Регулирование скорости вращения корпусного вентилятора для системного блока персонального компьютера

в разделе "Статьи" на сайте

www.electrosad.ru

Существует множество схем аналогичных устройств, но все они имеют те или иные недостатки. В статье рассмотрен расчет простейшей схемы ручной регулировки с гасящим резистором и схема устройства с автоматическим управления в зависимости от температуры воздуха в системном блоке. Преимущество последнего в выходе на номинальные обороты при изменении температуры на 10°С и падении напряжения на управляющей элементе менее 0,25 В.

 
 

Все регуляторы скорости вращения осевого вентилятора постоянного тока, индукторного типа с питающим напряжением 12 вольт построены на принципе управления напряжением, питающим его электромотор. Это регулирование осуществляется в функциональной зависимости то температуры воздуха, в рассматриваемых вентиляторах. Возможно управление по числу оборотов, но это сильно усложняет схему.

Главным условием устойчивого запуска и вращения осевого вентилятора является  наличие на нем питающего напряжения не менее 6-6,4 вольта (Иногда производители указывают в технических характеристиках минимальное рабочее напряжение 7 вольт). Это и есть минимальное напряжения, на которое рассчитывается гасящий резистор. При этом напряжении, потребляемый вентилятором ток составляет 0,5-0,55 Iном вентилятора. Величина гасящего резистора определяются по формуле:

 

Rг = (Uпит – Uвент) / 0,5 · I пит

R = (Uпит – 6,4 / 0,5 · I пит) / 0,5 · I пит

 

где:     Uпит, I пит – паспортные значения, указаны на этикетке вентилятора. Выбирается переменный резистор номиналом Rг и с мощностью рассеяния:

 

 P = (Uпит – 6,4) · I пит
 

Рисунок 1.
 

Данный резистор позволит осуществлять ручную регулировку оборотов вентилятора до 60% от номинала, и может применяться для снижения оборотов, а значит и шума вентилятора, когда температура охлаждаемого объекта (радиатора, системного блока) низка. Схема включения показана на рисунке 1.

 

Денисов П. К. в [Л.2] описал применение терморезисторов с отрицательным температурным коэффициентом в качестве регулятора. Моя практика показала, что в достаточно холодных корпусах (+2 - 10°С над температурой окружающего воздуха), уменьшение величины сопротивления терморезистора составляет около 10 - 30 %, что просто недостаточно для вывода вентилятора на полные обороты (паспортную производительность).

 

Для автоматического следящего управления оборотами вентиляторов предлагается схема изображенная на рисунке 3. Конструктивно она выполнена на стеклотекстолитовой плате размером 100х80 мм и крепление позволяет установить ее в свободный 3 или 5 дюймовый отсек системного блока. На плате установлены: 1 разъем типа PC Plug (XT4)  4х контактный для подключения к блоку питания компьютера и 3 разъема типа Molex 3х контактные. Один, XT2 – для подключения управляемого вентилятора, другой XT3 – для подключения кабеля транслятора данных тахометра на материнскую плату и третий XT4 – для подключения датчика температуры.

Потенциометр ручной регулировки скорости вращения вентилятора может быть установлен на крышке занимаемого регулятором отсека системного блока.

На рисунке 3 видно, что регулирующий транзистор установлен на площадку из фольги. Такая установка обязательна, так как мощность, им рассеиваемая 0,7-1 Вт температура кристалла транзистора приближается к предельной. Что в условиях «горячего» системного блока, где устанавливается данный регулятор, может привести к выходу из строя регулятора.

 

Рисунок 2.

 

На схеме, датчик температуры VD1 подключен к преобразователь ток-напряжение на транзисторе VT1. Для снижения влияния помех на высокоомный датчик температуры на точках подключения его к преобразователю включены два керамических конденсатора С1,С2 емкостью 47 нФ. Сам преобразователь питается от параметрического стабилизатора собранного на резисторе R5 и стабилитрона VD2. Наличие данного стабилизатора обязательно, при его отсутствии преобразователь усиливает пульсации напряжения питания, а не ток датчика.

Напряжение пропорциональное температуре датчика выделяется на цепочке резисторов R6, R7, один из которых переменный предназначен для выбора рабочей точки регулятора. Сигнал управления с движка резистора поступает на усилитель VT2, VT3 , особенность которого в том, что при отсутствии сигнала управления его нормальное состояние – минимальное напряжение на нагрузке, вентиляторе определяемое стабилитроном VD5. А сигнал управления отсутствует при температуре воздуха менее 20°C. Туда же поступает сигнал ручного управления с делителя R1,R2,R3. Для исключения взаимного влияния схем ручной и автоматической регулировки использованы диоды VD3,VD4.

 

Рисунок 3.

 

Рассмотрим некоторые особенности регулятора

В качестве датчика температуры воздуха в схеме применен германиевый диод работающий на обратной ветви, ввиду его свойств - удвоения теплового тока при изменении температуры на каждые 10°С. В некоторых схемах применяется температурная зависимость прямого тока диодов, но она мала и составляет порядка 1,6-2мв/градус и поэтому требует сложных схем управления. Для преобразования теплового тока  диода-датчика в сигнал управления, в предлагаемой схеме, используется усилитель на транзисторе VT1 с отрицательной обратной связью по току, что снижает крутизну соотношения ток нагрузки – температура в области высоких температур рабочего диапазона и упрощает настройку.

Другой особенностью схемы является простейший из известных, способ ограничения минимального напряжения на выходе схемы. Для этого применен стабилитрон VD5 включенный между базой и эмиттером регулирующего транзистора VT3. При выполнении условия UэкVT3 > Uст + UбэVT3 этот стабилитрон открывается, и напряжение на выходе регулятора остается на уровне Uпит- UэкVT3 или Uн = Uпит – (Uст + UбэVT3). При напряжениях превышающих напряжение открытия стабилитрона силовой транзистор открывается, и схема управления отключается, и наоборот действие этой цепочки прекращается при снижении падения напряжения на силовом транзисторе и действует только схема управления.

И, наконец, третьей особенностью предложенной схемы является наличие ручного управления оборотами вентилятора с помощью переменного резистора R2. При этом обороты вентилятора можно только повысить от установленного схемой автоматического управления вплоть до максимальных оборотов, что защищает охлаждаемый объект от перегрева.

И последнее, падение напряжения на открытом регулирующем транзисторе, в данной схеме, составляет менее 0,25 вольта. Это позволяет обеспечить практически паспортное значение максимального расхода воздуха через вентилятор.

В течении года работы на нескольких компьютерах схема показала удобства эксплуатации и надежность работы.

 

Заключение

И в конце статьи, я бы рекомендовал в схемах управления, где затруднен пуск вентилятора на малых оборотах (в том числе и в электронных схемах), применить шунтирование управляющей схемы конденсатором емкостью от 1000 до 10000 мкф, на напряжение питания вентилятора. Для вентиляторов разной мощности конденсатор 1000,0 мкф обеспечит кратковременную подачу на вентилятор полного напряжения питания, что обеспечивает его устойчивый пуск на малых оборотах. После чего конденсатор заряжается до напряжения падающего на регуляторе, реобасе или ограничивающем резисторе.

Поэтому рабочее напряжение конденсатора должно быть более напряжения питания - 15V.

Это время колеблется от 0,1 до 0,01 сек в зависимости от мощности вентилятора для конденсатора 1000,0 мкф.

данное решение позволяет при включении подать на вентилятор на короткое время, пока конденсатор заряжается, полное напряжение питания и вентилятор до перехода в малооборотный режим (управляемый) трогается с места и начинает вращаться.

Это решение раньше было широко известно и использовалось. Спасибо Денисову П. К. напомнившему о таком решении проблемы.

 

Литература:

  1. http://www.fanspeed.chat.ru/  Приставка FANSpeed –для тихих компьютеров.
  2. http://cxem.net/comp/comp110.php , Регулятор скорости вращения вентилятора

июль 2004 г.
А.Сорокин

 

Яндекс.Метрика

<<Назад>> <<в начало>> <<на главную>>

Попасть прямо в разделы сайта можно здесь:

/Неизвестный процессор/Охлаждение ПК/Электроника для ПК/Linux/Проекты, идеи/Полезные советы/Разное/
/
Карта сайта/Скачать/Ссылки/Обои/Форум/Каталог/

При полном или частичном использовании материалов ссылка на "www.electrosad.ru" обязательна.
Ваши замечания, предложения, вопросы можно отправить автору через 
гостевую книгу или
почтой.

Copyright © Sorokin A.D.

2002 - 2012