Блок регулировки скорости вентилятора схема

Блок регулировки скорости вентилятора схема

Сейчас онлайн 1 чел.

Регулятор оборотов кулера

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, так как шум, издаваемый вентиляторами сильно зависит от его скорости вращения.

В продаже имеются различные регуляторы, имеющие разнообразные дополнительные функции и возможности (контроль температуры кулера, автоматическую регулировку скорости вентилятора, в зависимости от температуры и т.д.).

Уменьшить скорость кулера самостоятельно совсем не сложно,
достаточно изготовить простой регулятор скорости вращения вентилятора, схема которого приведена ниже, при этом не нужно иметь каких либо специальных знаний в области электроники, достаточно уметь владеть паяльником и следовать несложной инструкции.

В этой статье я расскажу Вам как самостоятельно, при минимальных затратах, сделать регулятор оборотов для компьютерного вентилятора, или как его ещё по другому называют — реобас.

Схема регулятора оборотов вентилятора.
Для начала я приведу на рисунке принципиальную схему регулятора оборотов вентилятора:

Схема достаточно простая, и содержит всего три электронных компонента: транзистор, резистор, и переменный резистор. Эта схема — как бы, регулятор напряжения, подаваемого на двигатель вентилятора, изменяя напряжение, Мы изменяем частоту вращения вентилятора. При этом у нас появляется возможность уменьшать скорость вращения вентилятора кулера, что приводит к снижению шума, издаваемого им.

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 может произойти ситуация, при которой неопытный пользователь поставит низкое напряжение на вентиляторе, при котором он будет продолжать крутиться на маленьких оборотах, но которого будет недостаточно для его запуска при включении.

• 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 и мощности (но чем меньше, тем лучше), главное, что бы он имел сопротивление 1 или 1.2 кОм.

Монтаж и подключение регулятора скорости.
Монтаж всей схемы осуществляется прямо на ножках переменного резистора, и проводится очень просто (см. фото):

Подключается наш регулятор оборотов в разрыв красного провода питания вентилятора кулера (цепь +12В), как показано на рисунке.
Внимание! Если у вашего вентилятора имеется 4 вывода, и их расцветка: черный, желтый, зелёный и синий (у таких 4-х выводных плюс питания на них 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.

Так как вентиляторов в системном блоке несколько, то и таких регуляторов оборотов, можно изготовить, столько, сколько Вам необходимо. Разместив их рядом, Вы сможете с удобством управлять скоростью вращения вентиляторов, а соответственно и издаваемым шумом системного блока, таким образом, получатся бесшумные вентиляторы.

Обновить Всего комментариев: 559

Регулятор вращения вентилятора схема

Основная изюминка схемы умного куллера, это использование в качестве датчика температуры сопротивление встречно включенных диодов шотки, например PSR10C40CT.

Автоматический регулятор скорости вращения вентилятора описание работы аналоговой схемы

Вход схемы подсоединен к выпрямительному мосту самодельного блока питания. В зависимости от настройки, вентилятор может автоматически срабатывать даже при изменении температуры корпуса диодной сборки от комнатной до температуры части тела человека.

Разместить такой «датчик» к радиатору на блоке питания не предствляет проблем: Конструкция имеет отверстие для крепежа под винт М3 и нехилую площадь теплового контакта с радиатором.

Напряжение на входе схемы устройства не должно быть выше максимально допустимое напряжение стабилизатора 7815. Настройка конструкции заключается в изменении сопротивления подстроечного сопротивления при выбранной температуре так, чтобы куллер начинал крутиться. С увеличением температуры, частота вращения будет автоматически возрастать.

Данная схема использующая составной элемент дарлингтона дает возможность автоматически регулировать скорость вращения вентилятора, в зависимости от температуры окружающей среды:

Датчик температуры LM335 предназначен для работы от -40 до +1000 градусов. Напряжение на нем будет увеличиваться на 10 мВ вместе с температурным ростом. Напряжение с преобразователя подается на неинвертирующий вход операционного усилителя LM741. Со стабилитрона 1N4733 на инвертирующий вход, через потенциометр, идет опора уровнем 5.1 В. Потенциометром pflf.n порог срабатывания куллера. Транзистор находится в выходном каскаде усилителя и используется для управления вентилятором.

Конструкция в принципе похожа на предыдущую, но в этом варианте из журнала Радио за 2000 год, температурным датчиком являются германиевые диоды VD1-VD4, подсоединенные в обратном направлении в цепь базы составного транзистора. Выбор в качестве датчика диодов не случаен, а потому, что зависимость обратного тока от температуры имеет более выраженный характер, чем аналогичная зависимость сопротивления терморезисторов. Кроме того, стеклянный корпус является отличным диэлектриком, являясь огромным плюсом при установке на металлический теплоотвод транзисторов источника питания.

Сопротивление R1 защищает составной транзистор в случае теплового пробоя диодов (например, при заклинивании электродвигателя). Его номинал подбирают, исходя из предельного тока базы VT1. Сопротивление R2 в схеме регулятора задает порог срабатывания.

В основе этой схемы регулятора лежит микроконтроллер PIC18F25K20, который изменяет скорость вращения при помощи ШИМ (широтно-импульсной модуляции). Это дает такие схемотехнические преимущества как: плавная регулировка скорости оборотов, низкий уровень шума, высокая долговечность эксплуатации и надежность, меньшее энергопотребление схемой и ток запуска.

МК получает данные температуры с типового термодатчика D18B20 и выдает управляющий ШИМ-сигнал на PORTC.2 с 6-ю разными уровнями: ШИМ 15%, темпереатура до 49°; 30% — 50°; 40% — 51°; 50% — 52°; 75% — 53°; 100% > 54°. ШИМ-сигнал с МК следует на транзистор Q1. В конструкции использовано два транзистора, для того, чтобы ток Iк на Q2 был достаточен для старта вращения. Т.К принципиальная схема PIC18F25K20 может выдать самое большое 3.6В, и 15% от 3.6В будет 0.5В, то для открытия транзистора Q1 требуется 0.7В.

Возможно управление куллером между 5В и +/-12В. Максимальная токовая нагрузка для BC338 — 800 мА, поэтому можно управлять двумя и более вентиляторами, но чтобы их общий ток не превышал данного номинала. Выход МК подсоединен к Q1 и Q2, которые работают как типовой переключатель. Диод D3 применяется для защиты от магнитных полей вентилятора, без него, после отключения схемы обратный ток может следовать на Q2 и пробить его. Печатную плату и прошивку к МК забираем по ссылке выше.

Эта специализированная микросхема, была разработана специально для стабилизации и регулировки скорости вращения электродвигателя. Применялась она в зарубежных кассетных магнитолах.

Как видим, схема регулятора скорости достаточно простая, и состоит всего из нескольких радио элементов. Работает она сразу после подачи питания, а регулятором можно настраивать скорость вращения вентилятора, снижая его шум. При использовании переменного сопротивления с максимальным номиналом более чем 1 кОм, вначале регулировки появляется полоса полной остановки скорости регулятора.

Регулирование скорости вращения корпусного вентилятора для системного блока персонального компьютера

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 I _ном вентилятора. Величина гасящего резистора определяются по формуле:

R = (U_пит – 6,4 / 0,5 · I _пит) / 0,5 · I _пит

где: U _пит, I _пит – паспортные значения, указаны на этикетке вентилятора. Выбирается переменный резистор номиналом R г и с мощностью рассеяния:

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, XT 2 – для подключения управляемого вентилятора, другой XT 3 – для подключения кабеля транслятора данных тахометра на материнскую плату и третий XT 4 – 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.

На схеме, датчик температуры VD 1 подключен к преобразователь ток-напряжение на транзисторе VT 1. 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 R 5 и стабилитрона VD 2. Наличие данного стабилизатора обязательно, при его отсутствии преобразователь усиливает пульсации напряжения питания, а не ток датчика.

Напряжение пропорциональное температуре датчика выделяется на цепочке резисторов R 6, R 7, один из которых переменный предназначен для выбора рабочей точки регулятора. Сигнал управления с движка резистора поступает на усилитель VT 2, VT 3 , особенность которого в том, что при отсутствии сигнала управления его нормальное состояние – минимальное напряжение на нагрузке, вентиляторе определяемое стабилитроном VD 5. А сигнал управления отсутствует при температуре воздуха менее 20° C . Туда же поступает сигнал ручного управления с делителя R 1, R 2, R 3. Для исключения взаимного влияния схем ручной и автоматической регулировки использованы диоды VD 3, VD 4.

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 VT 1 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 VD 5 включенный между базой и эмиттером регулирующего транзистора VT 3. При выполнении условия U эк _{VT 3} > U ст + U бэ _{VT 3} этот стабилитрон открывается, и напряжение на выходе регулятора остается на уровне U пит- U эк _{VT 3} или U н = U пит – ( U ст + U бэ _{VT 3}). 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 R 2. 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 — 15 V .

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.

ШИМ регулятор скорости вращения вентилятора на таймере 555

Автоматический регулятор скорости вращения 4х-проводного вентилятора для компьютера

Этот простой регулятор скорости вращения можно использовать для автоматического управления 4-х выводным «умным» компьютерным вентилятором в зависимости от температуры радиатора. Если в схему добавить ключ на полевом или биполярном транзисторе то можно управлять обычным 2-х или 3-х выводным компьютерным вентилятором. Варианты схемы будут рассмотрены далее в статье.

Я использовал такой регулятор в маленьком компьютерном системном блоке — «неттопе» Lenovo, в котором по какой-то причине не удалось задействовать встроенную в плату ШИМ регулировку скорости вентилятора охлаждения процессора. Возможно из-за аппаратной проблемы на плате, но скорее всего из — за отсутствия нужного драйвера скорость вентилятора всегда была на минимуме и процессор перегревался. То есть материнская плата не увеличивала скорость при увеличении нагрузки процессора и его нагреве, как это обычно происходит в ноутбуках и десктопах. Использование сторонних программ для управления вентиляторами не дало результатов. Все программы просто не видели чип управления вентилятором.

Однако, эту схему можно с успехом использовать в любом устройстве, где требуется охлаждение элементов схемы, например в блоке питания или в звуковом усилителе мощности. Принцип работы заключается в постоянном отслеживании температуры радиатора транзисторов или микросхемы и увеличении скорости вращения лопастей вентилятора пропорционально росту температуры.

По способу подключения и управления «Компьютерные» вентиляторы бывают нескольких типов:

Самый простой — это 2 провода. Плюс и минус напряжения питания 12 вольт. Часто такие вентиляторы применяются в недорогих компьютерных блоках питания. Управлять скоростью вращения такого вентилятора можно изменяя напряжения его питания. Никакого контроля скорости вращения нет.

Следующий тип — вентилятор с 3 проводами. Отличается от двухпроводного наличием третьего провода, по которому передается сигнал от датчика вращения. Таким образом материнская плата компа или другое устройство, к которому подключен вентилятор, может «знать» о скорости вращения вентилятора. Если например вентилятор сломается и перестанет крутиться, то пропадут сигналы от датчика вращения на третьем проводе. В этом случае материнская плата выключится чтобы предотвратить разрушение процессора из-за перегрева. Управлять скоростью такого вентилятора можно также как и в случае с 2-х проводным — изменением напряжения питания или с помощью ШИМ — регулирования.

Третий тип — вентилятор с четырьмя проводами. Это наиболее продвинутый тип управления. Обычно используется в более дорогих и качественных вентиляторах. Именно такой вентилятор использовался в моем неттопе. Его работу мы разберем подробнее дальше.

четвертый тип подключения — это разновидность первого двухпроводного, с использованием стандартного разъема MOLEX. Обычно вентиляторы с такими разъёмами используются для установки в компьютерные корпуса для улучшения охлаждения внутри компьютера. Провод +5V MOLEX-а в простых вентиляторах не используется, но иногда он может быть задействован для питания дополнительного контроллера если вентилятор продается в комплекте с регулятором оборотов. Но чаще всего задействованы только +12 и GND.

Работа 4-х проводного вентилятора

Для того, чтобы заставить работать 4-х пиновый вентилятор, нужно сделать следующее:

• подключить черный провод к минусу источника питания (земле)
• подключить желтый провод 3 +12 источника питания. При этом, в зависимости от типа вентилятора, он крутиться не буде вообще, либо будет вращаться на самой минимальной скорости
• На синий провод подать управляющие импульсы от генератора или ШИМ контроллера. Это должны быть прямоугольные импульсы амплитудой от 4 до 12 вольт и с частотой от нескольких сот герц до нескольких килогерц.

Вентилятор может работать при частоте управляющих импульсов в довольно широком диапазоне. Определяющим фактором является не частота импульсов, а их скважность. Чем больше процент заполнения импульсов тем выше скорость вращения. Собственно, как и у любого вентилятора, подключенного к шим контроллеру через транзисторный ключ. Вся разница в том, что этот ключ на полевом транзисторе встроен в вентилятор и внешний уже не требуется. Подавая импульсы на синий провод мы как раз и управляем этим встроенным в вентилятор ключом.

Скорость вращения также несколько зависит от частоты импульсов. При большей частоте и при одинаковой скважности скорость вентилятора будет несколько выше. При питании от материнской платы компьютера частот следования импульсов обычно в районе 10 кГц, но вентилятор будет прекрасно работать и при частоте импульсов например в 400..500 Гц. В моем контроллере на NE555 частота импульсов в районе 1..4 кГц в зависимости от настроек схемы.

Схема регулятора скорости вращения четырех-проводного вентилятора

Четырехпроводной вентилятор подключается так:

• черный провод — минус питания 12 вольт (земля)
• желтый провод — к источнику плюс 12 вольт
• если нужно измерять частоту вращения вентилятора то третий, зеленый провод подключается к соответствующей цепи. Либо оставляем неподключенным
• Синий провод подключаем к выходу нашего устройства (к правому выводу резистора R2 сопротивлением 27 Ом

С случае с моим компьютером я просто перерезал синий провод, который шел от вентилятора к материнской плате и подал на на него сигнал от этого регулятора. Остальные 3 провода остались подключенными к разъему на материнской плате неттопа.

Основа регулятора — мультивибратор на микросхеме NE555. В качестве термо-датчика используется китайский терморезистор номинального сопротивления 100 к. Такие терморезисторы используются для контроля температуры в столиках 3D принтеров. Они очень дешевы, на алиэкспресс можно заказать партию из 10 или 20 штук. Терморезистор имеет очень малые размеры и соответственно, небольшой инерционностью. Он очень удобен для наших целей. Проволочные выводы терморезистора не имеют изоляции поэтому необходимо надеть на них кусочки термоусадочной трубки

Терморезистор приклеиваем к радиатору эпоксидным клеем.

При комнатной температуре сопротивление терморезистора — в районе 100 килоом. При этом, при указанном на схеме сопротивлении резистора R1 скважность выходного сигнала близка к 2. То есть коэффициент заполнения = 0,5. Это является исходным состоянием, при котором обороты вентилятора минимально — необходимые.

Форма сигнала на выходе таймера 555 при комнатной температуре

По мере увеличения температуры в контролируемой точке, сопротивление терморезистора уменьшается и увеличивается коэффициент заполнения прямоугольного сигнала на выходе:

Форма сигнала на выходе при увеличении температуры

Соответственно увеличивается число оборотов вентилятора. В каждом случае необходимый диапазон регулировки скважности зависит от ваших потребностей и от параметров конкретного вентилятора. Поэтому настраивать схему нужно отдельно для каждого вентилятора и диапазона рабочих температур.

Настройку можно осуществить в следующей последовательности:

• Вместо резистора R1 временно впаиваем подстроечный (или переменный) резистор сопротивлением 300 — 500 кОм
• Крутим до получения необходимого минимального числа оборотов вентилятора
• теперь нужно добиться максимальной температуры в контролируемой точке. Если это радиатор процессора компьютера, то запускаем на компьютере какой-нибудь бенчмарк чтобы на 100 % загрузить процессор. Если это, например, радиатор охлаждения какого либо блока питания, то нагружаем блок питания по максимуму. И т.д.
• В течение примерно 10…15 минут наблюдаем за работой этого всего, подстраивая резистором необходимую максимальную скорость вращения вентилятора так, чтобы температура не превышала максимально допустимую.
• Измеряем сопротивление переменного резистора и впаиваем вместо него в схему постоянный резистор близкого номинала.
• Может также потребоваться подобрать (или даже совсем исключить из схемы) резистор R3. Его сопротивление зависит от характеристики терморезистора. Чем меньше сопротивление R3 тем больше зависимость скорости вращения от изменения температуры.

Теперь о том как подключить к данной схеме двух — или трех — проводной вентилятор. В таком случае вентилятор нужно подключать по цепи его питания

Схема использования обычного двух или трех проводного вентилятора

Кроме указанного на схеме, в качестве ключа можно использовать практически любой подходящий по мощности MOSFET транзистор.

Что делать, если у вас есть только терморезистор на 10 кОм? Не проблема. Можно адаптировать схему для работы с таким терморезистором (термисторы на 10 кОм очень распространены). Для того, чтобы использовать такой термистор нужно изменить некоторые элементы схемы. Вот новые номиналы:

R1 должен быть сопротивлением от 20 до 22 кОм

С1 должен быть емкостью 10 нф (0.01 мкФ)

R3 можно поставить на 1 — 3 килоом или просто заменить перемычкой (зависит от нужной характеристики регулировки и от вашего конкретного вентилятора).