Понижаем шум и обороты кулера. Управляем кулером (термоконтроль вентиляторов на практике) Регулятор скорости вращения вентилятора компьютера своими руками

Шум от кулера зависит от количества оборотов, формы лопастей, типа подшипников и прочего. Чем больше количество оборотов, тем эффективнее охлаждение, и тем больше шума. Не всегда и не везде нужны 1600 об. и если мы их понизим, то температура поднимется на несколько градусов, что не критично, а шум может исчезнуть вовсе!

На современных материнских платах интегрировано управление оборотами кулеров, которые питаются от нее. В БИОСе можно выставить «разумный» режем, который будет менять скорость кулеров в зависимости от температуры охлаждаемого чипсета. Но на старых и бюджетных платах такой опции нет и как быть с другими кулерами, например, кулером БП или корпусным? Для этого можно монтировать переменный резистор в цепь питания кулера, такие системы продают, но они стоят невероятных денег, если учесть, что себестоимость такой системы около 1,5 - 2 долларов! Такая система продается за $40:

Вы же можете сделать ее сами, используя в качестве панельки - заглушку от вашего системного блока(заглушка в корзину, где DVD/CD приводы вставляются), а о прочем Вы узнаете из этого поста.

Т.к. я отломал 1 лопасть от кулера на БП, я купил новый на шарикоподшипниках, он значительно тише обычных:

Теперь нужно найти провод с питанием, в разрыв которого монтируем резистор. У этого кулера 3 провода: черный(GND), красный(+12V) и желтый(тахометрический контакт).

Режем красный, зачищаем и лудим.

Теперь нам понадобится переменный резистор с сопротивлением в 100 - 300 Ом и мощностью в 2-5 Вт . Мой кулер рассчитан на 0.18 А и 1,7 Вт. Если резистор будет рассчитан на меньшую мощность, чем мощность в цепи, то он будет греться и в конце концов - сгорит. Как подсказывает, exdeniz , для наших целей отлично подойдет ППБ-3А 3Вт 220 Ом . У такого как у меня переменного резистора, 3 контакта. Не буду вдаваться в подробности, просто припаяйте 1 провод к среднему контакту и одному крайнему, а второй к оставшемуся крайнему(Подробности можете узнать при помощи мультиметра\омметра. Спасибо guessss_who за комментарий).

Теперь монтируем вентилятор в корпус и находим подходящее местечко для крепления резистора.

Я решил его вставить вот так:

У резистора есть гаечка для крепления к плоскости. Обратите внимание, что корпус металлический и может замкнуть контакты резистора и он не будет работать, так что вырежьте из пластика или картона прокладку-изолятор. У меня контакты не замыкаются, к счастью, так что на фото нет прокладок.

Теперь самое главное - полевое испытание.

Я включил систему, вскрыл корпус БП и пирометром нашел самый горячий участок(это элемент, похоже транзистор, который охлаждается радиатором). Затем закрыл, выкрутил резистор на максимальные обороты и подождал 20-30 минут… Элемент нагрелся до 26.3 °C.

Затем выставил резистор на половину, шума уже не слышно, снова подождал 30 минут… Элемент нагрелся до 26,7 °C.

Опять понижаю обороты до минимума(~100 Ом), жду 30 минут, не слышу вообще никакого шума от кулера… Элемент нагрелся до 28,1 °C.

Я не знаю, что это за элемент и какая у него рабочая температура, но думаю, что он выдержит еще градусов 5-10. Но если учитывать, что на «половине» резистора шума уже не было, то больше нам ничего и не нужно! =)

Теперь Вы можете сделать такую панель, как я привел в начале статьи и это Вам обойдется в копейки.

Спасибо.

UPD: Спасибо господам из комментариев, за напоминание о ваттах.
UPD: Если Вас заинтересовала тема и Вы знаете, что такое паяльник, то Вы можете запросто собрать аналоговый реобас. Как подсказывает нам fleshy , в статье Аналоговый реобас , описывается это чудное устройство. Даже если Вы никогда не паяли платы, Вы можете собрать реобас. В статье много текста, который и я не понимаю, но главное: Состав, Схема, Мотаж(в этом параграфе есть ссылки на все необходимые статьи по пайке ).

Вентилятор является одним из малозаметных, но чрезвычайно важных приборов, помогающих создавать благоприятные условия для работы, отдыха и просто приятного проведения времени.

Без него не смогут функционировать компьютеры, холодильники, кондиционеры и другая техника. Для максимально эффективной работы различных устройств используют регулятор скорости вращения вентилятора.

Из нашего материала вы узнаете о том, какие бывают регуляторы, особенностях их работы. Также мы расскажем, как своими руками собрать прибор и что для этого потребуется.

Назначение прибора для управления скоростью

Когда кондиционер или вентилятор постоянно работает в режиме максимальной мощности, предусмотренной производителем, это неблагоприятно сказывается на сроке эксплуатации. Отдельные детали просто не могут выдержать такой ритм и быстро ломаются.

Для замедления скорости вращения вентилятора применяют регулятор. Причем, есть модели, обслуживающие как одно, так и несколько каналов одновременно. Например, 6-канальный

Также часто в холодильных установках, компьютерах и другой технике определенные элементы перегреваются в процессе работы. Чтобы они не расплавились, производитель предусмотрел их охлаждение за счет работающих вентиляторов.

Но не все выполняемые задачи требуют максимальной скорости движения вентилятора/кулера. При офисной работе компьютера или поддержании постоянной температуры в холодильной установке нагрузка значительно меньше, чем при выполнении сложных математических вычислений или заморозке соответственно. А вентилятор, не имеющий регулятора, будет вращаться с одинаковой скоростью.

Производители предлагают различные модели регуляторов, которые можно установить своими руками, используя рекомендации из инструкции

Скопление большого количества мощной техники, функционирующей в одном помещении, способно создавать шум на уровне 50 децибел и более за счет одновременно работающих вентиляторов на максимальных оборотах.

В такой атмосфере человеку сложно работать, он быстро утомляется. Поэтому целесообразно использовать приборы, способные снизить уровень шума вентилятора не только в производственных цехах, но и в офисных помещениях.

Помимо перегрева отдельных деталей и снижения уровня шума регуляторы позволяют рационально использовать технику, уменьшая и увеличивая при необходимости скорость вращения лопастей оборудования. Например, в системах климат-контроля, используемого во многих общественных местах и производственных помещениях.

Одной из важных деталей умных помещения являются регуляторы оборотов. Их работу обеспечивают показатели датчиков температуры, влажности, давления. Вентиляторы, используемые для перемешивания воздуха в помещении спортзала, производственного цеха или офисного кабинета, помогают экономить средства, затрачиваемые на отопление.

В мощных системах вентилирования используются трансформаторные регуляторы оборотов. Их основной недостаток – высокая стоимость

Это происходит за счет равномерного распределения нагретого воздуха, циркулирующего в помещении. Вентиляторы нагнетают верхние теплые слои вниз, перемешивая их с более холодными нижними. Ведь для комфорта человека важно, чтобы в нижней части комнаты, а не под потолком, было тепло. Регуляторы в таких системах следят за скоростью вращения, замедляя и ускоряя скорость движения лопастей.

Основные разновидности регуляторов

Контроллеры оборотов вентилятора востребованы. Рынок изобилует различными предложениями и рядовому пользователю, не знакомому с особенностями устройств, легко потеряться среди различных предложений.

Выбирать регулятор следует с учетом мощности оборудования, к которому его предстоит присоединять

Регуляторы отличаются по принципу действия.

Выделяют такие типы устройств:

• тиристорные;
• симисторные;
• частотные;
• трансформаторные.

Первый тип приборов применяется для корректировки оборотов однофазных приборов, имеющих защиту от перегрева. Изменение скорости происходит за счет влияния регулятора на мощность подаваемого напряжения.

Второй тип является разновидностью тиристорных устройств. Регулятор может одновременно управлять приборами постоянного и переменного тока. Характеризуется возможностью плавного понижения/повышения скорости оборотов при напряжении вентилятора до 220 В.

Для управления скоростью движения 2-х и более вентиляторов можно воспользоваться 5-канальным регулятором

Третий тип устройств изменяет частоту подаваемого напряжения. Основная задача – получить питающее напряжение в пределах 0-480 В. Контроллеры применяются для трехфазного оборудования в системах вентилирования помещений и в мощных кондиционерах.

Трансформаторные контроллеры могут работать с одно- и трехфазным током. Они изменяют выходное напряжение, регулируя работу вентилятора и защищая прибор от перегрева. Могут использоваться в автоматическом режиме для регулировки оборотов нескольких мощных вентиляторов, учитывая показатели датчиков давления, температуры, влажности и прочие.

Трансформаторные регуляторы надежные. Они способны работать в сложных системах, регулируя обороты вентилятора без постоянного вмешательства пользователя

Чаще всего в быту применяются симисторные регуляторы. Их относят к типу XGE. Можно обнаружить много предложений от разных производителей – они компактные и надежные. Причем диапазон цен также будет весьма широк.

Трансформаторные же устройства довольно дорогие – в зависимости от дополнительных возможностей они могут стоить 700 долларов и более. Они относятся к регуляторам типа RGE и способны регулировать обороты очень мощных вентиляторов, используемых в промышленности.

Особенности использования приборов

Регуляторы оборотов вентилятора используются в промышленном оборудовании, в офисных помещениях, спортзалах, кафе, других местах общественного пользования. Также часто можно встретить такие контролеры в системах климат-контроля для домашнего использования.

Чтобы воспользоваться прибором изменения скорости, достаточно его просто подключить к вентилятору

Системы вентилирования, используемые в фитнес-центрах, а также, в офисных помещениях, чаще всего содержат регулятор скорости вращения. Причем это не простой дешевый вариант, а дорогостоящее трансформаторное устройство, способное регулировать скорость вращения мощных приборов.

Галерея изображений

В зависимости от конструкционных особенностей контроллеры бывают:

• механического управления;
• автоматического.

Автотрансформаторные регуляторы чаще всего применяются в сложных системах, где командой к действию служат показатели, полученные от датчика температуры, давления, движения, влажности или фотодатчика. Замедляя скорость вращения, устройства позволяют уменьшить потребление энергии.

Регуляторы с механическим управлением подключаются согласно инструкции и схеме. Ими можно заменить привычный выключатель, вмонтировав контроллер в стену

Механическое управление контроллерами осуществляется вручную – прибор содержит колесико, позволяющее плавно или ступенчато менять скорость вращения. Это часто можно встретить в симисторных моделях.

Среди регуляторов, использующихся для оптимизации работы промышленного и бытового оборудования, можно отметить такие устройства, как Vents, СеВеР, Vortice, ЭнерджиСейвер, Delta t°, Telenordik и другие.

Наиболее распространенный вариант применения регулирующего оборудования в бытовых условиях – компьютер и ноутбук. Именно здесь чаще всего используется регулятор, контролирующий и изменяющий обороты кулера. За счет этого устройства техника создает значительно меньше шума во время работы.

Для компьютеров можно подобрать самый подходящий вариант исходя из личных предпочтений – предложений на рынке огромное количество

Контроллеры для кулера бывают как простые, так и с дополнительными возможностями. Это могут быть модели с подсветкой, с датчиком температуры, с сигналом оповещения, с аварийным отключением и др.

По внешнему виду выделяют регуляторы с дисплеем и без. Первый вариант более дорогостоящий, а второй – дешевле. Это устройство часто называют реобас.

Производители предлагают модели, контролирующие работу одного или нескольких вентиляторов. Хорошими отзывами пользуются регуляторы скорости кулеров таких компаний, как Scythe, NZXT, Reeven, AeroCool, Aqua Computer, Strike-X Advance Black, Akasa Fan Controller, Cooler Master, Innovatek, Gelid, Lian Li и др.

Регулятор для кулера, не имеющий дисплея, стоит значительно дешевле. Но дополнительных функций у него нет

Использование контроллера в работе компьютера существенно снижает уровень шума, что положительно влияет на самочувствие и настроение пользователя – ничего не гудит и не ревет. Также, что немало важно, помогает избежать перегревания самой техники, продлевая этим ее срок службы.

Правила подключения контроллера

Чтобы подключить регулятор оборотов вентилятора, можно воспользоваться услугами специалистов или попытаться справиться своими силами. Принципиальных особенностей в подключении нет – вполне реально справиться с такой задачей своими силами.

В зависимости от конструкционных особенностей и типа обслуживаемого оборудования контролеры могут устанавливаться:

• на стену, как накладная розетка;
• внутрь стены;
• внутрь корпуса оборудования;
• в специальный шкаф, управляющий умными устройствами дома. Это, как правило, клеммная колодка;
• подсоединяться к компьютеру.

Чтобы собственноручно подключить регулятор, предстоит сначала внимательно ознакомиться с инструкцией, предлагаемой производителем. Такой документ обычно идет в комплекте с прибором и содержит полезные рекомендации как по подключению, так по использованию и обслуживанию.

Настенные и внутристенные модели предстоит крепить шурупами и дюбелями к стене. Комплектующие чаще всего поставляются производителем вместе с основным прибором. Также в инструкции к регулятору можно увидеть схему его подключения. Это значительно облегчит дальнейшие работы по правильной его установке.

Регулятор скорости подсоединяется к кабелю, питающему вентилятор, согласно схеме производителя. Основная цель – разрезать провод фазы, ноля и земли и подсоединить провода к входному и выходному клеммникам, соблюдая рекомендации. В случае, когда вентилятор имеет свой отдельный выключатель, его предстоит заменить на регулятор, демонтировав первый по ненадобности.

Не стоит забывать, что должно соответствовать максимальному току напряжения подключаемого прибора.

Важно отыскать на подключаемом приборе входные и выходные отверстия для подведения питающего кабеля соответствующего сечения. В этом поможет схема, прилагаемая производителем

Если предстоит подключать контроллер к ПК или ноутбуку, то сначала предстоит узнать, какая предельно допустимая температура отдельных составляющих техники. В противном случае можно безвозвратно потерять компьютер, у которого перегреются и сгорят важные детали – процессор, материнская плата, графическая карта и прочие.Если есть потребность подключать более 1-го вентилятора, то можно купить многоканальный реобас

Бывают встроенные в корпус регуляторы и устройства, которые покупаются отдельно. Чтобы их подключить правильно, следует придерживаться инструкций.

Например, встроенный контроллер имеет кнопки включения/выключения снаружи системного блока. Провода, идущие от регулятора, соединяются с проводами кулера. В зависимости от модели реобас может контролировать обороты 2, 4 и более вентиляторов параллельно.

Для вентиляторов компьютера и других, используемых в домашних условиях, можно собственноручно изготовить регулятор

Отдельный регулятор для кулера устанавливается в 3,5 или 5,25-дюймовые отсек. Его провода также подключаются к кулерам, а дополнительные датчики, если они идут в комплекте, присоединяются к соответствующим компонентам системного блока, за состоянием которого им предстоит следить.

Сборка прибора своими руками

Регулятор оборотов вентилятора можно собрать своими силами. Для этого понадобятся простейшие составляющие, паяльник и немного свободного времени.

Чтобы изготовить своими руками контроллер, можно использовать различные комплектующие, выбрав наиболее приемлемый для себя вариант

Так, для изготовления простого контроллера предстоит взять:

• резистор;
• переменный резистор;
• транзистор.

Базу транзистора предстоит припаять к центральному контакту переменного резистора, а коллектор – к его крайнему выводу. К другому краю переменного резистора нужно припаять резистор сопротивлением 1 кОм. Второй вывод резистора следует припаять к эмиттеру транзистора.

Схема изготовления регулятора, состоящего из 3-х элементов, наиболее простая и безопасная

Теперь остается припаять провод входного напряжения к коллектору транзистора, который уже скреплен с крайним выводом переменного резистора, а «плюсовой» выход – к его эмиттеру.

Для проверки самоделки в действии понадобится любой рабочий вентилятор. Чтобы оценить самодельный реобас, предстоит подсоединить провод, идущий от эмиттера, к проводу вентилятора со знаком «+». Провод выходного напряжения самоделки, идущий от коллектора, присоединяется к блоку питания.

Окончив собирать самодельный прибор для регулировки оборотов, обязательно его нужно проверить в работе

Провод со знаком «–» подсоединяется напрямую, минуя самодельный регулятор. Теперь остается проверить в действии спаянный прибор.

Для уменьшения/увеличения скорости вращения лопастей кулера нужно крутить колесо переменного резистора и наблюдать изменение количества оборотов.

Это самодельное устройство безопасно для использования, ведь провод со знаком «–» идет напрямую. Поэтому вентилятору не страшно, если в спаянном регуляторе вдруг что-то замкнет.

Такой контролер можно использовать для регулировки оборотов кулера, и других.

Выводы и полезное видео по теме

Видео информация о создании контроллера скорости вентилятора:

Обзор электронного автотрансформаторного регулятора оборотов вентилятора:

Ознакомившись с видами регуляторов оборотов вентилятора и правилами их подключения, можно подобрать наиболее оптимальный вариант, способный удовлетворить потребности пользователя. При желании можно доверить вопросы монтажа специалистам. Если же хочется испытать свои силы, то простой прибор несложно собрать самостоятельно.

В данной статье описана программа регулировки скорости кулера процессора, видеокарты и остальных элементов ПК. Неважно, нужно ли изменить частоту вращения вентиляторов из-за их излишнего шума или по причине перегрева, SpeedFan поможет в любом случае. Главное условие правильного функционирования утилиты - возможность регулировки кулеров из BIOS.

SpeedFan

SpeedFan - абсолютно бесплатная программа для кулера видеокарты, центрального процессора и любого другого оборудования с активным охлаждением. Управление вентилятором можно осуществлять в автоматическом или ручном режиме.

Перед запуском утилиты желательно отключить автоматическое изменение скорости в BIOS. Если оставить без внимания это условие, правильное функционирование приложения не гарантируется. После включения SpeedFan считывает информацию об оборотах вентиляторов и принимает эти значения в качестве максимальных. Отсюда следует, что если настройки BIOS не позволяют раскрутить кулер до предела, то и утилита не сможет этого сделать.

Например, кулер ЦП во время включения SpeedFan вращался на скорости 1000 об/м. Приложение примет это значение как верхний предел и не сможет увеличить частоту, когда достигнет критического уровня. Если компьютер автоматически не выключится, то его центральный процессор выйдет из строя.

Первый запуск

После запуска программа для регулировки скорости кулера отрисует окно с краткой справкой. После изучения текста следует поставить галочку напротив единственного пункта и закрыть окно. После этого оно больше не будет возникать на экране.

Теперь программа определит, на каком оборудовании установлено активное охлаждение с возможностью регулировки и считает показания датчиков. После этого на дисплее автоматически отобразится список скоростей вентиляторов и температура основных элементов ПК. Помимо этого, в панели приложения можно наблюдать информацию о загруженности процессора и напряжении.

Чтобы переключить язык на русский, перейдите в меню "Configure" > "Options". Перключатель "Language" установите в положение "Russian". Кликните по "ОК".

Главное окно

Программа для регулировки скорости кулеров на русском выводит всю необходимую для пользователя информацию в отдельных блоках. В середине окна находятся данные, описывающие все найденные контроллеры вентиляторов. Их имена - и т. д. При этом перечень может насчитывать намного больше кулеров, чем есть в ПК. Напротив некоторых из них отобразится реальна скорость вентиляторов. Другие же либо будут показывать значения, равные нулю, либо "мусор" (менее 1000 оборотов в минуту).

Напротив данных, описывающих работу винтов, расположен блок информации о температуре основных компонентов ПК:

CPU - процессор.

GPU - ядро видеокарты.

HD0 - жесткий диск.

Здесь также может быть "мусор". Чтобы определить, какие значения не являются реальными, нужно думать логически. Например, температура приборов в работающей машине вряд ли достигнет уровня 5 или 120 градусов.

Это единственный недостаток, которого программа для регулировки скорости вращения кулера не лишилась за все годы разработки. Стоит сказать, что официальный сайт предлагает сборник необходимых настроек утилиты под популярные конфигурации ПК. Однако часто намного быстрее выполнить все настройки вручную.

Основные блоки утилиты

Блок утилиты со списком Speed01, 02 и т. д. содержит переключатели скорости винтов. Она указана в процентах. Главная задача - определить, какие переключатели из этого блока за какие вентиляторы отвечают.

Перейдите к первому селектору и измените его значение на 20-30%. Пронаблюдайте, скорость напротив какой строки "Fan" меняется. Теперь измените настройки следующего переключателя. Запомните или запишите каждое найденное соответствие.

Если идентифицировать датчики не получится, есть смысл воспользоваться утилитой AIDA64. Запустите одновременно её и SpeedFan. Изменяйте значения переключателей Speed, а в AIDA смотрите, какие конкретно вентиляторы начинают крутиться с другой скоростью.

Конфигурация

Перейдите в меню «Конфигурация». Здесь можно задать всем строкам блоков главного окна понятные названия. Например, датчик вращения кулера ЦП переименовать в "TempCPU". Чтобы это сделать, кликните по любому элементу в настройках, подождите секунду и щелкните еще раз. После этого строка подсветится, и в ней появится курсор.

Выделите имя необходимого датчика и обратите внимание на нижнюю часть окна приложения. Сюда следует вписать, какую температуру каждого устройства ПК программа для регулировки скорости кулера будет считать нормальной. Когда оборудование охладится до этого уровня, обороты вентилятора станут минимальными. Также следует указать температуру тревоги. Нагрев до этого уровня включит максимальные обороты кулера.

Чтобы узнать о том, какие значения стоит использовать, обратитесь на официальные сайты производителей устройств своего ПК.

Теперь нажмите на "+" напротив имени датчика. Снимите все галочки с перечня "Speed". Оставьте только ту, которая соответствует регулятору данного устройства.

Перейдите на закладку "Вентиляторы" и, если необходимо, переименуйте их так же, как датчики. Неиспользуемые отключите, сняв флажки.

Скорость

Чтобы программа для регулировки скорости кулера выполняла автоматическое управление, откройте закладку "Скорости". Выделите строку нужного вентилятора и переименуйте его, как считаете нужным. Теперь обратите внимание на нижний блок окна. Здесь есть два пункта:

Данный регулятор может применяться везде, где необходима автоматическая регулировка скорости вращения вентилятора, а именно, усилители, компьютеры, блоки питания, и прочие устройства.

Схема устройства

Напряжение создаваемое делителем напряжения R1 и R2 задаёт начальную скорость вращения вентилятора (когда терморезистор холодный). При нагреве резистора его сопротивление падает и напряжение подводимое к базе транзистора Vt1 увеличивается, а в след за ним увеличивается напряжение на эммитере транзистора Vt2, следовательно увеличивается напряжение питающее вентилятора и его скорость вращения.

Налаживание устройства

Некоторые вентиляторы могут нестабильно запускаться, или не запускаться вовсе при пониженном напряжении питания, то нужно подобрать сопротивления резисторов R1 и R2. Обычно новые вентиляторы запускаются без проблем. Для улучшения запуска, можно включить цепочку из последовательно соединённых резистора на 1 кОм и электролитического конденсатора между + питания и базой Vt1, параллельно терморезистору. В таком случае во время заряда конденсатора вентилятор будет работать на максимальных оборотах, а когда конденсатор зарядится обороты вентилятора снизяться до величины установленной делителем R1 и R2. Это особенно пригодится при использовании старых вентиляторов. Ёмкость конденсатора и сопротивление указана примерные, возможно их придётся подобрать при настройке.

Внесение изменений в схему

Внешний вид устройства

Вид со стороны монтажа

Список радиоэлементов

Управляем кулером (термоконтроль вентиляторов на практике)

Тем, кто использует компьютер каждый день (и особенно каждую ночь), очень близка идея Silent PC. Этой теме посвящено много публикаций, однако на сегодняшний день проблема шума, производимого компьютером, далека от решения. Одним из главных источников шума в компьютере является процессорный кулер.

При использовании программных средств охлаждения, таких как CpuIdle, Waterfall и прочих, или же при работе в операционных системах Windows NT/2000/XP и Windows 98SE средняя температура процессора в Idle-режиме значительно понижается. Однако вентилятор кулера этого не знает и продолжает трудиться в полную силу с максимальным уровнем шума. Конечно, существуют специальные утилиты (SpeedFan, например), которые умеют управлять оборотами вентиляторов. Однако работают такие программы далеко не на всех материнских платах. Но даже если и работают, то, можно сказать, не очень разумно. Так, на этапе загрузки компьютера даже при относительно холодном процессоре вентилятор работает на своих максимальных оборотах.

Выход из положения на самом деле прост: для управления оборотами крыльчатки вентилятора можно соорудить аналоговый регулятор с отдельным термодатчиком, закрепленным на радиаторе кулера. Вообще говоря, существует бесчисленное множество схемотехнических решений для таких терморегуляторов. Но нашего внимания заслуживают две наиболее простых схемы термоконтроля, с которыми мы сейчас и разберемся.

Описание

Если кулер не имеет выхода таходатчика (или же этот выход просто не используется), можно построить самую простую схему, которая содержит минимальное количество деталей (рис. 1).

Рис. 1. Принципиальная схема первого варианта терморегулятора

Ещё со времен "четверок" использовался регулятор, собранный по такой схеме. Построен он на основе микросхемы компаратора LM311 (отечественный аналог — КР554СА3). Несмотря на то, что применен компаратор, регулятор обеспечивает линейное, а не ключевое регулирование. Может возникнуть резонный вопрос: "Как так получилось, что для линейного регулирования применяется компаратор, а не операционный усилитель?". Ну, причин этому есть несколько. Во-первых, данный компаратор имеет относительно мощный выход с открытым коллектором, что позволяет подключать к нему вентилятор без дополнительных транзисторов. Во-вторых, благодаря тому, что входной каскад построен на p-n-p транзисторах, которые включены по схеме с общим коллектором, даже при однополярном питании можно работать с низкими входными напряжениями, находящимися практически на потенциале земли. Так, при использовании диода в качестве термодатчика нужно работать при потенциалах входов всего 0.7 В, что не позволяют большинство операционных усилителей. В-третьих, любой компаратор можно охватить отрицательной обратной связью, тогда он будет работать так, как работают операционные усилители (кстати, именно такое включение и использовано).

В качестве датчика температуры очень часто применяют диоды. У кремниевого диода p-n переход имеет температурный коэффициент напряжения примерно -2.3 мВ/°C, а прямое падение напряжения — порядка 0.7 В. Большинство диодов имеют корпус, совсем неподходящий для их закрепления на радиаторе. В то же время некоторые транзисторы специально приспособлены для этого. Одними из таких являются отечественные транзисторы КТ814 и КТ815. Если подобный транзистор привинтить к радиатору, коллектор транзистора окажется с ним электрически соединенным. Чтобы избежать неприятностей, в схеме, где этот транзистор используется, коллектор должен быть заземлен. Исходя из этого, для нашего термодатчика нужен p-n-p транзистор, например, КТ814.

Можно, конечно, просто использовать один из переходов транзистора как диод. Но здесь мы можем проявить смекалку и поступить более хитро:) Дело в том, что температурный коэффициент у диода относительно низкий, а измерять маленькие изменения напряжения достаточно тяжело. Тут вмешиваются и шумы, и помехи, и нестабильность питающего напряжения. Поэтому часто, для того чтобы повысить температурный коэффициент датчика температуры, используют цепочку последовательно включенных диодов. У такой цепочки температурный коэффициент и прямое падение напряжения увеличиваются пропорционально количеству включенных диодов. Но ведь у нас не диод, а целый транзистор! Действительно, добавив всего два резистора, можно соорудить на транзисторе двухполюсник, поведение которого будет эквивалентно поведению цепочки диодов. Что и сделано в описываемом терморегуляторе.

Температурный коэффициент такого датчика определяется отношением резисторов R2 и R3 и равен T cvd *(R3/R2+1), где T cvd — температурный коэффициент одного p-n перехода. Повышать отношение резисторов до бесконечности нельзя, так как вместе с температурным коэффициентом растет и прямое падение напряжения, которое запросто может достигнуть напряжения питания, и тогда схема работать уже не будет. В описываемом регуляторе температурный коэффициент выбран равным примерно -20 мВ/°C, при этом прямое падение напряжения составляет около 6 В.

Датчик температуры VT1R2R3 включен в измерительный мост, который образован резисторами R1, R4, R5, R6. Питается мост от параметрического стабилизатора напряжения VD1R7. Необходимость применения стабилизатора вызвана тем, что напряжение питания +12 В внутри компьютера довольно нестабильное (в импульсном источнике питания осуществляется лишь групповая стабилизация выходных уровней +5 В и +12 В).

Напряжение разбаланса измерительного моста прикладывается к входам компаратора, который используется в линейном режиме благодаря действию отрицательной обратной связи. Подстроечный резистор R5 позволяет смещать регулировочную характеристику, а изменение номинала резистора обратной связи R8 позволяет менять ее наклон. Емкости C1 и C2 обеспечивают устойчивость регулятора.

Смонтирован регулятор на макетной плате, которая представляет собой кусочек одностороннего фольгированного стеклотекстолита (рис.2).

Рис. 2. Монтажная схема первого варианта терморегулятора

Для уменьшения габаритов платы желательно использовать SMD-элементы. Хотя, в принципе, можно обойтись и обычными элементами. Плата закрепляется на радиаторе кулера с помощью винта крепления транзистора VT1. Для этого в радиаторе следует проделать отверстие, в котором желательно нарезать резьбу М3. В крайнем случае, можно использовать винт и гайку. При выборе места на радиаторе для закрепления платы нужно позаботиться о доступности подстроечного резистора, когда радиатор будет находиться внутри компьютера. Таким способом можно прикрепить плату только к радиаторам "классической" конструкции, а вот крепление ее к радиаторам цилиндрической формы (например, как у Orb-ов) может вызвать проблемы. Хороший тепловой контакт с радиатором должен иметь только транзистор термодатчика. Поэтому если вся плата целиком не умещается на радиаторе, можно ограничится установкой на нем одного транзистора, который в этом случае подключают к плате с помощью проводов. Саму плату можно расположить в любом удобном месте. Закрепить транзистор на радиаторе несложно, можно даже просто вставить его между ребер, обеспечив тепловой контакт с помощью теплопроводящей пасты. Еще одним способом крепления является применение клея с хорошей теплопроводностью.

При установке транзистора термодатчика на радиатор, последний оказывается соединенным с землей. Но на практике это не вызывает особых затруднений, по крайней мере, в системах с процессорами Celeron и PentiumIII (часть их кристалла, соприкасающаяся с радиатором, не имеет электрической проводимости).

Электрически плата включается в разрыв проводов вентилятора. При желании можно даже установить разъемы, чтобы не разрезать провода. Правильно собранная схема практически не требует настройки: нужно лишь подстроечным резистором R5 установить требуемую частоту вращения крыльчатки вентилятора, соответствующую текущей температуре. На практике у каждого конкретного вентилятора существует минимальное напряжение питания, при котором начинает вращаться крыльчатка. Настраивая регулятор, можно добиться вращения вентилятора на минимально возможных оборотах при температуре радиатора, скажем, близкой к окружающей. Тем не менее, учитывая то, что тепловое сопротивление разных радиаторов сильно отличается, может потребоваться корректировка наклона характеристики регулирования. Наклон характеристики задается номиналом резистора R8. Номинал резистора может лежать в пределах от 100 К до 1 М. Чем больше этот номинал, тем при более низкой температуре радиатора вентилятор будет достигать максимальных оборотов. На практике очень часто загрузка процессора составляет считанные проценты. Это наблюдается, например, при работе в текстовых редакторах. При использовании программного кулера в такие моменты вентилятор может работать на значительно сниженных оборотах. Именно это и должен обеспечивать регулятор. Однако при увеличении загрузки процессора его температура поднимается, и регулятор должен постепенно поднять напряжение питания вентилятора до максимального, не допустив перегрева процессора. Температура радиатора, когда достигаются полные обороты вентилятора, не должна быть очень высокой. Конкретные рекомендации дать сложно, но, по крайней мере, эта температура должна "отставать" на 5 — 10 градусов от критической, когда уже нарушается стабильность системы.

Да, еще один момент. Первое включение схемы желательно производить от какого-либо внешнего источника питания. Иначе, в случае наличия в схеме короткого замыкания, подключение схемы к разъему материнской платы может вызвать ее повреждение.

Теперь второй вариант схемы. Если вентилятор оборудован таходатчиком, то уже нельзя включать регулирующий транзистор в "земляной" провод вентилятора. Поэтому внутренний транзистор компаратора здесь не подходит. В этом случае требуется дополнительный транзистор, который будет производить регулирование по цепи +12 В вентилятора. В принципе, можно было просто немного доработать схему на компараторе, но для разнообразия была сделана схема, собранная на транзисторах, которая оказалась по объему даже меньше (рис. 3).

Рис. 3. Принципиальная схема второго варианта терморегулятора

Поскольку размещенная на радиаторе плата нагревается вся целиком, то предсказать поведение транзисторной схемы довольно сложно. Поэтому понадобилось предварительное моделирование схемы с помощью пакета PSpice. Результат моделирования показан на рис. 4.

Рис. 4. Результат моделирования схемы в пакете PSpice

Как видно из рисунка, напряжение питания вентилятора линейно повышается от 4 В при 25°C до 12 В при 58°C. Такое поведение регулятора, в общем, соответствует нашим требованиям, и на этом этап моделирования был завершен.

Принципиальные схемы этих двух вариантов терморегулятора имеют много общего. В частности, датчик температуры и измерительный мост совершенно идентичны. Разница заключается лишь в усилителе напряжения разбаланса моста. Во втором варианте это напряжение поступает на каскад на транзисторе VT2. База транзистора является инвертирующим входом усилителя, а эмиттер — неинвертирующим. Далее сигнал поступает на второй усилительный каскад на транзисторе VT3, затем на выходной каскад на транзисторе VT4. Назначение емкостей такое же, как и в первом варианте. Ну, а монтажная схема регулятора показана на рис. 5.

Рис. 5. Монтажная схема второго варианта терморегулятора

Конструкция аналогична первому варианту, за исключением того, что плата имеет немного меньшие размеры. В схеме можно применить обычные (не SMD) элементы, а транзисторы — любые маломощные, так как ток, потребляемый вентиляторами, обычно не превышает 100 мА. Замечу, что эту схему можно использовать и для управления вентиляторами с большим значением потребляемого тока, но в этом случае транзистор VT4 необходимо заменить на более мощный. Что же касается вывода тахометра, то сигнал тахогенератора TG напрямую проходит через плату регулятора и поступает на разъем материнской платы. Методика настройки второго варианта регулятора ничем не отличается от методики, приведенной для первого варианта. Только в этом варианте настройку производят подстроечным резистором R7, а наклон характеристики задается номиналом резистора R12.

Выводы

Практическое использование терморегулятора (совместно с программными средствами охлаждения) показало его высокую эффективность в плане снижения шума, производимого кулером. Однако и сам кулер должен быть достаточно эффективным. Например, в системе с процессором Celeron566, работающем на частоте 850 МГц, боксовый кулер уже не обеспечивал достаточной эффективности охлаждения, поэтому даже при средней загрузке процессора регулятор поднимал напряжение питания кулера до максимального значения. Ситуация исправилась после замены вентилятора на более производительный, с увеличенным диаметром лопастей. Сейчас полные обороты вентилятор набирает только при длительной работе процессора с практически 100% загрузкой.