Вентиляторы охлаждения сейчас стоят во многих бытовых приборах, будь то компьютеры, музыкальные центры, домашние кинотеатры. Они хорошо, справляются со своей задачей, охлаждают нагревающиеся элементы, однако издают при этом истошный, и весьма раздражающий шум. Особенно это критично в музыкальных центрах и домашних кинотеатрах, ведь шум вентилятора может помешать наслаждаться любимой музыкой. Производители часто экономят и подключают охлаждающие вентиляторы напрямую к питанию, от чего они вращаются всегда с максимальными оборотами, независимо от того, требуется охлаждение в данный момент, или нет. Решить эту проблему можно достаточно просто – встроить свой собственный автоматический регулятор оборотов кулера. Он будет следить за температурой радиатора и только при необходимости включать охлаждение, а если температура продолжит повышаться, регулятор увеличит обороты кулера вплоть до максимума. Кроме уменьшения шума такое устройство значительно увеличит срок службы самого вентилятора. Использовать его также можно, например, при создании самодельных мощных усилителей, блоков питания или других электронных устройств.
Схема
Схема крайне проста, содержит всего два транзистора, пару резисторов и термистор, но, тем не менее, замечательно работает. М1 на схеме – вентилятор, обороты которого будут регулироваться. Схема предназначена на использование стандартных кулеров на напряжение 12 вольт. VT1 – маломощный n-p-n транзистор, например, КТ3102Б, BC547B, КТ315Б. Здесь желательно использовать транзисторы с коэффициентом усиления 300 и больше. VT2 – мощный n-p-n транзистор, именно он коммутирует вентилятор. Можно применить недорогие отечественные КТ819, КТ829, опять же желательно выбрать транзистор с большим коэффициентом усиления. R1 – терморезистор (также его называют термистором), ключевое звено схемы. Он меняет своё сопротивление в зависимости от температуры. Сюда подойдёт любой NTС-терморезистор сопротивлением 10-200 кОм, например, отечественный ММТ-4. Номинал подстроечного резистора R2 зависит от выбора термистора, он должен быть в 1,5 – 2 раза больше. Этим резистором задаётся порог срабатывания включения вентилятора.
Изготовление регулятора
Схему можно без труда собрать навесным монтажом, а можно изготовить печатную плату, как я и сделал. Для подключения проводов питания и самого вентилятора на плате предусмотрены клеммники, а терморезистор выводится на паре проводков и крепится к радиатору. Для большей теплопроводности прикрепить его нужно, используя термопасту. Плата выполняется методом ЛУТ, ниже представлены несколько фотографий процесса.
Скачать плату:
(cкачиваний: 737)
После изготовления платы в неё, как обычно запаиваются детали, сначала мелкие, затем крупные. Стоит обратить внимание на цоколёвку транзисторов, чтобы впаять их правильно. После завершения сборки плату нужно отмыть от остатков флюса, прозвонить дорожки, убедиться в правильности монтажа.
Настройка
Теперь можно подключать к плате вентилятор и осторожно подавать питание, установив подстроечный резистор в минимальное положение (база VT1 подтянута к земле). Вентилятор при этом вращаться не должен. Затем, плавно поворачивая R2, нужно найти такой момент, когда вентилятор начнёт слегка вращаться на минимальных оборотах и повернуть подстроечник совсем чуть-чуть обратно, чтобы он перестал вращаться. Теперь можно проверять работу регулятора – достаточно приложить палец к терморезистору и вентилятор уже снова начнёт вращаться. Таким образом, когда температура радиатора равно комнатной, вентилятор не крутится, но стоит ей подняться хоть чуть-чуть, он сразу же начнёт охлаждать.Когда мастера применяют кулеры для поделок, возникает необходимость управления скоростью вращения. Для этого существуют , но тогда необходим компьютер. Для автономной работы вентилятора требуются аппаратные средства. На канале SamChina показали интересный вариант решения вопроса.
Регулятор оборотов на 4 вентилятора. С приятной синей подсветкой. 4 разъема. Крепежные элементы. Продается в этом китайском магазине (искать реобас).
Попробуем собрать композицию из нескольких вентиляторов от персонального компьютера и включить.
Подключим к стандартному блоку питания ПК. Смотрите тест на видео.
Самодельный регулятор
На канале RETROREMONT показали, как спаять простейшую схему для регулировки оборотов вентилятора. Можно применять кулер для охлаждения блока питания, на простой вытяжке. Для этого нужна простая схема. Всего 3 детали.
Переменное сопротивление от 680 до 1 килоом. Транзистор кт 815 – 817- 819. Резистор 1 кОм. Соберем схему и испытаем в работе.
Вторая схема регулятора
В этом видео уроке представлены два варианта, позволяющих регулировать скорость вращения вентилятора персонального компьютера. Используются аппаратные средства, то есть с применением микроэлектроники. В обоих случаях используются кулеры от системных блоков.
Первый вариант. Этот вентилятор питается от напряжения 12 вольт. Его подключаем через схему. Блок питания, который применяется здесь, на 12 вольт, его используют в свечах.
Ролик канала ServLesson.
По сути, регулятор скорости вращения вентилятора занимается изменением напряжения, которое подается на устройство. Если говорить о двигателях, то вышеуказанный прибор отвечает за переключение обмотки. При этом частота тока может существенно колебаться.
Именно благодаря регуляторам вентиляторов электроприборы способны прослужить владельцу много лет. Происходит это за счет уменьшения износа важных узлов агрегата. Дополнительно есть возможность уменьшить потребление электричества. В свою очередь, на повышенных скоростях вентилятор значительно тише работает.
Тиристорные регуляторы вентиляторов
Тиристорный регулятор скорости вращения вентилятора (схема показана ниже) может устанавливаться исключительно на однофазном оборудовании. Из особенностей можно выделить надежную систему защиты. Благодаря ей вентилятора предотвращает перегрев важных узлов. В результате обороты можно контролировать путем изменения силы тока.
В качестве источников питания устройства выступает сеть с напряжением 220 В. При этом средняя частота колеблется в районе 55 Гц. Максимальное отклонение напряжения допускается в 15 %. Многие модели тиристорных регуляторов оборудуются специальными датчиками. Наиболее распространенными считаются устройства с маркировкой "РТС". Использоваться они могут при температуре от -50 до +50 градусов. В установке регулятор скорости вращения вентилятора довольно прост. При этом индикатор скорости вращения у него предусмотрен.
Особенности частотных регуляторов
Как правило, частотный регулятор скорости вращения вентилятора способен справляться с очень высоким напряжением. При этом скорость вращения меняется за счет изменения силы тока. Чаще всего данный тип можно встретить на различных системах кондиционирования. Дополнительно частотные регуляторы идеально подходят для устройств, занятых вентилированием воздуха. В целом вышеуказанные приборы выглядят довольно просто.
Характеристики частотных регуляторов
Питаются они от сети с напряжением 220 В. Выходная мощность вентилятора при этом должна составлять не более 500 Вт. Максимальное сопротивление регулятора в среднем равняется 300 кОм, а сигнал управления системой может восприниматься до 10 В. Непосредственно блок регулятора потребляет мощности 3 В.
Стандартный комплект устройства состоит из кабеля, а также клемника винтового типа. Предохранители в приборе имеются с силой тока не менее 3 А. Степень защиты во многих моделях установлена класса "ИП21". Использоваться частотный регулятор скорости вращения вентилятора может при температуре от -10 до +30 градусов.
Трансформаторные регуляторы вентилятора
Трансформаторный регулятор скорости вращения вентилятора 12В используют исключительно для мощных однофазных либо трехфазных двигателей. Непосредственно контроль оборотов осуществляется ступенчатым способом. При этом есть возможность наладить автоматическое координирование. Датчики температуры установлены во многих моделях.
Дополнительно есть возможность выбрать трансформаторные регуляторы вентиляторов с индикаторами влажности. При этом их мощность можно менять при помощи таймера. Крепятся данные устройства при помощи винтов. Прибор может быть оборудован специальными фиксаторами для жесткости соединения. В качестве вводного контакта имеются клеммы. Кабели питания в стандартном комплекте прилагаются.
Сопротивление трансформаторный регулятор выдерживает на уровне 400 кОм. При этом сигнал управления воспринимается до 4 В. Дополнительно следует отметить высокую нагрузку релейного выхода. прибора в среднем колеблется около 12 В. В целом данные устройства являются довольно громоздкими по сравнению с частотными регуляторами вентиляторов и более дорогими.
Симисторные типы регуляторов
Симисторный регулятор скорости вращения вентилятора является наиболее сложным устройством из всех перечисленных выше типов. Используется он для управления сразу несколькими приборами. При этом двигатели на них могут быть установлены постоянного, а также переменного тока. Непосредственно изменение скорости происходит довольно плавно.
Также важно отметить, что диапазон напряжения очень широкий. Особой точностью выделяются трехфазные модели регуляторов. Для уменьшения от работы устройства в механизме предусмотрен специальный сглаживающий конденсатор. Установка симисторного регулятора может быть разной. Наиболее распространенным считается утопленный монтаж, однако многие производители способны предложить крепления для внешней фиксации устройства.
Принцип работы симисторного регулятора
Обработкой абсолютно всех данных занимается микропроцессорный блок. В свою очередь, для передачи сигнала на симисторный регулятор скорости вращения вентилятора имеется датчик. Подключается он через входное отверстие на Дополнительно датчик во время работы отслеживает температуру прибора. При этом сопротивление блока постоянно регулируется.
Чтобы устранять помехи, которые появляются во время эксплуатации, имеется Также он может гасить импульсные скачки в системе. Резистор регулятора скорости вращения вентилятора отвечает за преобразование тока. В результате при резком повышении температуры датчик подает сигнал о необходимости снижения напряжения. Далее многое зависит от заданных настроек симисторного регулятора. Таким образом, при помощи программирования можно изменять основные величины.
Установка симисторного регулятора
Чтобы установить регулятор скорости вращения вентилятора 220В, следует полностью обесточить сеть. Далее важно снять основную панель, которая находится в передней части устройства. Только затем можно отсоединить крышку блока. Следующим шагом является установка датчика температуры во входное отверстие. Для подключения системы питания следует ознакомиться со схемой прибора.
Непосредственно соединение с электродвигателем вентилятора осуществляется при помощи изолированных проводов многожильного типа. Затем включается воздушный конденсатор, который находится рядом с датчиком температуры. При этом очень важно проверить основное гнездо устройства. Для хорошей связи там не должно быть каких-либо загрязнений. В противном случае сигнал не будет доходить до блока микропроцессора. Чтобы очистить разъем качественно, специалисты используют средства для удаления оксида меди.
После закрепления верхней крышки незащищенный участок смазывается пастой для хорошей теплопроводности. Как правило, используют средство исключительно на невысыхающей основе. Боковые пластины симистрового регулятора крепятся на фиксаторах. Сверху их также проклеивают для теплоизоляции. Ширина полоски при этом не должна быть меньше 10 мм. После этого регулятор скорости вращения вентилятора 220В можно закреплять на щитке. При этом важно обратить внимание на проводку и не зажимать ее во время фиксации прибора. Последним шагом установки является подключение сети питания. После проверки разъема на прочность нужно сделать пробное включение.
Модели для вентиляторов с асинхронными двигателями
Отличительной чертой многих моделей является плавное регулирование скорости. При этом вентиляторы должны быть с номинальным током не более 6 А, а средняя частота - в районе 45 Гц. Источником питания регуляторов является сеть с напряжением 230 В. Степень защиты у них предусмотрена класса "ИП 54". Для программирования системы установлен специальный контроллер.
Благодаря вышеуказанным регуляторам, пуск двигателя осуществляется довольно плавно. При этом вал у него вращается с постоянной частотой. Токовая установлена во многих моделях. Минимальные обороты задавать котроллером можно.
Данная функция характерна для регуляторов с потенциометрами класса VM и VX. Сброс оборотов регулируется платой регулятора, а видеть его работу можно по светодиодным датчикам. Для стабилизации напряжения на обмотке двигателя имеется микроконтроллер. За счет исключения пропусков фаз можно достичь высокой экономии электроэнергии.
Регуляторы отопителя
Регулятор скорости вращения вентилятора отопителя способен значительно уменьшить шум от работы электродвигателя. При этом у него предусмотрено удобное В результате можно значительно сократить потребление электричества.
Дополнительно износ деталей довольно сильно уменьшается за счет регулирования предельной частоты. Отвечает за это в системе широтно-импульсный модулятор. Рабочий ток регулятора колеблется в районе 0.7 А. Максимальная выходная мощность составляет примерно 550 Вт. Входное сопротивление регуляторами данного класса поддерживается на отметке 200 кОм. При этом сигнал управления воспринимается на уровне 8 В. Кабель, как правило, в комплекте прикладывается экранированного типа.
Нагрузка на в среднем допускается 3 А. В свою очередь, потребляемая мощность устройства находится в диапазоне от 4 до 8 В. Предохранители в регуляторах для систем кондиционирования устанавливаются класса FUSE, а предельный ток они способны пропускать на уровне 5 А. Степень защиты у них имеется класса "ИП21". Крепятся почти все модели к системе кондиционирования исключительно внешним способом - при помощи винтов. В целом они являются довольно компактными и весят крайне мало.
Быстродействие современного компьютера достигается достаточно высокой ценой – блок питания, процессор, видеокарта зачастую нуждаются в интенсивном охлаждении. Специализированные системы охлаждения стоят дорого, поэтому на домашний компьютер обычно ставят несколько корпусных вентиляторов и кулеров (радиаторов с прикрепленными к ним вентиляторами).
Получается эффективная и недорогая, но зачастую шумная система охлаждения. Для уменьшения уровня шума (при условии сохранения эффективности) нужна система управления скоростью вращения вентиляторов. Разного рода экзотические системы охлаждения рассматриваться не будут. Необходимо рассмотреть наиболее распространенные системы воздушного охлаждения.
Чтобы шума при работе вентиляторов было меньше без уменьшения эффективности охлаждения, желательно придерживаться следующих принципов:
- Вентиляторы большого диаметра работают эффективнее, чем маленькие.
- Максимальная эффективность охлаждения наблюдается у кулеров с тепловыми трубками.
- Четырехконтактные вентиляторы предпочтительнее, чем трехконтактные.
Основных причин, по которым наблюдается чрезмерный шум вентиляторов, может быть только две:
- Плохая смазка подшипников. Устраняется чисткой и новой смазкой.
- Двигатель вращается слишком быстро. Если возможно уменьшение этой скорости при сохранении допустимого уровня интенсивности охлаждения, то следует это сделать. Далее рассматриваются наиболее доступные и дешевые способы управления скоростью вращения.
Способы управления скоростью вращения вентилятора
Вернуться к оглавлению
Первый способ: переключение в BIOS функции, регулирующей работу вентиляторов
Функции Q-Fan control, Smart fan control и т. д. поддерживаемые частью материнских плат, увеличивают частоту вращения вентиляторов при возрастании нагрузки и уменьшают при ее падении. Нужно обратить внимание на способ такого управления скоростью вентилятора на примере Q-Fan control. Необходимо выполнить последовательность действий:
- Войти в BIOS. Чаще всего для этого нужно перед загрузкой компьютера нажать клавишу «Delete». Если перед загрузкой в нижней части экрана вместо надписи «Press Del to enter Setup» появляется предложение нажать другую клавишу, сделайте это.
- Открыть раздел «Power».
- Перейти на строчку «Hardware Monitor».
- Заменить на «Enabled» значение функций CPU Q-Fan control и Chassis Q-Fan Control в правой части экрана.
- В появившихся строках CPU и Chassis Fan Profile выбрать один из трех уровней производительности: усиленный (Perfomans), тихий (Silent) и оптимальный (Optimal).
- Нажав клавишу F10, сохранить выбранную настройку.
Вернуться к оглавлению
В фундаменте.
Особенности .
Аксонометрическая схема вентиляции.Второй способ: управление скоростью вентилятора методом переключения
Рисунок 1. Распределение напряжений на контактах.
Для большинства вентиляторов номинальным является напряжение в 12 В. При уменьшении этого напряжения число оборотов в единицу времени уменьшается – вентилятор вращается медленнее и меньше шумит. Можно воспользоваться этим обстоятельством, переключая вентилятор на несколько номиналов напряжения с помощью обыкновенного Molex-разъема.
Распределение напряжений на контактах этого разъема показано на рис. 1а. Получается, что с него можно снять три различных значения напряжений: 5 В, 7 В и 12 В.
Для обеспечения такого способа изменения скорости вращения вентилятора нужно:
- Открыв корпус обесточенного компьютера, вынуть коннектор вентилятора из своего гнезда. Провода, идущие к вентилятору источника питания, проще выпаять из платы или просто перекусить.
- Используя иголку или шило, освободить соответствующие ножки (чаще всего провод красного цвета – это плюс, а черного – минус) от разъема.
- Подключить провода вентилятора к контактам Molex-разъема на требуемое напряжение (см. рис. 1б).
Двигатель с номинальной скоростью вращения 2000 об/мин при напряжении в 7 В будет давать в минуту 1300, при напряжении в 5 В – 900 оборотов. Двигатель с номиналом 3500 об/мин – 2200 и 1600 оборотов, соответственно.
Рисунок 2. Схема последовательного подключения двух одинаковых вентиляторов.
Частным случаем этого метода является последовательное подключение двух одинаковых вентиляторов с трехконтактными разъемами. На каждый из них приходится половина рабочего напряжения, и оба вращаются медленнее и меньше шумят.
Схема такого подключения показана на рис. 2. Разъем левого вентилятора подключается к материнке, как обычно.
На разъем правого устанавливается перемычка, которая фиксируется изолентой или скотчем.
Вернуться к оглавлению
Третий способ: регулировка скорости вращения вентилятора изменением величины питающего тока
Для ограничения скорости вращения вентилятора можно в цепь его питания последовательно включить постоянные или переменные резисторы. Последние к тому же позволяют плавно менять скорость вращения. Выбирая такую конструкцию, не следует забывать о ее минусах:
- Резисторы греются, бесполезно затрачивая электроэнергию и внося свою лепту в процесс разогрева всей конструкции.
- Характеристики электродвигателя в различных режимах могут очень сильно отличаться, для каждого из них необходимы резисторы с разными параметрами.
- Мощность рассеяния резисторов должна быть достаточно большой.
Рисунок 3. Электронная схема регулировки частоты вращения.
Рациональнее применить электронную схему регулировки частоты вращения. Ее несложный вариант показан на рис. 3. Эта схема представляет собой стабилизатор с возможностью регулировки выходного напряжения. На вход микросхемы DA1 (КР142ЕН5А) подается напряжение в 12 В. На 8-усиленный выход транзистором VT1 подается сигнал с ее же выхода. Уровень этого сигнала можно регулировать переменным резистором R2. В качестве R1 лучше использовать подстроечный резистор.
Если ток нагрузки не более 0,2 А (один вентилятор), микросхема КР142ЕН5А может быть использована без теплоотвода. При его наличии выходной ток может достигать значения 3 А. На входе схемы желательно включить керамический конденсатор небольшой емкости.
Вернуться к оглавлению
Четвертый способ: регулировка скорости вращения вентилятора с помощью реобаса
Реобас – электронное устройство, которое позволяет плавно менять напряжение, подаваемое на вентиляторы.
В результате плавно изменяется скорость их вращения. Проще всего приобрести готовый реобас. Вставляется обычно в отсек 5,25”. Недостаток, пожалуй, лишь один: устройство стоит дорого.
Устройства, описанные в предыдущем разделе, на самом деле являются реобасами, допускающими лишь ручное управление. К тому же, если в качестве регулятора используется резистор, двигатель может и не запуститься, поскольку ограничивается величина тока в момент пуска. В идеале полноценный реобас должен обеспечить:
- Бесперебойный запуск двигателей.
- Управление скоростью вращения ротора не только в ручном, но и в автоматическом режиме. При увеличении температуры охлаждаемого устройства скорость вращения должна возрастать и наоборот.
Сравнительно несложная схема, соответствующая этим условиям, представлена на рис. 4. Имея соответствующие навыки, ее возможно изготовить своими руками.
Изменение напряжения питания вентиляторов осуществляется в импульсном режиме. Коммутация осуществляется с помощью мощных полевых транзисторов, сопротивление каналов которых в открытом состоянии близко к нулю. Поэтому запуск двигателей происходит без затруднений. Наибольшая частота вращения тоже не будет ограничена.
Работает предлагаемая схема так: в начальный момент кулер, осуществляющий охлаждение процессора, работает на минимальной скорости, а при нагреве до некоторой максимально допустимой температуры переключается на предельный режим охлаждения. При снижении температуры процессора реобас снова переводит кулер на минимальную скорость. Остальные вентиляторы поддерживают установленный вручную режим.
Рисунок 4. Схема регулировки с помощью реобаса.
Основа узла, осуществляющего управление работой компьютерных вентиляторов, интегральный таймер DA3 и полевой транзистор VT3. На основе таймера собран импульсный генератор с частотой следования импульсов 10-15 Гц. Скважность этих импульсов можно менять с помощью подстроечного резистора R5, входящего в состав времязадающей RC-цепочки R5-С2. Благодаря этому можно плавно изменять скорость вращения вентиляторов при сохранении необходимой величины тока в момент пуска.
Конденсатор C6 осуществляет сглаживание импульсов, благодаря чему роторы двигателей вращаются мягче, не издавая щелчков. Подключаются эти вентиляторы к выходу XP2.
Основой аналогичного узла управления процессорным кулером являются микросхема DA2 и полевой транзистор VT2. Отличие только в том, что при появлении на выходе операционного усилителя DA1 напряжения оно, благодаря диодам VD5 и VD6, накладывается на выходное напряжение таймера DA2. В результате VT2 полностью открывается и вентилятор кулера начинает вращаться максимально быстро.
Шум, издаваемый вентиляторами в современных компьютерах довольно сильный, и это является достаточно распространенной проблемой среди пользователей. Помочь в снижении шума, издаваемого компьютерными вентиляторами системного блока, может регулятор частоты вращения вентилятора или кулера. В продаже имеются различные регуляторы, имеющие разнообразные дополнительные функции и возможности (контроль температуры, автоматическую регулировку скорости и т.д.).
Схема регулятора оборотов вентилятора.
Схема достаточно простая, и содержит всего три электронных компонента: транзистор, резистор, и переменный резистор.
В схему специально введён постоянный резистор R2, назначение которого ограничить минимальные обороты вентилятора, для того, что бы даже при самых низких оборотах обеспечить его надёжный запуск. Иначе пользователь может поставить слишком низкое напряжение на вентиляторе, при котором он будет продолжать крутиться, но которого будет недостаточно для его запуска при включении.
Детали.
- В схеме применен довольно распространенный транзистор КТ815, его несложно приобрести на радио рынке, или даже выпаять из старой советской аппаратуры. Подойдет любой транзистор из серии КТ815, КТ817 или КТ819, с любой буквой в конце.
- Переменный резистор, применяемый в схеме, может быть совершенно любым, подходящим по габаритам, главное, он должен иметь сопротивление 1кОм.
- Постоянный резистор может быть любого типа с сопротивлением 1 или 1.2 кОм.
Монтаж и подключение регулятора скорости.
Монтаж всей схемы осуществляется прямо на ножках переменного резистора, и проводится очень просто:
Подключается наш
регулятор оборотов
в разрыв цепи +12В, как показано на рисунке.Внимание! Если у вашего вентилятора имеется 4 вывода, и их расцветка: черный, желтый, зелёный и синий (у таких плюс питания подаётся по желтому проводу), то регулятор включается в разрыв желтого провода.
Готовый, собранный регулятор оборотов вентилятора устанавливается в любом удобном месте системного блока, например, спереди в заглушке, пятидюймового отсека, или сзади в заглушке плат расширения. Для этого сверлится отверстие, необходимого диаметра для применяемого Вами переменного резистора, далее он вставляется в него и затягивается специальной, идущей с ним в комплекте гайкой. На ось переменного резистора, можно надеть подходящую ручку, например от старой советской аппаратуры.
Стоит заметить, что если транзистор в Вашем регуляторе будет сильно нагреваться (например, при большой потребляемой мощности вентилятором кулера или если через него подключено сразу несколько вентиляторов), то его следует установить на небольшой радиатор. Радиатором может служить кусочек алюминиевой или медной пластины толщиной 2 - 3 мм, длиной 3 см и шириной 2 см. Но как показала практика, если к регулятору подключен обычный компьютерный вентилятор с потребляемым током 0.1 - 0.2 А, то в радиаторе нет необходимости, так как транзистор нагревается совсем незначительно.
