Ujarzmić wiatraki

Przynajmniej niektóre wentylatory chłodzące podzespoły peceta można trochę wyciszyć. Pokazujemy, w jaki sposób programowo sterować prędkością wiatraczków

Ilość ciepła wydzielanego przez większość komputerowych podzespołów ściśle zależy od obciążenia maszyny. Procesor czy karta graficzna rozgrzewają się silnie po uruchomieniu jakiejś gry. Wtedy wydajne chłodzenie jest po prostu konieczne i musimy się pogodzić z tym, że pecet bardzo hałasuje.

Kiedy jednak przeglądamy strony internetowe lub zajmujemy się pracą biurową, obciążenie systemu sięga zwykle tylko kilku procent, a ilość ciepła wydzielanego przez podzespoły spada radykalnie. Wyjące na pełnych obrotach wentylatory przestają być potrzebne – warto więc mieć możliwość wyłączenia śmigiełek albo zmniejszenia ich prędkości obrotowej.

Spróbujemy skonstruować układ sterowania wentylatorami. Pamiętajmy jednak, że na całkowite ich wyłączanie możemy sobie pozwolić tylko w przypadku coolerów mniej istotnych dla pracy komputera. Wiatraczki zainstalowane na kluczowych podzespołach (procesor, karta graficzna, zasilacz…) powinny pracować stale, gdyż brak przepływu powietrza może doprowadzić do przegrzewania się elementów. Wypadnie zatem wypracować kompromis między hałasem a wydajnością chłodzenia i tylko zmniejszyć prędkość obrotową wiatraczków, bacznie obserwując temperatury w programach monitorujących czujniki płyty głównej.

Jak tym kręcić?

Układ regulatora obrotów może przybrać najrozmaitsze postaci. Przy standardowym napięciu zasilającym (12 V) wiatraczek rozpędza się do nominalnej, przewidzianej przez producenta prędkości obrotowej. Kiedy jednak napięcie obniżymy, będzie kręcił się wolniej. Oczywiście nie możemy obniżać napięcia w nieskończoność. Testy praktyczne wykazały, iż klasyczne, dwunastowoltowe wentylatory pracują poprawnie do ok. 5 V – poniżej tego napięcia już się zatrzymują. Nasze zadanie jest więc proste – trzeba zbudować regulator napięcia w zakresie od 5 do 12 V, co pozwoli na dobranie pożądanej prędkości obrotowej.

Najprostszym rozwiązaniem problemu jest zastosowanie zwyczajnego rezystora włączonego szeregowo z wentylatorem. W ten sposób łatwo uzyskamy potrzebne nam mniejsze napięcie. Zamiast rezystora możliwe jest też zastosowanie szeregowo włączonych diod prostowniczych. Na każdej z nich napięcie zasilające obniży się o ok. 0,7 V, za pomocą kilku elementów obniżymy więc zasilanie wiatraczka do wymaganego poziomu.

Montując przełącznik zwierający rezystor lub diody, uzyskamy możliwość skokowej regulacji napięcia zasilającego wentylator. Przy rozwartym przełączniku prąd do wiatraczka popłynie przez diody lub rezystor i jego szybkość obrotowa się zmniejszy. Zwierając przełącznik, przywrócimy pierwotne zasilanie i pełną prędkość obrotową, a więc i maksymalne chłodzenie.

Jeśli nie wystarczy nam skokowa regulacja obrotów, wypadnie zbudować układ pozwalający na płynną zmianę napięcia zasilania. Najłatwiej jest zastosować potencjometr i włączyć go do obwodu jak zwykły rezystor.

Gdy i taka prosta regulacja jest niewystarczająca, sięgamy po elektroniczny stabilizator napięcia. Nie, nie chodzi wcale o jakiś skomplikowany układ. Wystarczy wlutowany „w pająku” regulowany, scalony stabilizator napięcia (np. LM317T), miniaturowy potencjometr i dwa rezystory. To wszystko! Szczegóły dotyczące budowy i praktycznego wykonania tego układziku (oraz innych regulatorów) opisałem w ramce „Najprostsze metody regulacji prędkości wentylatorów”na $(LC71424:na s.158)$ .

Lepiej programowo

Jeśli zdecydujemy się na zbudowanie nieco bardziej skomplikowanego układu elektronicznego, to w zamian za nasz wysiłek i ok. 20 zł (koszt podzespołów) będziemy regulowali prędkość obrotów czterech wentylatorów za pomocą okienkowego programu.

I tak dostosujemy obroty wiatraczków do aktualnych potrzeb. Jak się zabrać za realizację takiego zadania? Jedno z możliwych rozwiązań przedstawia powyższy schemat.

Użytkownik, zmieniając ustawienia programu kontrolnego, generuje sygnały sterujące. Po uformowaniu odpowiednich ciągów bitowych są one wysyłane do wskazanego portu szeregowego i dalej do naszego interfejsu. Tam, po przejściu przez wstępną obróbkę w układzie 74HCT14, trafiają one do pełniącego rolę pamięci rejestru przesuwnego z zatrzaskiem (4094). Dysponuje on ośmioma wyjściami, z których każde może przyjąć stan 0 lub 1. Ponieważ zamierzamy zarządzać czterema wentylatorami, na każde ze śmigiełek przypadną nam po dwa bity. To wprawdzie niewiele – będą dostępne tylko cztery stany (kombinacje 00, 01, 10 i 11) – ale do sterowania wentylatorami w zupełności wystarczy.

Ale jak za pomocą dwubitowej linii cyfrowej sterować napięciem zasilającym wiatraczek? Podchodząc do sprawy profesjonalnie, trzeba by użyć przetwornika cyfrowo-analogowego. I tak zrobimy. Rolę przetwornika pełnić będą dwa tranzystory załączające rezystory umieszczone w ich obwodach kolektorowych. Pozwolą nam one skokowo zmieniać rezystancję wyjściową układu. Od zmian rezystancji już bardzo blisko do kontrolowania napięcia – po raz kolejny pomoże nam tani, regulowany stabilizator LM317T. Włączając nasz „zmienny rezystor” w jego obwód sterowania, dostaniemy do ręki możliwość regulacji napięcia wyjściowego ze stabilizatora.

Kiedy zastosujemy rezystory o podanych na schemacie wartościach, uzyskamy napięcia: 5, 7, 9 i 11 V. Obciążalność prądowa układu jest rzędu 1 A. Gdyby zaszła konieczność zmiany zakresu napięć, to wypadnie nieco skorygować (np. o 100 W ) wartości rezystorów kolektorowych (1,2 kW i 1,6 kW). Wystarczy pamiętać, że mniejszy opór to mniejsze napięcie wyjściowe.

0
Zamknij

Choć staramy się je ograniczać, wykorzystujemy mechanizmy takie jak ciasteczka, które pozwalają naszym partnerom na śledzenie Twojego zachowania w sieci. Dowiedz się więcej.