Градус под контролем

Сергей КРУШНЕВИЧ
Надруковано  у "Мой компьютер"
 23 лютого 2004


Современные компьютеры работают на частотах сотен и тысяч мегагерц. Количество вентиляторов увеличилось с одного — в блоке питания (БП), до трех и более, при этом самым тихим чаще всего является вентилятор БП. У многих владельцев неразогнанных машин штатные вентиляторы постоянно работают на 100%, тогда как для нормального охлаждения достаточно намного меньше. В результате чего вентиляторы быстро изнашиваются и создают немалый шум. И вот сегодня я хочу предложить вашему вниманию две простые конструкции, предназначенные для понижения оборотов вентилятора и контроля температуры.

Исходные данные

Для начала определимся с параметрами нашего устройства. Для отображения температуры я предлагаю использовать микроамперметр — малогабаритный стрелочный индикатор уровня записи от магнитофона. Он подходит еще и тем, что уже имеет шкалу с зеленой и красной зоной (отпадает необходимость в трудоемком процессе изготовления шкалы). Диапазон контролируемых температур можно выбрать в любых пределах. Например, я выбрал от 20 до 45С.

В качестве датчика температуры лучше всего использовать терморезистор, так как он имеет большое значение температурного коэффициента сопротивления (изменения сопротивления на один градус Цельсия), в связи с чем отпадает необходимость в дополнительном усилении.

Так как собирать будем по простейшей схеме, то управлять скоростью вентиляторов придется вручную.

Ну и наконец подсветка, естественно, на светодиодах любимых цветов. Красиво смотрятся синие светодиоды и шкала, нарисованная флюоресцентной краской, но к сожаленью, цена кусается .

Теперь рассмотрим элементы конструкции по порядку, начнем с измерительной части. Идеальным решением для нашей конструкции (с точки зрения простоты) является знакомый с детства (школьничества, студенчества) мост Уитстона. Дабы всем было понятно, я кратко расскажу о принципе его работы.

Принцип работы моста Уитстона

Как вы знаете (или догадываетесь :-)) мост Уитстона представляет собой четыре сопротивления, соединенных в кольцо (рис. 1). К точкам А и В прикладывается разность потенциалов (в народе — напряжение), а между точками C и D разность потенциалов измеряется. Предположим, мост находится в состоянии баланса, то есть сопротивление R1 равно сопротивлению R3, а R2 равно R4. Тогда между точками C и D разность потенциалов будет равняться нулю. Если нарушить баланс (изменить одно из сопротивлений, например R2), то между точками C и D возникает разность потенциалов, которая будет тем больше, чем больше изменится сопротивление R2.


рисунок 1

Теперь постараемся использовать этот мостик в нашей схеме. Вместо R2 мы подключим терморезистор, между точками C и D — наш микроамперметр (мкА, А), точку А соединяем с плюсом питания, а точку В — с землей (минусом питания, корпусом). Вот у нас и получилась модель нашего устройства (рис. 2). При изменении температуры будет изменяться сопротивление R2, а значит, и разность потенциалов между точками C и D, что будет видно по микроамперметру PA1.


рисунок 2

Но это всего лишь модель, теперь ее нужно перенести в реальный мир. Чтобы не перегружать статью, я не стану приводить все мои расчеты, связанные с выбором сопротивлений. На мой взгляд, самым оптимальным вариантом для нашей конструкции будет использование терморезистора (R2) на 200–270 Ом.

Чтобы выставить стрелку микроамперметра на ноль (при температуре 20С), необходимо в качестве резистора R4 использовать подстроечный резистор, с сопротивлением 470 Ом–1 кОм. Для этой цели подойдет любой подстроечный резистор, но лучше применить многооборотный, тогда вы сбережете нервы себе (и окружающим), так как попасть на «ноль» не очень просто (по себе знаю :-)). Для установки стрелки микроамперметра на максимальное деление необходимо последовательно с ним включить подстроечный резистор на 10–20 кОм R5 (многооборотный тут не понадобится). Сопротивление резисторов R1 и R3 установим в пределах 270–300 Ом.

Для того чтобы при изменении напряжения питания стрелка «не убегала», нужно использовать стабилизатор напряжения. Для максимального упрощения я предлагаю воспользоваться интегральным стабилизатором 78L09 (рис. 3), хотя можно задействовать и любой другой. Он выдает на выходе напряжение 9 В и максимальный ток 100 мА, этого нам достаточно.


рисунок 3

В результате проделанных изменений мы получили нашу окончательную схему (рис. 4).

 


рисунок 4

Настройка

После того как вы закончили сборку электронной части, переходим к самому ответственному и интересному моменту — включению (в целях безопасности питать необходимо не от блока питания компьютера, а от внешнего БП с напряжением 12 В). Устанавливаем все подстроечные резисторы в среднее положение и включаем схему! Если дыма нет, и стрелка резко прыгнула в сторону — значит, заработало! Если же стрелка осталась неподвижной или пошел дым (искры, огонь, взрыв :-)), то необходимо снова внимательно проверить собранную схему. Не отчаивайтесь, пока я настроил свой экземпляр, я спалил два терморезистора из-за своей невнимательности .

Следующий шаг — установка стрелки микроамперметра на ноль. За это у нас отвечает R4. Крутим его в обе стороны, пока стрелка не попадет в начало шкалы. При этом желательно резистор R5 установить в положение с максимальным сопротивлением. В это время вокруг терморезистора должна быть постоянная температура 20С (или другая, например комнатная, которая выбрана за начало отсчета). Теперь устанавливаем R5 в положение минимального сопротивления и снова подстраиваем «ноль».

Следующим шагом будет нагревание воздуха вокруг терморезистора (можно в духовке) до температуры 45С (температура максимального отклонения стрелки микроамперметра). При этом стрелка должна отклониться на всю шкалу (если она ушла в противоположную сторону, не пугайтесь, поменяйте полярность подключения стрелочного индикатора). Резистором R5 устанавливаем стрелку на последнюю отметку шкалы. По окончании необходимо проверить работу схемы, выставив 20, а затем 45С. Положение стрелки должно меняться.

Теперь все готово. Устанавливаем нашу схемку в ПК, крепим терморезистор на радиатор поближе к кристаллу процессора и наслаждаемся :-). Не забывайте, что покрытие терморезистора ненадежное и его нужно электрически изолировать от радиатора, но при этом обеспечить хороший тепловой контакт (для этого идеально подходит слюда). Терморезистор необходимо устанавливать на «подошву» радиатора. Следует помнить, что из-за наличия термического сопротивления между процессором и радиатором, а также разности температур радиатора в точке контакта с кристаллом и точке установки терморезистора наш аппарат будет показывать несколько заниженную температуру относительно температуры кристалла. Это немного можно исправить, если окончательную градуировку производить, когда термосопротивление уже установлено на радиаторе, сравнивая показания встроенного термодатчика (если такой есть) и нашей схемы. Нижняя граница (20С) в такой подстройке не нуждается.

Подсветка

Для подсветки шкалы я установил два маленьких светодиода: красный (возле максимального значения) и зеленого (возле «нуля»). Для их питания нужно использовать гасящий резистор, включенный последовательно со светодиодом. Его сопротивление легко подсчитать по формуле (подставляем в вольтах и амперах, получаем в омах):

где Uи.п. — напряжение питания схемы (в нашем случае — питание 12 В);

UVD — прямое падение напряжения на светодиоде при номинальном токе обычно находится в диапазоне от 1,6 до 3,6 В (в зависимости от цвета, красный от 1,6 В; белый, синий - 3,2...4,0 В и т.д., см. тут);

— ток "индикаторного" светодиода 15...20 мА, но лучше взять ток на 5...10 мА меньше (0.01–0.015 А).

Например, сопротивление гасящего резистора при питании от 12В будет:

Если резистор с таким номиналом отсутствует, округляем до ближайшего имеющегося :-). Не забывайте также, что светодиод чувствителен к полярности приложенного напряжения, и если вы ее перепутаете — он может сгореть.

Регулятор оборотов вентилятора

Установив датчик температуры и поработав некоторое время, вы можете заметить, что температура радиатора сравнительно низкая, а вентилятор крутится на максимальных оборотах. Уже вижу, как на меня посмотрели обладатели разогнанных до предела машин :-). Им такой регулятор явно не пригодится, так как он только снижает обороты, а не повышает их.

Подумав над схемой, я пришел к выводу, что простейшим будет ручной регулятор оборотов. Он состоит всего из трех деталей (рис. 5). В качестве переменного резистора R1 можно использовать любой малогабаритный переменный резистор сопротивлением 1 кОм. В качестве силового ключа — широко применяемый в радиолюбительских (и не только) конструкциях биполярный транзистор КТ815 (расположение выводов я привел на рисунке 3).


рисунок 5

Если вы не хотите, чтобы при установке движка резистора в минимальное положение вентилятор останавливался, необходимо установить между коллектором и эмиттером транзистора резистор сопротивлением 75–100 Ом (на схеме не показан), который подбирается экспериментально. С ним вентилятор после подачи питания должен сразу начинать вращаться.

Иногда возникает необходимость в режиме «турбо», например, когда требуется временно включить вентилятор на 100% (не крутить же каждый раз резистор :-)). Для этого между коллектором и эмиттером транзистора подключаем выключатель SW1.

Окончательна отделка

Как оформить это устройств — дело вашей фантазии. Я, например, установил все это в пятидюймовый отсек и закрепил на планке, которая его закрывает. Выключатель располагается рядом с ручкой «регулятора оборотов».

Включение схемы я выполнил в разрыв провода питания вентилятора. На разъеме у меня средний вывод «земля», зеленый провод — «+12 В», а черный — «сигнальный» (вывод таходатчика). Последний я не трогал. Средний я соединил с минусовым проводом схемы, а провод питания «+12 В» разрезал. Тот, который идет с материнской платы, соединил с +12 В нашей схемы, а идущий на вентилятор — с эмиттером транзистора VT1 (рис. 5). Цветовая маркировка выводов вашего вентилятора может отличаться от моей, будьте внимательны!

Благодаря данной схеме у меня появилась возможность контроля температуры радиатора процессора (аппаратная возможность у меня отсутствовала), что позволило снизить обороты вентилятора до минимума. Теперь треск блока питания монитора забивает шум системного блока (стоит под столом), как-то надо будет исправить.

Данную схему можно использовать не только для контроля температуры радиатора процессора, но и видеокарты, винчестера или других компонентов.

Чуть не забыл — дело в том, что при снижении оборотов вентилятора происходит снижением напряжения его питания, и как следствие при понижении ниже определенного критического уровня перестает работать датчик оборотов. BIOS при этом показывает 0 rpm, хотя вентилятор нормально крутится. У меня такое происходит в среднем положении регулятора. Вентилятор BOX-Intel, процессор Celeron 0.85 ГГц, это устройство у меня проработало более четырех месяцев.

На этом я хочу закончить статью. Если у вас появятся вопросы — пишите. Удачных вам экспериментов!

В ввиду отсутствия цифрового фотоаппарата, фотографию готового изделия не могу показать:(. Но как только он у меня появится, я выложу здесь фотографии.

P.S. Автор не несет никакой ответственности за возможный повреждения и фейерверки.



10.06.2004: А ось і фотка:

14.10.2006: Схема і досі справно працює. Процесор був замінений з Intel Celeron 850МГц Intel Celeron 1200МГц (Tualatin).

Використання матеріалів  без дозволу автора забороняється!