?
К тому же мне удалось отремонтировать старый БП. Короче говоря, я удалил первичную сторону транзисторы и обнаружили, что главный переключающий транзистор мертв, переход B-C, вероятно, представляет собой беспорядок из кремниевого шлака.В процессе саморазрушения транзистор вынул микросхему импульсного стабилизатора. (a 3842) и гасящий диод с обратным смещением. Ставлю 5В-ждущий (5VSB) транзистор на место и обнаружил, что резервный регулятор заработал. Затем я заменил разрушенные компоненты, заменив старый переключающий MOSFET на более современный. МОП-транзистор, способный выдерживать более высокий ток. БП снова заработал. Удачи — мой первый отремонтированный БП!
Когда я установил новые радиаторы (рис.9), я также удвоил количество диодов Шоттки. и MOSFET с переключением первичной обмотки.Интересно, что компоновка печатной платы допускала такую роскошь. Это означает, что большие токи теперь разделены на две составляющие, что снижает нагрузка для каждого из силовых компонентов. Кроме того, тепловая нагрузка на компонент почти вдвое, потому что каждый компонент (теперь с половиной тока) контактирует с радиатор. Я также заметил, что конденсаторы основного фильтра нагрелись, что говорит о том, что выходящие из строя конденсаторы. Я заменил их конденсаторами от изначально убитого БП.Остается один действительно горячий резистор. Это резистор 15 кОм / 5 Вт между плюсом постоянного тока и источником MOSFET, с примерно 340 вольт в поперечнике. Давайте посчитаем. Ток через резистор 22 мА, и, следовательно, его мощность рассеивания 7,7 Вт — для резистора 5 Вт. Я упоминал плохой дизайн?
Рис. 9. Отремонтированный старый блок питания в тестовой среде. При суммарной нагрузке 100 Вт некоторые диоды Шоттки греются, но не нагреваются. Первичные переключающие полевые МОП-транзисторы заметно не нагреваются.В качестве источников тепла остаются трансформатор, катушки индуктивности фильтра и плохо спроектированный резистор.
Интересно отметить, что я не единственный компьютерщик, пытающийся создать блок питания с водяным охлаждением. Упомянутый выше термосифонный охладитель Джейка фон Слатта также оснащен блоком питания с водяным охлаждением. По совпадению, Блок питания фон Слатта похож (но не идентичен) на мой.
Электроника контроля
Вы, наверное, подумаете, что я переборщил с дизайном.Может быть, но имейте в виду, что отказ системы охлаждения может серьезно повредить систему, особенно процессор и чип VGA. В настоящее время блок питания также зависит от системы водяного охлаждения. Поэтому разумно защитить систему от отказа насоса или низкого уровня воды.
Но начнем с самого начала. Чтобы заполнить водоблоки и трубки, а также проверить герметичность, желательно запустить насос с выключенным ПК. Кроме того, импульсы скорости от насоса должны подаваться на разъем вентилятора ЦП, чтобы заставить системную плату думать, что есть активный вентилятор ЦП.Требуется внешний источник питания 12 В, и простая схема с двумя диодами соединяет насос с разъемом вентилятора и в то же время обеспечивает альтернативное питание от внешнего настенного источника питания 12 В.
Для радиатора требуется какой-либо термостат, особенно летом, чтобы обеспечить быстрое охлаждение, когда температура воды превышает заданный порог. Очень простой схемой может быть делитель напряжения, в котором один резистор является резистором, зависящим от температуры NTC. Резистор NTC снижает свое сопротивление примерно на 5 процентов на каждый градус С.Если резистор NTC используется в качестве верхнего резистора делителя напряжения, кривая напряжение-температура становится приблизительно линейной в ограниченном диапазоне температур (в более широком диапазоне температур кривая скорее сигмоидальная). Это напряжение можно подать на компаратор, который, в свою очередь, управляет вентилятором.
Далее я хотел бы сгенерировать сигнал отказа. Источники бесперебойного питания могут генерировать сигнал, когда батарея почти разрядилась, что позволяет компьютеру корректно выключиться.Аналогичным образом, схема монитора может указывать на отказ насоса или сбой потока и сигнализировать ПК о выключении. Если учесть, насколько важна система охлаждения, это не является необоснованной целью проектирования.
С вышеуказанными модулями использование микроконтроллера становится выгодным. Благодаря относительно небольшому количеству внешних компонентов микроконтроллер может выполнять большинство задач мониторинга и сигнализации, а также может предоставлять данные о температуре для программы мониторинга, работающей на ПК.В моем распоряжении была печатная плата из предыдущего проекта, поэтому я использовал микроконтроллер PIC18F13K50 и часть инфраструктуры на этой плате. Остальные части схемы были вынесены на отдельную макетную плату. Обе платы были соединены разъемами SIL. Скачать схемы можно здесь:
Давайте посмотрим на часть 1 схемы. Он содержит собственно микроконтроллер, несколько светодиодов, транзистор Q2 для управления насосом и пару транзисторов Q1 / Q3 для подачи сигнала с широтно-импульсной модуляцией на вентилятор радиатора.INT0 и INT1 — это входы от импульсных мониторов — INT0 для импульсов от насоса и INT1, еще не используемого, от колеса потока. INT2 подключается к кнопочному переключателю. Эти сигналы поступают на макетную плату через разъемы CONN2 и CONN3. Сигналы последовательного порта направляются в заголовок последовательного порта через CONN1.
Теперь перейдем ко второй части схемы. В правом верхнем углу находится драйвер линии RS232 (U2, MAX232), который подключает микроконтроллер к последовательному интерфейсу (J1). Обратите внимание на дополнительную линию, которая управляет сигналом DSR.Этот сигнал может использоваться программами мониторинга (такими как upsd ) для инициирования выключения. Слева находится CONN4, который представляет собой модульный разъем, позволяющий программировать микросхему PIC в полевых условиях. Обратите внимание, что низковольтная серия PIC18F13K50 требует снижения напряжения программирования до 8 В. Microchip предлагает специальный заголовок для программирования. В этой схеме R1 и Z1 служат той же цели и позволяют безопасно подключать программатор ICD-2 к 18F13K50.
CONN8 подключается к разъему вентилятора на материнской плате компьютера.CONN7 обеспечивает внешнее питание 12 В от настенного блока питания. Питание от любого разъема направляется через D1 и D2 для подачи в цепь 12 В, а через U3 также 5 В. Кроме того, R5, R6 и Q2 выдают сигнал «компьютер включен», который микроконтроллер может считать в RA5. Главный насос, подключенный через CONN6, управляется Q2 на первой схеме, и он передает свой сигнал частоты вращения как на ПК, так и на микроконтроллер. Через RB6 и Q1 микроконтроллер может управлять пьезозуммером аварийной сигнализации.Напряжение вентилятора с широтно-импульсной модуляцией сглаживается с помощью C4. Обратите внимание, что характеристики напряжения каждого вентилятора различаются. 120-мм вентилятор, который я использовал, надежно запускается с напряжением 3,5 В и довольно тихо вращается. Более высокая скорость вентилятора может быть достигнута за счет большей ширины импульса.
Наконец, R2 и R3 образуют температурно-зависимый делитель напряжения. Микроконтроллер может считывать напряжение через свой внутренний АЦП и преобразовывать его в калиброванную температуру. Датчик следует установить на радиаторе, чтобы можно было контролировать температуру охлаждающей жидкости.Примечательно, что аналогичный делитель напряжения может быть подключен к другому входу АЦП на RA4 — это позволит контролировать вторую точку, например, внутреннюю часть ПК или источник питания.
Программа написана на сборке PIC. Ссылки для скачивания приведены в Части 3 этой статьи.
Система окончательного охлаждения
Итак, что я наконец решил использовать? Прочтите Часть 2, чтобы узнать.
3-Wire PC Fan Tips & Tricks
Отказ вентилятора в современных электронных проектах может привести к выходу из строя других хрупких и дорогих компонентов, что приведет к дорогостоящему ремонту и задержкам.Трехпроводной вентилятор для ПК — это простой и недорогой способ предотвратить такую дорогостоящую катастрофу, поскольку с помощью трехпроводного вентилятора охлаждения вы можете контролировать скорость, с которой работает вентилятор. Однако, чтобы реализовать это в вашем следующем проекте, вам понадобится простая схема «монитора производительности вентилятора» для считывания сигнала тахометра и определения неисправности вентилятора.
3-проводной вентилятор ПК и сигнал тахометра
Затем, как показано ниже, помимо проводов питания, 3-проводной вентилятор ПК имеет 3-проводной провод ^{-го ряда} для вывода сигнала тахометра.Штекер разъема обычно подключается так, что красный провод принимает входное напряжение +12 В постоянного тока, черный провод является заземлением, а желтый провод выводит сигнал тахометра.
Сигнал тахометра поступает от датчика Холла, который определяет вращающиеся магнитные поля, создаваемые вращающимся ротором. Ячейка Холла излучает серию прямоугольных импульсов с коэффициентом заполнения 50%, как показано на следующем рисунке. На большинстве 3-проводных вентиляторов на выходе тахометра будет 2 импульса на оборот. Обратите внимание, что конечный сигнал тахометра обычно представляет собой конструкцию с открытым коллектором / открытым стоком, которая обеспечивает выходной сигнал прямоугольной формы.Уровни напряжения обычно находятся на уровне TTL (+5 В) через внешний подтягивающий резистор, однако это ни в коем случае не является правилом и будут исключения!
Как обрабатывать сигнал тахометра?
Изначально я не планировал пробовать упомянутый ниже трехпроводный вентилятор, но, поскольку он доступен только в моем мусорном ящике, я визуализировал сигнал тахометра с помощью осциллографа, просто чтобы увидеть «необработанный» выходной сигнал.
3-проводной вентилятор BLDC для ПК
Входное напряжение: 12 В постоянного тока ± 10%
Пиковый ток (при 12 В постоянного тока): 200 мА
Выход тахометра: 2 импульса на оборот (выход с открытым коллектором / стоком)
И затем То, что я заметил, — это неуклюжий выходной сигнал тахометра, это естественно, потому что на выходе не добавлен подтягивающий резистор.Поэтому я добавил один подтягивающий резистор 10 кОм и конденсатор 100 нФ, как показано на схеме ниже.
Последнее включение связано с тем, что тахометр (чуть ниже 100 Гц) в то время все еще был немного шумным. С добавлением конденсатора мой сигнал тахометра немного очистился, но в зависимости от вашего приложения вам может потребоваться повозиться с этим значением конденсатора. Вам, вероятно, понадобится осциллограф для измерения, и ниже вы можете найти два случайных снимка, снятых моим осциллографом (см. Влияние RC-фильтра на время нарастания прямоугольной волны — оно замедляется)!
Хороший справочник по фильтрам и формированию волн: http: // www.learnaboutelectronics.org/Downloads/ac_theory_module08.pdf
Что ж, теперь вы можете направить выходной сигнал тахометра на один вход / выход вашего любимого микроконтроллера и довольно легко узнать скорость вращения вентилятора в минуту (RPM). Грубая математика для вычисления числа оборотов в минуту: RPM = (Tacho Frequency / 2) x 60, потому что за один полный оборот вентилятора по его желтому проводу передаются 2 импульса тахометра.
Возвращаясь к моему эксперименту, я использовал дешевый цифровой счетчик импульсов, чтобы проверить работоспособность моей «схемы адаптера вентилятора» (приведенной ранее) и получил довольно разумные результаты.
Я думаю, было бы разумно предположить, что половина количества импульсов, подсчитываемых за одну минуту, прямо пропорциональна скорости вращения моего вентилятора, поскольку на каждый оборот генерируется два импульса. Итак, если обратиться к расчетной скорости вращения вентилятора в минуту, это примерно 2500 об / мин при нерегулируемом питании вентилятора 12 В постоянного тока. Применяемое деление (на два) будет здесь существенным, потому что цифровой счетчик (фактически счетчик импульсов в минуту) будет видеть 2 входных импульса за 1 секунду (~ 83.Частота тахосигнала 5 Гц в это время).
Чтобы сделать это более ясным, вспомним, что трехпроводной вентилятор сообщает о своей скорости, выдавая импульсный выходной сигнал тахометра, как правило, дважды за оборот вентилятора. Итак, с вентилятором, вращающимся со скоростью 3000 об / мин, вы должны измерить частоту импульсов 100 Гц (3000 об / мин / 60 секунд * 2 импульса на оборот = 100 импульсов / с или 100 Гц).
Цифровой счетчик оборотов Easy Arduino — DIY
Если вы хотите интерпретировать тахометр 3-проводного вентилятора, самым простым и элегантным способом является использование цифрового тахометра Arduino.Я готов более простым языком объяснить создание и использование цифрового тахометра с Arduino, которого должно хватить для вашего приложения, но недавно я разместил такой проект здесь, на этом веб-сайте. Так что взгляните на этот испытанный и проверенный проект и попробуйте https://www.codrey.com/arduino-projects/arduino-tachometer/
Датчик производительности вентилятора
(FPS) — Идея для дизайна
A Датчик производительности вентилятора — это специальная схема для считывания сигнала тахометра и определения неисправности вентилятора.К счастью, в настоящее время легко разработать схему FPS для контроля выходного сигнала тахометра и обнаружения отказа вентилятора. Затем выход FPS можно напрямую подключить к зуммеру, реле и т. Д. Обратите внимание, что, в принципе, выход FPS будет оставаться постоянным до тех пор, пока не будет достигнут заданный уровень скорости (в этот момент выходной сигнал изменится на другой государственный).
Вдохновленный заметкой по применению от Texas Instruments (www.ti.com), я начал разработку улучшенной схемы FPS, используя двойной моностабильный мультивибратор (one shot).Дизайн очень критичен с точки зрения компонентов, поэтому мне нужно немного удачи. Поскольку эксперимент еще продолжается, не ждите, что сейчас что-то будет функциональным или полезным. В свое время выложу здесь эксклюзивный проект! Между тем, вы можете сослаться на этот старый, базовый, но адаптируемый проект «Сделай сам» https://www.electroschematics.com/3-wire-cooling-fan-monitor/. И это проект адаптируемого цифрового счетчика импульсов https://www.codrey.com/arduino-projects/digital-pulse-counter/
И Little Teardown!
Наконец я нашел момент, чтобы разобрать мой пыльный и ржавый трехпроводной вентилятор, так как мне любопытно узнать, что у него внутри.
Впоследствии мое внимание привлекло то, что 3-проводной вентилятор для ПК представляет собой 2-фазный бесщеточный двигатель постоянного тока, реализованный с помощью миниатюрной микросхемы драйвера ES211 от InnoSen (www.innosensor.com).
ES211 — это небольшая 4-контактная микросхема, состоящая из датчика Холла и драйверов выходной катушки, предназначенная для управления двухфазными бесщеточными двигателями постоянного тока. Дополнительные сведения о ES211 см. В его официальном техническом описании https://datasheetspdf.com/pdf/957869/InnosenTechnology/ES211/1.
Ниже приведен пример применения микросхемы ES211.Красный, желтый и черный провода — это входные точки системы двигателя. Rc — внешний подтягивающий резистор для измерения сигнала тахометра. С учетом конструкции значение подтягивающего резистора Rc может определяться напряжением насыщения транзистора (Von), током стока (Ic) и напряжением смещения уровня (Vc). Формула Rc = (Vc-Von) / Ic. Например, если Vc = 5 В, Ic = 5 мА при напряжении насыщения 500 мВ, то Rc = 1 кОм.
Ой, я это пропустил! Смотрите, сигнал тахометра (сигнал тахометра) также известен как «сигнал FG (частотного генератора)».Сигнал тахометра передает информацию об оборотах в виде прямоугольных волн с частотой, пропорциональной вращению ротора. На этом пока все. Будем очень рады вашим комментариям!
Зачем электронике нужно охлаждение — инженерное мышление
Узнайте, почему охлаждение электронных компонентов имеет решающее значение для конструкции электронных плат. Мы рассмотрим различные доступные варианты, а также , как моделировать и виртуально тестировать производительность систем охлаждения с использованием вычислительной гидродинамики.
SimScale обеспечивает мгновенный доступ к вычислительной гидродинамике (CFD), а также к анализу методом конечных элементов (FEA) более чем 200 000 пользователей. SimScale перенесла технологию моделирования физики с высокой точностью из сложного и недорогого настольного приложения в удобное облачное приложение, доступное через модель ценообразования на основе подписки.
Попробуйте SimScale бесплатно: ➡️ https://bit.ly/2N9Ugmt
Прокрутите вниз, чтобы посмотреть видео на YouTube.
Все наши электрические устройства созданы путем объединения различных электронных компонентов.Каждый компонент выполняет определенную функцию. Возьмем, к примеру, эту очень простую схему освещения. Аккумулятор обеспечивает электрическую энергию, светодиод излучает свет за счет энергии, подаваемой аккумулятором, а резистор защищает светодиод, уменьшая ток в цепи. Если снять резистор, светодиод мгновенно перегорит.
Простая схема освещения
Почему горит светодиод?
LED
Поскольку сопротивление цепи уменьшилось, это означает, что большему количеству электронов становится намного легче проходить от батареи и через светодиодный компонент, который вы можете увидеть только под микроскопом.
Светодиодные детали
Они могут справиться только с определенным количеством протекающих через них электронов, иначе они перегорят. С другой стороны, электрический кабель намного толще, поэтому он может выдерживать гораздо больший ток, протекающий по нему. Вот почему у нас есть кабели разного диаметра, чтобы выдерживать разное количество электрического тока.
Возвращаясь к резистору, это, по сути, добавляет ограничение потоку электронов. Это похоже на перегиб в водопроводной трубе: перегиб ограничивает количество воды, которое может протекать по трубе, и теперь вода сталкивается со стенкой трубы, что приводит к потере энергии и приводит к падению давления.Как мы знаем, давление похоже на напряжение, а резистор — на перегиб трубы. Итак, когда мы добавляем резистор в схему, мы ограничиваем ток или количество протекающих электронов и получаем падение напряжения.
Ограничение потока электронов
Почему мы получаем падение напряжения?
Что ж, если мы посмотрим на обычный медный провод, он состоит из миллионов и миллионов атомов меди. Медь является проводником, что означает, что у атомов меди есть электрон, который может свободно перемещаться между другими атомами.Они действительно движутся к другим атомам естественным образом, но случайным образом во всех направлениях. Если мы приложим разность напряжений к проводу, разница напряжений или давление батареи заставит электроны проходить через него.
Медный провод
Но с резистором материал менее проводящий и создает более трудный путь для прохождения электронов. Электроны собираются столкнуться, и при столкновении их энергия преобразуется в тепло. Таким образом, энергия батареи действительно тратится и превращается в тепло.Поскольку энергия батареи снимается резистором, мы получаем падение напряжения.
Резистор создает более трудный путь для прохождения электронов.
Вот почему, когда мы смотрим на резистор через тепловизионную камеру, мы видим, что он выделяет тепло.
Некоторые компоненты, такие как МОП-транзисторы и IGBT, выделяют много тепла.
Возьмем, к примеру, этот дешевый настольный блок питания.
Настольный блок питания
Он имеет 4 МОП-транзистора внутри, 2 здесь:
Мосфец
А 2 здесь:
Если мы удалим радиатор, мы рассмотрим эту часть немного позже, а затем запитаем небольшую цепь постоянного тока примерно 1.2A мы видим с помощью тепловизора, что эти компоненты очень быстро достигают 45 градусов Цельсия, и это при включенном вентиляторе. Мы отключаем электричество, потому что не хотим им навредить.
Тепловидение Mosfet
Все электронные компоненты имеют ограничение по температуре или максимальную рабочую температуру. Когда они достигнут или превысят эту определенную температуру, они выйдут из строя и потенциально разрушат печатную плату.
Для некоторых компонентов, таких как предохранитель, это желательно, потому что материал ломается, и это мгновенно отключает питание схемы, что помогает предотвратить повреждение компонентов, но также полностью останавливает работу печатной платы до замены предохранителя.
IGBT
В таких компонентах, как IGBT, накопление тепла нехорошо, потому что по мере повышения температуры они становятся ненадежными, и ток, проходящий через них, увеличивается. Этот дополнительный ток создает больше тепла, что, в свою очередь, позволяет протекать большему току, поэтому компонент достигает теплового разгона и в конечном итоге просто разрушается. Итак, чтобы увеличить срок службы компонентов и печатной платы, а также поддерживать работу компонента в стабильном и надежном состоянии, нам нужен способ отвода тепловой энергии, которую он генерирует.
Как удалить тепловую энергию из электронных компонентов?
Некоторые компоненты, такие как эта простая схема резисторного светодиода, будут нормально работать в условиях окружающей среды, они не выделяют много тепла, и любое тепло, которое они выделяют, будет рассеиваться в окружающий воздух.
Схема резисторного светодиода
Когда температура начинает увеличиваться, мы можем использовать простой вентилятор, чтобы обдувать компонент воздухом. Движущийся воздух будет собирать и уносить больше тепла. Это метод, используемый на ПК, и поэтому внутри есть вентилятор, который буквально отводит тепло от внутренних компонентов.
Использование простых компонентов FanHeat Blown Over
Это моделирование было запущено в веб-браузере с использованием SimScale, который мы подробно рассмотрим чуть позже в этой статье.
Но у этого метода есть проблема: мы отводим тепло от одного компонента, и этот горячий воздух затем проходит через другие компоненты, поэтому мы охлаждаем один компонент, но если мы не будем осторожны с конструкцией, мы будем нагреваться. другие.
Обычно нам нужен более эффективный способ отвода тепла от компонента, и популярным методом является использование радиатора для обеспечения пассивного охлаждения.Этот радиатор обычно представляет собой алюминиевый или «алюминиевый» (США) блок с множеством ребер. Ребра помогают увеличить площадь поверхности компонента, позволяя подвергать его воздействию большего количества окружающего воздуха. Радиатор сделан из металла, потому что он хорошо проводит тепло, намного лучше, чем воздух. Таким образом, облегчая отвод тепла и увеличивая воздействие воздуха, мы эффективно охлаждаем компонент. Однако существует предел того, сколько мы можем удалить с помощью этого метода.
Радиаторы
Следующим этапом является прикрепление компонента к радиатору, а затем использование вентилятора для продувки окружающим воздухом компонента и радиатора для увеличения отвода тепла.Именно такой метод используется в настольном блоке питания постоянного тока. Вентилятор и радиатор объединены для отвода лишнего тепла.
DC Bench Supply
Вы можете видеть, как тепло рассеивается через радиатор, и когда мы отключаем питание, но оставляем вентилятор включенным, его температура очень быстро падает.
Рассеивание тепла
Еще один метод, который чаще всего используется в портативных компьютерах, — это использование тепловой трубки. Это странная оранжевая полоса, которую вы видите внутри ноутбука, между процессором и вентилятором.
Тепловая трубка ноутбука
Внутри находится небольшое количество жидкости и фитиль. Тепло процессора поглощается трубкой, и это тепло вызывает кипение и испарение жидкости внутри, пар движется к противоположному концу, который более холоден, потому что вентилятор обдувает поверхность воздухом, и это отводит тепло от тепловой трубки. . Этот отвод тепла заставляет пар конденсироваться обратно в жидкость, и эта жидкость течет обратно по фитилю, чтобы забрать больше тепла, и поэтому цикл повторяется.
Внутри теплового насоса
. Они снова имеют предел производительности, и для увеличения отвода тепла мы должны начать использовать эти огромные блоки, которые занимают много места, и снова обдувают другие компоненты.
Следующим этапом максимального охлаждения является использование водяного или жидкостного охлаждения. Возможно, вы видели, что многие игровые компьютеры с высокими техническими характеристиками теперь используют систему водяного охлаждения для отвода тепла от процессора и графического процессора.
По сути, у нас есть небольшой насос, который перекачивает воду между теплообменником ЦП, известным как водяной блок, и радиатором, который представляет собой теплообменник с некоторыми вентиляторами.Вентиляторы снова продувают воздух через теплообменник и удаляют нежелательное тепло из воды, поэтому вода забирает нежелательное тепло от чипа, переносит его к радиатору, а затем течет через теплообменник радиатора. По мере прохождения через вентиляторы наружу продувается воздух, который отводит нежелательное тепло. Таким образом, вода остывает и возвращается к чипу, чтобы забрать больше тепла.
PC Water Cooling
Причина, по которой этот метод настолько эффективен, заключается в том, что вода имеет значительно более высокую теплоемкость, чем воздух.Таким образом, он может собирать больше тепла. Вместо того, чтобы проталкивать воздух через ребра и передавать тепло другим компонентам, система с водяным охлаждением собирает тепло и отводит его, а затем полностью отводит от системы.
Оценка эффективности
Этот метод все чаще используется в силовой электронике, особенно в приложениях большой мощности, где мы часто находим эти банки IGBT. Они выделяют огромное количество тепла и должны надежно работать в течение длительного времени.
IGBT
Как мы видели на примере настольного источника питания, IGBT были разнесены и занимали много места.Вместо этого мы можем прикрепить их к тепловому блоку, который по сути представляет собой радиатор или теплообменник, через который протекает вода, а не воздух. Поскольку IGBT генерируют тепло, оно будет проходить через блок в воду. Между IGBT и термоблоком у нас есть толстый слой термопасты, который просто помогает увеличить передачу тепла. Внутри блока у нас есть эти ребра, которые помогают увеличить площадь поверхности теплообменника и максимизировать воздействие охлаждающей воды для отвода тепла.
Fins
Мы хотим убедиться, что температура этих конкретных IGBT не превышает 90 градусов Цельсия (194 F).
Для этого мы собираемся смоделировать производительность, используя платформу SimScale CAE. SimScale обеспечивает мгновенный доступ к вычислительной гидродинамике онлайн, а также к анализу методом конечных элементов через удобное облачное приложение, доступное через простую модель подписки. Установка не требуется. Вы можете бесплатно опробовать программу и редактировать общедоступные проекты на simscale.com через их учетную запись сообщества, или вы можете создавать частные проекты с расширенными функциями через их профессиональные, командные или корпоративные учетные записи. Если вы хотите попробовать это программное обеспечение самостоятельно НАЖМИТЕ ЗДЕСЬ.
SimScale
Итак, после того, как мы спроектируем нашу модель САПР, мы можем импортировать ее в SimScale для анализа. Мы вводим наши переменные, такие как используемые материалы, тепловая мощность, излучаемая IGBT, скорость потока и выходное давление воды и т. Д.
Это обеспечивает наш базовый анализ, который показывает, что IGBT будут работать при температуре около 165 ° C (329.F), который слишком высок и приведет к разрушению компонентов, а также нашей печатной платы.
Первое изменение, которое мы внесем, касается материалов, поэтому мы будем использовать алюминий для теплообменника, который имеет более высокую теплопроводность. Это означает, что тепло может проходить через него намного легче. Мы также будем использовать более тонкие пластины, чтобы IGBT были ближе к области теплопередачи. Облегчение передачи тепла охлаждающей жидкости.
Результаты изменений
Как видите, эти простые изменения произвели драматический эффект.Наши IGBT сейчас упали примерно до 49 ° C, что идеально, поскольку оно ниже нашего теплового предела в 90 ° C и обеспечивает хороший буфер, прежде чем мы достигнем этого предела. Итак, теперь мы можем повысить эффективность дизайна.
Ребра
В оригинальной конструкции эти ребра проходят через теплообменник, что помогает подвергать воду воздействию тепла IGBT. Но мы видим, что такая конструкция вызывает большой перепад давления в каждом канале. Падение давления в каждом канале складывается с падением давления в следующем канале, при этом перепад давления в блоке велик, а также непостоянен в блоке.
Падение давления
Итак, вместо этого мы собираемся использовать каналы дизайна штифтов, и когда мы запустим это моделирование, мы увидим гораздо более равномерное распределение давления по каждому из каналов и более низкий перепад давления по всей установке, что приведет к улучшенному охлаждению производительность радиатора.
Pin Style
Таким образом, просто смоделировав систему охлаждения в SimScale и внося простые изменения в конструкцию, мы можем очень быстро значительно улучшить производительность нашей системы охлаждения и гарантировать, что наши дорогие и критически важные электронные платы работают в установленных пределах, чтобы максимально повысить надежность.