В нашем ближайшем окружении есть надоедливые, хотя и кажущиеся незаметными, источники шума. Каждый стационарный компьютер (ПК) имеет внутри как минимум два вентилятора: один предназначен для охлаждения блока питания системы, а другой обеспечивает нормальные условия работы процессора. Чтобы уменьшить шум, можно попробовать воспользоваться тем, что мощность системы охлаждения ПК рассчитана с учетом наиболее критических ситуаций. Предлагаемые контроллеры были построены с использованием только дешевых, широко доступных компонентов и вполне подходят для сборки своими руками.
Простейший регулятор скорости вращения вентиляторов
Самая простая схема регулятора оборотов кулера состоит всего из трех деталей. С помощью переменного резистора R1 можно вручную установить скорость вращения электропривода.
При вращении движка R1 меняется смещение на переходе эмиттер-база транзистора, что приводит к изменению тока питания электродвигателя. Указанная зависимость нелинейная и управлять вращением неудобно. Кроме того, в режиме низких оборотов, то есть при малом токе, привод заметно теряет свою мощность и при отключении и повторном включении питания может не запуститься.
Следующая схема чуть сложнее, однако управление вращением производится путем изменения напряжения на электроприводе, что в значительной степени улучшает как линейность регулирования, так и мощность при низких оборотах. По сути, схема представляет из себя параметрический стабилизатор напряжения на основе управляемого стабилитрона TL431.
При изменении положения подстроечного резистора R2 мы меняем напряжение стабилизации стабилитрона, то есть на резисторе R3. Соответственно, при вращении его движка мы определяем режим работы транзистора VT1, который управляет напряжением питания вентилятора. Таким образом, R2 определяет диапазон регулирования, а R3 устанавливает скорость вращения вентилятора. При полностью открытом транзисторе на нем упадет примерно 0,5 В, а все остальное напряжение питания достанется электроприводу. Резистор R1 устанавливает минимальный рабочий ток стабилитрона на уровне 5 мА.
Обе рассмотренные схемы имеют один общий минус: регулирование скорости вращения вентилятора производится вручную, и оно не зависит от температуры охлаждаемого объекта. Смотрите видео по теме.
Подключение кулера к 3pin разъему компьютера
Самый простой вентилятор на 12 В можно подключить к разъему компьютера 3pin, и тогда процессор, исходя из собственной оценки его температуры, сможет регулировать скорость вращения кулера. Для этого потребуется транзистор IRLZ34NPBF, резистор на 330 Ом и диод 1N5819 для компенсации выбросов катушки индуктивности моторчика.
Для подключения к материнской плате необходимо подыскать соответствующий разъем. Возможно, придется настроить режим работы вентилятора в БИОСе.
Схема автоматической регулировки от температуры
В ряде случаев необходимо автоматическое регулирование скорости вращения кулеров в зависимости от температуры охлаждаемых объектов. Подобное устройство удобно использовать для охлаждения блока питания компьютера или выходных транзисторов мощного усилителя.
В качестве терморезистора подойдет отечественный типа ММТ-4, его сопротивление может отличаться на плюс\минус 50% от указанного на схеме. Датчик необходимо закрепить на поверхности охлаждаемого радиатора с применением теплопроводящей пасты КПТ-8. При этом подстроечник R2 должен иметь сопротивление примерно вдвое больше. Применение транзисторов с высоким коэффициентом усиления обеспечит хорошую чувствительность регулятора.
Простое устройство можно собрать своими руками навесным монтажом. После сборки можно подключить питание и приступить к настройке. Подстроечным резистором нужно установить пограничный режим работы регулятора: при окружающей температуре вентилятор не вращается, при касании термодатчика рукой электродвигатель начинает работать.
Контроллер управления вентиляторами процессора и блока питания
Электрическая схема системы управления работой двух вентиляторов ПК представлена на рисунке. Система предназначена для независимого управления кулерами блока питания и процессора и обеспечения такой скорости вращения их роторов, чтобы температура охлаждаемых полупроводниковых элементов никогда не поднималась выше допустимого значения. Выбранные параметры:
- независимое управление двумя вентиляторами;
- автоматическое поддержание постоянной температуры контролируемого устройства;
- частота оборотов кулера зависит от температуры;
- источник питания системы и подключенного вентилятора — 12 В постоянного тока, мощностью максимум 10 Вт (800 мА).
Таким образом, контроллер фактически работает как стабилизатор температуры, что дополнительно обеспечивает особо «комфортные» условия работы процессора и полупроводников, входящих в блок питания.
Поскольку, как нетрудно заметить, наша система состоит из двух одинаковых функциональных блоков, мы обсудим работу только одного из них. Его сердце — операционный усилитель IC1A типа LM358. Обсуждать здесь особо нечего — операционный усилитель работает по вполне типичной схеме, усиливая напряжение, снимаемое с выхода датчика температуры IC2, до уровня, задаваемого последовательно включенными сопротивлениями R4 и PR1.
В системе я применил очень удобное для конструктора, хотя, возможно, и не очень экономное решение: в качестве датчиков температуры здесь работают нашумевшие преобразователи температура-напряжение типа LM35. Однако я думаю, что удобство и простота настройки системы с лихвой компенсируют несколько более высокую ее стоимость.
Выход операционного усилителя подключен к исполнительному транзистору Т1 по схеме с общим коллектором, на эмиттере которого находится напряжение, равное напряжению на выходе операционного усилителя минус напряжение на переходе эмиттер-база этого транзистора. Отсюда следует, что вентилятор, питающийся от эмиттера Т1, никогда не получит полного напряжения 12 В, а только до 11,3 В.
Роль конденсатора C1, подключенного к выходу датчика температуры, еще предстоит обсудить. После включения питания компьютера все его компоненты остаются при температуре окружающей среды, и напряжение на выходе ОУ IC1 будет около 6 В. Этого значения вполне достаточно для работы вентилятора на холостых оборотах, но может быть слишком низким, чтобы начать вращение. Поэтому сразу после включения питания на входе 3 усилителя временно подается напряжение, почти равное напряжению питания. Таким образом, некоторое время на кулер поступает полное напряжение, обеспечивая его надежный запуск.
Сборка и наладка контроллера скорости кулеров
Печатная плата (размеры платы 36×55 мм) изготовлена из одностороннего текстолита. Разводка дорожек печатной платы изображена на картинке.
О сборке системы ничего особенного сказать нельзя, так как она производится типовым и многократно описанным способом. Однако необходимо сказать несколько слов о настройке системы и способе ее подключения к компьютеру. Регулировка готовой системы очень проста и сводится к помещению датчика температуры на поверхность с температурой около 60°C. Для этого можно временно прикрепить его к куску листового металла и нагреть все это дело до нужной температуры, либо поместить датчик в горячую воду, обязательно дистиллированную, неэлектропроводную. Затем поворотом потенциометра PR1 устанавливаем максимальное напряжение на выходе операционного усилителя (полное включение вентилятора).
Таким же образом выполняется регулировка второй части системы, и приступаем к ее установке в компьютер. Разумеется, без проблем мы найдем место внутри, чтобы разместить небольшую плату, которую прикрепим винтами М3 к одной из частей корпуса.
Однако, если для монтажа платы требуется просверлить отверстия в корпусе, то делать это нужно с максимальной осторожностью, чтобы даже мельчайшая металлическая стружка не попала на поверхность материнской платы или прочих плат компьютера.
Приходится вынимать блок питания компьютера из корпуса и открывать его крышку. Затем прикрепляем один из датчиков температуры к теплоотводу в блоке питания, желательно приклеив его силиконовым клеем. Отсоедините кабели питания вентилятора от платы блока питания и, пропустив их через резиновую втулку в корпусе, подключите к разъему CON1 или CON2. После выполнения этих действий закройте корпус блока питания и поместите его обратно в компьютер.
Прикрепить второй датчик температуры к радиатору процессора не составит труда. Приклейте датчик между ребрами радиатора и подключите провода, идущие к вентилятору, к разъему CON1 или CON2. Как и в случае сборки силовых кабелей вентилятора блока питания, мы должны обратить пристальное внимание на полярность напряжения. На странице описания нашей печатной платы она отмечена символами «+» и «–», а кабель положительного напряжения к вентилятору всегда отмечен красным.
Следующим шагом, который нам нужно сделать с большой осторожностью, является подключение питания к нашей системе. Мы будем использовать одну свободную на данный момент вилку, которая ранее снабжала питанием вентилятор. Снимаем штекер и подводим его провода к разъему CON3 на плате нашего регулятора. Красный провод должен быть подключен к клемме с маркировкой «+» на плате.
Последним, крайне важным этапом будет несколько раз проверить правильность сборки кабеля внутри компьютера. Теоретически короткое замыкание в установке должно приводить только к перегоранию предохранителя. Теоретически, потому что практика показывает, что чаще всего это вызывает поломку блока питания и необходимость его замены на новый.
После включения питания компьютера мы почти сразу почувствуем эффект модификации. Практически сразу, так как сначала вентиляторы начнут работать на максимальной скорости, через некоторое время они автоматически снизят скорость, которая затем стабилизируется на среднем уровне.
Перечень элементов устройства
РЕЗИСТОРЫ:
- PR1, PR2 миниатюрный подстроечный резистор 200 кОм;
- R4, R8 200 кОм;
- R1, R5 20 кОм;
- R2, R6 5,1 кОм;
- R3, R7 330 Ом.
КОНДЕНСАТОРЫ:
- С1, С3: 22 мкФ/16 В;
- С2: 470 мкФ/25 В.
ПОЛУПРОВОДНИКИ:
- D1 — 1M4007;
- IC1 — LM358;
- TMP1,TMP2 – LM35;
- IC2, IC3: LM35CZ или аналогичный;
- T1, T2 – BD139, BC548 или аналогичный.
ПРОЧЕЕ:
- ZAS, M1, M2 — ARK2 (5 мм);
- TMP1,TMP2 – ARK3 (3,5 мм).
Все рассмотренные схемы имеют один общий минус: на регулирующем транзисторе выделяется тепло. В результате энергия блока питания компьютера расходуется нерационально, а для транзистора может потребоваться теплоотвод. Таким образом, для управления приводом мощностью более 10 Вт рассмотренные варианты не подходят. Если хотите собрать более эффективное устройство, смотрите «Схемы ШИМ регуляторов оборотов двигателей постоянного тока».
(1 оценили на 5,00 из 5) 
Loading...
