Як відбувається управління швидкістю обертання вентилятора?

Швидкодія сучасного компютера досягається досить високою ціною - блок живлення, процесор, відеокарта часто потребують інтенсивного охолоджування. Спеціалізовані системи охолодження коштують дорого, тому на домашній компютер зазвичай ставлять кілька корпусних вентиляторів і кулерів (радіаторів з прикріпленими до них вентиляторами).

Схема компютерного кулера

Схема компютерного кулера.

Виходить ефективна і недорога, але часто гучна система охолодження. Для зменшення рівня шуму (за умови збереження ефективності) потрібна система управління швидкістю обертання вентиляторів. Різного роду екзотичні системи охолодження розглядатися не будуть. Необхідно розглянути найбільш поширені системи повітряного охолодження.

Щоб шуму при роботі вентиляторів було менше без зменшення ефективності охолодження, бажано дотримуватися наступних принципів:

  1. Вентилятори великого діаметра працюють ефективніше, ніж маленькі.
  2. Максимальна ефективність охолодження спостерігається у кулерів з тепловими трубками.
  3. Чотирьохконтактні вентилятори краще, ніж трьохконтактні.
Таблиця порівняння водяного охолодження з повітряним

Таблиця порівняння водяного охолодження з повітряним.

Основних причин, за якими спостерігається надмірний шум вентиляторів, може бути тільки дві:

  1. Погана змащення підшипників. Усувається чищенням і новим мастилом.
  2. Двигун обертається дуже швидко. Якщо можливо зменшення цієї швидкості при збереженні допустимого рівня інтенсивності охолодження, то слід це зробити. Далі розглядаються найбільш доступні і дешеві способи керування швидкістю обертання.

Способи управління швидкістю обертання вентилятора

Перший спосіб: перемикання в BIOS функції, що регулює роботу вентиляторів

Функції Q-Fan control, Smart fan control і т. Д. Підтримувані частиною материнських плат, збільшують частоту обертання вентиляторів при зростанні навантаження і зменшують при її падінні. Потрібно звернути увагу на спосіб такого управління швидкістю вентилятора на прикладі Q-Fan control. Необхідно виконати послідовність дій:

  1. Увійти в BIOS. Найчастіше для цього потрібно перед завантаженням компютера натиснути клавішу «Delete». Якщо перед завантаженням в нижній частині екрана замість напису «Press Del to enter Setup» зявляється пропозиція натиснути іншу клавішу, зробіть це.
  2. Відкрити розділ «Power».
  3. Перейти на рядок «Hardware Monitor».
  4. Замінити на «Enabled» значення функцій CPU Q-Fan control і Chassis Q-Fan Control в правій частині екрана.
  5. У зявилися рядках CPU і Chassis Fan Profile вибрати один з трьох рівнів продуктивності: посилений (Perfomans), тихий (Silent) і оптимальний (Optimal).
  6. Натиснувши клавішу F10, зберегти обрану налаштування.

Другий спосіб: управління швидкістю вентилятора методом перемикання

Розподіл напружень на контактах

Малюнок 1. Розподіл напружень на контактах.

Для більшості вентиляторів номінальним є напруга в 12 В. При зменшенні цієї напруги число оборотів в одиницю часу зменшується - вентилятор обертається повільніше і менше шумить. Можна скористатися цією обставиною, перемикаючи вентилятор на кілька номіналів напруги за допомогою звичайного Molex-розєму.

Розподіл напружень на контактах цього розєму показано на рис. 1а. Виходить, що з нього можна зняти три різних значення напруг: 5 В, 7 В і 12 В.

Для забезпечення такого способу зміни швидкості обертання вентилятора потрібно:

  1. Відкривши корпус знеструмленому компютера, вийняти коннектор вентилятора зі свого гнізда. Провід, що йдуть до вентилятора джерела живлення, простіше випаять з плати або просто перекусити.
  2. Використовуючи голку або шило, звільнити відповідні ніжки (найчастіше провід червоного кольору - це плюс, а чорного - мінус) від розєму.
  3. Підключити дроти вентилятора до контактів Molex-розєму на необхідну напругу (див. Рис. 1б).

Двигун з номінальною швидкістю обертання 2000 об / хв при напрузі в 7 В даватиме в хвилину 1300, при напрузі в 5 В - 900 оборотів. Двигун з номіналом 3500 об / хв - 2200 і 1600 оборотів, відповідно.

Схема послідовного підключення двох однакових вентиляторів

Малюнок 2. Схема послідовного підключення двох однакових вентиляторів.

Окремим випадком цього методу є послідовне підключення двох однакових вентиляторів з трьохконтактні розєми. На кожен з них припадає половина робочої напруги, і обидва обертаються повільніше і менше шумлять.

Схема такого підключення показана на рис. 2. Розєм лівого вентилятора підключається до материнке, як зазвичай.

На розєм правого встановлюється перемичка, яка фіксується ізолентою або скотчем.

Третій спосіб: регулювання швидкості обертання вентилятора зміною величини напруги струму

Для обмеження швидкості обертання вентилятора можна в ланцюг його харчування послідовно включити постійні або змінні резистори. Останні до того ж дозволяють плавно змінювати швидкість обертання. Вибираючи таку конструкцію, не слід забувати про її мінуси:

  1. Резистори гріються, марно витрачаючи електроенергію і вносячи свою лепту в процес розігріву всієї конструкції.
  2. Характеристики електродвигуна в різних режимах можуть дуже сильно відрізнятися, для кожного з них необхідні резистори з різними параметрами.
  3. Потужність розсіювання резисторів повинна бути досить великою.
Електронна схема регулювання частоти обертання

Малюнок 3. Електронна схема регулювання частоти обертання.

Раціональніше застосувати електронну схему регулювання частоти обертання. Її нескладний варіант показаний на рис. 3. Ця схема являє собою стабілізатор з можливістю регулювання вихідної напруги. На вхід мікросхеми DA1 (КР142ЕН5А) подається напруга в 12 В. На 8-посилений вихід транзистором VT1 подається сигнал з її ж виходу. Рівень цього сигналу можна регулювати змінним резистором R2. Як R1 краще використовувати підлаштування резистор.

Якщо струм навантаження не більше 0,2 А (один вентилятор), мікросхема КР142ЕН5А може бути використана без тепла. При його наявності вихідний струм може досягати значення 3 А. На вході схеми бажано включити керамічний конденсатор невеликої ємності.

Четвертий спосіб: регулювання швидкості обертання вентилятора за допомогою реобаса

Реобас - електронний пристрій, який дозволяє плавно змінювати напругу, що подається на вентилятори.

В результаті плавно змінюється швидкість їх обертання. Найпростіше придбати готовий реобас. Вставляється зазвичай в відсік 5,25 ". Недолік, мабуть, лише один: пристрій коштує дорого.

Пристрої, описані в попередньому розділі, насправді є реобаса, допускають лише ручне управління. До того ж, якщо в якості регулятора використовується резистор, двигун може і не запуститися, оскільки обмежується величина струму в момент пуску. В ідеалі повноцінний реобас повинен забезпечити:

  1. Безперебійний запуск двигунів.
  2. Управління швидкістю обертання ротора не тільки в ручному, а й в автоматичному режимі. При збільшенні температури охолоджуваного пристрою швидкість обертання повинна зростати і навпаки.

Порівняно нескладна схема, відповідна цим умовам, представлена на рис. 4. Маючи відповідні навички, її можливо виготовити своїми руками.

Зміна напруги живлення вентиляторів здійснюється в імпульсному режимі. Комутація здійснюється за допомогою потужних польових транзисторів, опір каналів яких у відкритому стані близько до нуля. Тому запуск двигунів відбувається без труднощів. Найбільша частота обертання теж не буде обмежена.

Працює пропонована схема так: в початковий момент кулер, який здійснює охолодження процесора, працює на мінімальній швидкості, а при нагріванні до певної максимально допустимої температури перемикається на граничний режим охолодження. При зниженні температури процесора реобас знову переводить кулер на мінімальну швидкість. Решта вентилятори підтримують встановлений вручну режим.

Схема регулювання за допомогою реобаса

Малюнок 4. Схема регулювання за допомогою реобаса.

Основа вузла, що здійснює управління роботою компютерних вентиляторів, інтегральний таймер DA3 і польовий транзистор VT3. На основі таймера зібраний імпульсний генератор з частотою проходження імпульсів 10-15 Гц. Шпаруватість цих імпульсів можна змінювати за допомогою підлаштування резистора R5, що входить до складу времязадающей RC-ланцюжка R5-С2. Завдяки цьому можна плавно змінювати швидкість обертання вентиляторів при збереженні необхідної величини струму в момент пуску.

Конденсатор C6 здійснює згладжування імпульсів, завдяки чому ротори двигунів обертаються мякше, що не видаючи клацань. Підключаються ці вентилятори до виходу XP2.

Основою аналогічного вузла керування процесорним кулером є мікросхема DA2 і польовий транзистор VT2. Відмінність тільки в тому, що при появі на виході операційного підсилювача DA1 напруги воно, завдяки диодам VD5 і VD6, накладається на вихідну напругу таймера DA2. В результаті VT2 повністю відкривається і вентилятор кулера починає обертатися максимально швидко.

Як датчик температури процесора використовується кремнієвий транзистор VT1, який приклеюють до радіатора процесора. Операційний підсилювач DA1 працює в тригерній режимі. Перемикання здійснюється сигналом, що знімається з колектора VT1. Точка перемикання встановлюється змінним резистором R7.

VT1 може бути замінений малопотужними n-p-n транзисторами на основі кремнію, що мають коефіцієнт підсилення понад 100. Заміною для VT2 і VT3 можуть служити транзистори IRF640 або IRF644. Конденсатор С3 - плівковий, інші - електролітичні. Діоди - будь-які малопотужні імпульсні.

Налаштування зібраного реобаса здійснюється в послідовності:

  1. Повзунки резисторів R7, R4 і R5 повертаються за годинниковою стрілкою до упору, кулери підключаються до розємів XP1 і XP2.
  2. На розєм ХР1 подається напруга в 12 В. Якщо все в порядку, все вентилятори починають обертатися з максимальною швидкістю.
  3. Повільним обертанням движків резисторів R4 і R5 підбирається така швидкість, коли зникає гул, а залишається лише звук переміщається повітря.
  4. Транзистор VT1 нагрівається приблизно до 40-45 ° С, а движок резистора R7 повертається вліво до тих пір, поки кулер не переключиться на максимальну швидкість. Через приблизно хвилину після закінчення нагрівання значення швидкості повинно впасти до початкового.

Зібраний і налаштований реобас встановлюється в системний блок, до нього підключаються кулери і температурний датчик VT1. Хоча б перший час після його установки бажано здійснювати періодичний моніторинг температури вузлів компютера. Програми для цього (в тому числі і безкоштовні) не проблема.

Залишається сподіватися, що серед описаних способів зменшення шуму компютерної системи охолодження кожен користувач зможе знайти для себе найбільш підходящий.


» » » Як відбувається управління швидкістю обертання вентилятора?