Снижение шума вентилятора

СНИЖЕНИЕ  ШУМА  ВЕНТИЛЯТОРА

При установке в системный блок персонального компьютера максимального количества модулей памяти, нескольких жестких дисков, нескольких CD-ROM, создании RAID-массива и других значительных расширениях конфигурации увеличивается нагрузка на источник питания, приводящая к увеличению нагрева, температура воздуха внутри системного блока возрастает быстрее. Для предотвращения перегрева процессора и других элементов конфигурации приходится дополнительно устанавливать вентиляторы или снимать крышку системного блока. Обе приведенные меры приводят к увеличению шума от системного блока. Для снижения шума вентиляторов можно применить модуль управления охлаждением. Кроме снижения шума модуль управления охлаждением позволяет снизить ток, потребляемый вентиляторами, дополнительно снижая нагрузку на источник питания. При включении персонального компьютера источник питания испытывает ударную нагрузку. Температура системного блока равна температуре окружающего воздуха и работа вентиляторов не нужна. Запуск вентиляторов спустя некоторое время после старта компьютера снижает избыточную нагрузку на источник питания во время включения. Один модуль управления охлаждением может регулировать обороты не только одного вентилятора, но двух и трех.

 

РАБОТА  МОДУЛЯ

 

При включении компьютера реле времени модуля отсчитывает временной интервал около двенадцати секунд. По истечении времени отсчитанного реле времени, напряжение питания подается на вентиляторы. В течении трех-пяти секунд напряжение питания вентиляторов составляет 12 вольт. Это необходимо для надежного запуска вентиляторов. Дело в том, что при износе вентиляторов первоначальная “раскрутка” становится все более и более затрудненной. Иногда приходится сталкиваться с таким явлением: если на вентилятор, отслуживший несколько лет подать питание, он не вращается, но следует подтолкнуть лопасти и вентилятор начинает вращаться до тех пор, пока питание не будет отключено. Износ вентилятора начинается сразу после установки. Вентилятор, прослуживший всего три месяца, может не включаться при подаче напряжения 5 или 9 вольт. Когда наступит износ, приводящий к затруднению включения вентилятора предсказать невозможно. Поэтому для надежного запуска на короткое время необходимо подать напряжение 12 вольт, а потом снизить его до значения соответствующего температуре датчика. Вентилятор будет работать при любой температуре. Включение вентилятора не зависит от температуры. Температурой задается только скорость вращения. Такой алгоритм работы реализован в схеме модуля управления охлаждением. После “раскрутки” вентилятора его обороты плавно уменьшаются до уровня, определяемого датчиком температуры. При дальнейшем снижении температуры обороты уменьшаться, при возрастании температуры воздушный поток, формируемый вентилятором, увеличиться.

При включении компьютера через одну минуту после выключения реле времени не будет формировать задержку подачи питания и вентиляторы заработают сразу на полную мощность. За одну минуту температура внутри системного блока снизится незначительно, включение охлаждения без задержки требуется для исключения перегрева. Если время пребывания компьютера в выключенном состоянии немного более одной минуты, то временная задержка будет формироваться меньше трех секунд.

 

ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ  СХЕМА

            Реле времени образуют резисторы R1 и R2, конденсатор С2, транзистор VT1. Конденсатор С1 обеспечивает подачу напряжения питания схемы на вентиляторы в течении трех-пяти секунд, Термисторы RK1…RK3 регулируют напряжение на вентиляторах в зависимости от температуры.

Электрическая схема модуля.

Модуль подключается к питанию через розетку XS2, соединяемую с вилкой, установленной на материнской плате. Через резистор R1 происходит заряд конденсатора С2. Через 10-15 секунд напряжение на конденсаторе С2, соединенном с затвором транзистора VT1 становится достаточным для открывания транзистора, сопротивление между стоком и истоком транзистора снижается до десятых долей Ом. Вентиляторы подключаются к общему проводу схемы через транзистор. Начинает заряжаться конденсатор С1. В начале заряда через конденсатор С1 течет максимальный ток и снижается до незначительной величины в течении трех-пяти секунд. По истечении этого времени ток, проходящий через вентиляторы будет задавать общее сопротивление параллельно соединенных термисторов. При нагреве сопротивление термисторов будет уменьшаться, ток через вентиляторы будет возрастать, что приведет к увеличению воздушного потока. При выключении компьютера  питание схемы исчезает, конденсатор С1 разряжается через термисторы, конденсатор С2 разряжается через резистор R2.

 

КОМПОНЕНТЫ  СХЕМЫ

 

Транзистор VT1, включающий вентиляторы, относится к классу Power MOSFET, сопротивление сток-исток в открытом состоянии составляет около 0,2 ом. Благодаря низкому сопротивлению в открытом состоянии нагрев транзистора отсутствует. Наибольший ток, коммутируемый транзистором VT1, составляет 10 ампер. Благодаря такому максимальному току сток-исток количество вентиляторов, управляемых модулем может быть увеличено.

Расположение выводов транзистора IRLU120N.

 

Компоненты схемы

 

Позиционное

обозначение

Наименование

Конденсаторы

С14700 мкФ ± 20%, 16 В ф. Hitano
С210 мкФ ± 20%, 16 В EMR ф. Hitano

Резисторы С2-23-0,125

R11,3 МОм ± 5%
R23,6 МОм ± 5%

Термисторы

RK1… RK3ММТ-12   120 Ом ± 20 %
VT1Транзистор IRLU120N ф. IOR
XP1Вилка WF-2

Розетки

XS1Розетка HU-2
XS2Розетка HU-3

 

В розетке подключения питания XS2 используются из трех два контакта, которые изображены на схеме. Конденсатор С1 можно заменить на конденсатор емкостью 2200 мкФ, 3300 мкФ, или 6800 мкФ, рассчитанный на работу при напряжении не менее 16 вольт. Рабочее напряжение и емкость конденсатора ограничены размерами свободного пространства внутри корпуса системного блока. Термисторы можно заменить на аналогичные: ММТ-13, СТ9-1А, КМТ-12, СТ3-17. Термисторы могут быть любого другого типа, имеющего отрицательный температурный коэффициент, другими словами при повышении температуры сопротивление термистора должно уменьшаться. Сопротивление термисторов RK1-RK3 должно находиться в диапазоне 100-150 Ом.

 

КОНСТРУКЦИЯ  МОДУЛЯ

 

Конструктивно модуль представляет собой одностороннюю печатную плату из стеклотекстолита толщиной 1-1,5 миллиметра. Размеры платы 30 x 30 миллиметров для установки на две стойки. На плате предусмотрены два отверстия для крепления к стойкам с помощью винтов, контакты для пайки проводов вентиляторов и проводов жгутов с разъемными соединениями. Провода соединяющие розетку XS1 и плату модуля припаиваются к контактам платы XS_1 и XS_2, аналогично для XS2, С1 и вентиляторов.

Два крепежных отверстия диаметром 3,3 миллиметра расположены в углах платы. Для выводов транзистора и контактов проводов отверстия в плате имеют диаметр 1,5 миллиметра, остальные 0,9 миллиметра.

 

 

Расположение компонентов на печатной плате.

 

Проводники, соединяющие компоненты монтажа. Вид со стороны пайки.

 

При управлении охлаждением источника питания термисторы приклеиваются эпоксидной смолой к радиаторам нагревающихся компонентов схемы источника питания. Для регулирования охлаждения процессора термисторы приклеиваются к радиатору процессора. Благодаря наличию разъемного соединения упрощается монтаж термисторов и платы модуля.

 

ПРОВЕРКА  РАБОТОСПОСОБНОСТИ

            Проверка схемы начинается с проверки работы реле времени. Для этого монтируются компоненты на печатной плате кроме соединений с XS1 и С1. Контакты для подключения С1 соединяются перемычкой. На модуль подается питание 12 вольт. Через 10 – 15 секунд должны включиться вентиляторы. Если реле времени работает надежно, следует удалить перемычку и  выполнить монтаж оставшихся компонентов схемы.

 

Снижение шума и потребления энергии улучшит свойства не только компьютера с расширенной конфигурацией, но и любого персонального компьютера. Модуль, о котором рассказывалось в статье можно применить для охлаждения множества электрических приборов.

 

Александр Италов

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Проверочный код *

Разработка сайта: cryptonic