Градус під контролем
Сергій Крушневича
Надруковано у " Мій комп'ютер "
23 лютого 2004
Сучасні комп'ютери працюють на частотах сотень і тисяч мегагерц. Кількість вентиляторів збільшилася з одного - в блоці живлення (БП), до трьох і більше, при цьому самим тихим найчастіше є вентилятор БП. У багатьох власників розігнаному машин штатні вентилятори постійно працюють на 100%, тоді як для нормального охолодження досить набагато менше. В результаті чого вентилятори швидко зношуються і створюють чималий шум. І ось сьогодні я хочу запропонувати вашій увазі дві прості конструкції, призначені для зниження оборотів вентилятора і контролю температури.
Для початку визначимося з параметрами нашого пристрою. Для відображення температури я пропоную використовувати мікроамперметр - малогабаритний стрілочний індикатор рівня запису від магнітофона. Він підходить ще й тим, що вже має шкалу з зеленою і червоною зоною (відпадає необхідність в трудомісткий процес виготовлення шкали). Діапазон контрольованих температур можна вибрати в будь-яких межах. Наприклад, я вибрав від 20 до 45С.
Як датчик температури найкраще використовувати терморезистор, так як він має велике значення температурного коефіцієнта опору (зміни опору на один градус Цельсія), в зв'язку з чим відпадає необхідність в додатковому посиленні.
Так як збирати будемо за найпростішою схемою, то управляти швидкістю вентиляторів доведеться вручну.
Ну і нарешті підсвічування, природно, на світлодіодах улюблених квітів. Красиво виглядають сині світлодіоди і шкала, намальована флюоресцентной фарбою, але на жаль, ціна кусається.
Тепер розглянемо елементи конструкції по порядку, почнемо з вимірювальної частини. Ідеальним рішенням для нашої конструкції (з точки зору простоти) є знайомий з дитинства (шкільництва, студентства) міст Уитстона. Щоб усім було зрозуміло, я коротко розповім про принцип його роботи.
Як ви знаєте (або здогадуєтеся :-)) міст Уитстона є чотири опору, з'єднаних в кільце (рис. 1). До точкам А і В прикладається різниця потенціалів (в народі - напруга), а між точками C і D різниця потенціалів вимірюється. Припустимо, міст знаходиться в стані балансу, тобто опір R1 дорівнює опору R3, а R2 одно R4. Тоді між точками C і D різниця потенціалів буде дорівнювати нулю. Якщо порушити баланс (змінити одне з опорів, наприклад R2), то між точками C і D виникає різниця потенціалів, яка буде тим більше, чим більше зміниться опір R2.
малюнок 1
Тепер постараємося використовувати цей місток у нашій схемі. Замість R2 ми підключимо терморезистор, між точками C і D - наш мікроамперметр (мкА, А), точку А з'єднуємо з плюсом харчування, а точку В - з землею (мінусом харчування, корпусом). Ось у нас і вийшла модель нашого пристрою (рис. 2). При зміні температури буде змінюватися опір R2, а значить, і різниця потенціалів між точками C і D, що буде видно по мікроамперметра PA1.
малюнок 2
Але це всього лише модель, тепер її потрібно перенести в реальний світ. Щоб не перевантажувати статтю, я не стану наводити всі мої розрахунки, пов'язані з вибором опорів. На мій погляд, найоптимальнішим варіантом для нашої конструкції буде використання терморезистора (R2) на 200-270 Ом.
Щоб виставити стрілку мікроамперметра на нуль (при температурі 20С), необхідно в якості резистора R4 використовувати підлаштування резистор, з опором 470 Ом-1 кОм. Для цієї мети підійде будь-який підлаштування резистор, але краще застосувати багатооборотні, тоді ви збережете нерви собі (і оточуючим), так як потрапити на «нуль» не дуже просто (по собі знаю :-)). Для установки стрілки мікроамперметра на максимальне поділ необхідно послідовно з ним включити підлаштування резистор на 10-20 кОм R5 (багатооборотний тут не знадобиться). Опір резисторів R1 і R3 встановимо в межах 270-300 Ом.
Для того щоб при зміні напруги живлення стрілка «не тікала», потрібно використовувати стабілізатор напруги. Для максимального спрощення я пропоную скористатися інтегральним стабілізатором 78L09 (рис. 3), хоча можна задіяти і будь-який інший. Він видає на виході напругу 9 В і максимальний струм 100 мА, цього нам досить.
малюнок 3
В результаті виконаних змін ми отримали нашу остаточну схему (рис. 4).
малюнок 4
Після того як ви закінчили складання електронної частини, переходимо до самого відповідального і цікавого моменту - включенню (в цілях безпеки живити необхідно не від блоку живлення комп'ютера, а від зовнішнього БП з напругою 12 В). Встановлюємо всі підлаштування резистори в середнє положення і включаємо схему! Якщо диму немає, і стрілка різко стрибнула в сторону - значить, запрацювало! Якщо ж стрілка залишилася нерухомою або пішов дим (іскри, вогонь, вибух :-)), то необхідно знову уважно перевірити зібрану схему. Не впадайте у відчай, поки я налаштував свій екземпляр, я спалив два терморезистора через свою неуважність.
Наступний крок - установка стрілки мікроамперметра на нуль. За це у нас відповідає R4. Крутимо його в обидві сторони, поки стрілка не потрапить в початок шкали. При цьому бажано резистор R5 встановити в положення з максимальним опором. У цей час навколо терморезистора повинна бути постійна температура 20С (або інша, наприклад кімнатна, яка обрана за початок відліку). Тепер встановлюємо R5 в положення мінімального опору і знову підстроюємо «нуль».
Наступним кроком буде нагрівання повітря навколо терморезистора (можна в духовці) до температури 45С (температура максимального відхилення стрілки мікроамперметра). При цьому стрілка повинна відхилитися на всю шкалу (якщо вона пішла в протилежний бік, не лякайтеся, поміняйте полярність підключення стрілочного індикатора). Резистором R5 встановлюємо стрілку на останню відмітку шкали. Після закінчення необхідно перевірити роботу схеми, виставивши 20, а потім 45С. Положення стрілки повинно змінюватися.
Тепер все готово. Встановлюємо нашу схемку в ПК, кріпимо терморезистор на радіатор ближче до кристалу процесора і насолоджуємося :-). Не забувайте, що покриття терморезистора ненадійне і його потрібно електрично ізолювати від радіатора, але при цьому забезпечити хороший тепловий контакт (для цього ідеально підходить слюда). Терморезистор необхідно встановлювати на «підошву» радіатора. Слід пам'ятати, що через наявність термічного опору між процесором і радіатором, а також різниці температур радіатора в точці контакту з кристалом і точці установки терморезистора наш апарат буде показувати кілька занижену температуру щодо температури кристала. Це трохи можна виправити, якщо остаточну градуювання виробляти, коли термоопір вже встановлено на радіаторі, порівнюючи свідчення вбудованого термодатчика (якщо такий є) і нашої схеми. Нижня межа (20С) в такий підстроювання не потребує.
Для підсвічування шкали я встановив два маленьких світлодіода: червоний (біля максимального значення) і зеленого (біля «нуля»). Для їх харчування потрібно використовувати резистор, включений послідовно з світлодіодом. Його опір легко підрахувати за формулою (підставляємо в вольтах і амперах, отримуємо в Омасі):
де Uі.п. - напруга живлення схеми (в нашому випадку - харчування 12 В);
UVD - пряме падіння напруги на світлодіоді при номінальному струмі зазвичай знаходиться в діапазоні від 1,6 до 3,6 В (в залежності від кольору, червоний від 1,6 В; білий, синій - 3,2 ... 4,0 В і т.д., див. тут );
I - струм "індикаторного" світлодіода 15 ... 20 мА, але краще взяти струм на 5 ... 10 мА менше (0.01-0.015 А).
Наприклад, опір резистором при харчуванні від 12В буде:
Якщо резистор з таким номіналом відсутня, округляємо до найближчого наявного :-). Не забувайте також, що світлодіод чутливий до полярності прикладеної напруги, і якщо ви її переплутати - він може згоріти.
Встановивши датчик температури і попрацювавши якийсь час, ви можете помітити, що температура радіатора порівняно низька, а вентилятор крутиться на максимальних обертах. Вже бачу, як на мене подивилися володарі розігнаних до межі машин :-). Їм такий регулятор явно не знадобиться, так як він тільки знижує обороти, а не підвищує їх.
Подумавши над схемою, я прийшов до висновку, що найпростішим буде ручний регулятор оборотів. Він складається всього з трьох деталей (рис. 5). Як змінного резистора R1 можна використовувати будь-який малогабаритний змінний резистор опором 1 кОм. В якості силового ключа - широко застосовуваний в радіоаматорських (і не тільки) конструкціях біполярний транзистор КТ815 (розташування висновків я привів на малюнку 3).
малюнок 5
Якщо ви не хочете, щоб при установці движка резистора в мінімальне положення вентилятор зупинявся, необхідно встановити між колектором і емітером транзистора резистор опором 75-100 Ом (на схемі не показаний), який підбирається експериментально. З ним вентилятор після подачі живлення повинен відразу починати обертатися.
Іноді виникає необхідність в режимі «турбо», наприклад, коли потрібно тимчасово включити вентилятор на 100% (не крутити ж кожен раз резистор :-)). Для цього між колектором і емітером транзистора підключаємо вимикач SW1.
Як оформити це пристроїв - справа вашої фантазії. Я, наприклад, встановив все це в п'ятидюймовий відсік і закріпив на планці, яка його закриває. Вимикач розташовується поруч з ручкою «регулятора обертів».
Включення схеми я виконав в розрив проводу живлення вентилятора. На роз'ємі у мене середній висновок «земля», зелений провід - «+12 В», а чорний - «сигнальний» (висновок таходатчіка). Останній я не чіпав. Середній я поєднав з мінусовим проводом схеми, а провід живлення «+12 В» розрізав. Той, який йде з материнської плати, з'єднав з +12 В нашій схеми, а що йде на вентилятор - з емітером транзистора VT1 (рис. 5). Кольорове маркування висновків вашого вентилятора може відрізнятися від моєї, будьте уважні!
Завдяки такій схемі у мене з'явилася можливість контролю температури радіатора процесора (апаратна можливість у мене була відсутня), що дозволило знизити обороти вентилятора до мінімуму. Тепер тріск блоку живлення монітора забиває шум системного блоку (стоїть під столом), як-то треба буде виправити.
Дану схему можна використовувати не тільки для контролю температури радіатора процесора, але і відеокарти, вінчестера або інших компонентів.
Мало не забув - справа в тому, що при зниженні оборотів вентилятора відбувається зниженням напруги його живлення, і як наслідок при зниженні нижче певного критичного рівня перестає працювати датчик оборотів. BIOS при цьому показує 0 rpm, хоча вентилятор нормально крутиться. У мене таке відбувається в середньому положенні регулятора. Вентилятор BOX-Intel, процесор Celeron 0.85 ГГц, цей пристрій у мене пропрацював більше чотирьох місяців.
На цьому я хочу закінчити статтю. Якщо у вас виникнуть запитання - пишіть. Вдалих вам експериментів!
У зв'язку з відсутністю цифрового фотоапарата, фотографію готового виробу не можу показати :(. Але як тільки він у мене з'явиться, я викладу тут фотографії.
PS Автор не несе ніякої відповідальності за можливу пошкодження і феєрверки.
10.06.2004: А ось і фотка:
14.10.2006: Схема и досі справно працює. Процесор БУВ чинний з Intel Celeron 850 МГц Intel Celeron 1200 МГц (Tualatin).
Використання матеріалів без Дозволу автора забороняється!