0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Регулировка частоты вращения вентилятора охлаждения

Введение

Компактные электрические вентиляторы, благодаря невысокой цене, используются для охлаждения оборудования уже больше полувека. Тем не менее только в последние годы технологии управления вентиляторами стали значительно развиваться. В этой статье описано как и почему это развитие имело место быть и предложены некоторые полезные решения для разработчиков.

Тепловыделение и охлаждение

Один из трендов электроники — это создание компактных устройств, обладающих богатой функциональностью. Поэтому большинство электронных компонентов приобретают все меньшие размеры. Один из очевидных примеров — современные ноутбуки. Толщина и вес ноутбуков значительно уменьшается, но потребляемая мощность остается прежней или увеличивается. Другой пример — проекционные системы и телевизионные ресиверы.

В ноутбуках большая часть тепла выделяется процессором, в проекторе — источником света. Это тепло необходимо бесшумно и эффективно удалять из системы. Самый тихий способ избавления от тепла — это использование пассивных охлаждающих компонентов, таких как радиаторы или тепловые трубки. Однако для многих популярных пользовательских устройств такой способ неэффективен и дорог.

Другой способ удаления тепла — это активное охлаждение с использованием вентиляторов, создающих поток воздуха вокруг нагревающихся компонентов. Однако вентилятор являются источником шума и, кроме того, увеличивает суммарное энергопотребление устройства, что может быть критично при питании от аккумулятора. Также добавление вентилятора увеличивает количество механических компонентов в системе, что отрицательно сказывается на надежности изделия.

Контроль скорости вращения вентилятора позволяет уменьшить описанные недостатки. Поскольку запуск вентилятора на меньших оборотах снижает шум и энергопотребление и увеличивает срок его службы.

Существует несколько типов вентиляторов и способов их контроля. Один из вариантов классификации вентиляторов может быть таким:

1. 2-х проводные вентиляторы
2. 3-х проводные вентиляторы
3. 4-х проводные вентиляторы

Методы управления вентиляторами, обсуждаемые в этой статье, такие:

1. управление отсутствует
2. on/ff управление
3. линейное управление
4. низкочастотная широтно-импульсная модуляция (ШИМ, PWM)
5. высокочастотное управление

Типы вентиляторов

2-х проводные вентиляторы имеют только выводы питания — плюс и земля. В 3-х проводных вентиляторах добавляется тахометрический выход. На этом выходе присутствует сигнал, частота которого пропорциональна скорости вращения вентилятора. 4-х проводные вентиляторы, помимо выводов питания и тахометрического выхода, имеют вход управления. На этот вход подается ШИМ сигнал и ширина импульса этого сигнала определяет скорость вращения вентилятора.

2-х проводными вентиляторами можно управлять регулируя напряжение питания или скважность ШИМ сигнала. Однако без тахометрического сигнала невозможно понять на сколько быстро вентилятор вращается. Такая форма управления скоростью вращения вентилятора называется открытым контуром (open-loop).

3-х проводными вентиляторами можно управлять аналогичным образом, но в этом случае у нас есть обратная связь. Можно анализировать тахосигнал и устанавливать требуемую скорость. Такая форма управления называется закрытым контуром (closed-loop).

Если управлять вентилятором регулируя напряжение питания, тахосигнал будет иметь форму меандра. И в этом случае тахосигнал будет всегда валидным, пока на вентиляторе есть напряжение. Такой сигнал показан на рисунке 1 (ideal tach).

При управлении вентилятором с помощью ШИМ — ситуация сложнее. Тахометрический выход вентилятора обычно представляет собой открытый коллектор. Поэтому тахосигнал будет валидным только при наличии напряжения на вентиляторе (on фаза ШИМ сигнала), а при отсутствии (off фаза) он будет подтягиваться к высокому логическому уровню. Таким образом тахосигнал становится «порубленным» управляющим ШИМ сигналом и по нему уже нельзя достоверно определять скорость вращения. Этот сигнал показан на рисунке 1 (tach).

Читайте так же:
Регулировка схождения колес переднеприводных авто

Рисунок 1. Идеальный тахосигнал и тахосигнал при внешнем ШИМ управлении.

Для решения данной проблемы, необходимо периодически включать вентилятор на такой отрезок времени, который позволит получить несколько достоверных циклов тахосигнала. Такой подход реализован в некоторых контроллерах фирмы Analog Device, например в ADM1031 и ADT7460.

4-х проводные вентиляторы имеют ШИМ вход, который управляет коммутацией обмоток вентилятора к плюсовой шине источника питания. Такая схема управления не портит тахосигнал, в отличии от стандартной, где используется внешний ключ и коммутируется отрицательная шина. Переключение обмоток вентилятора создает коммутационный шум. Чтобы «сдвинуть» этот шум за пределы звукового диапазона частоту ШИМ сигнала обычно выбирают больше 20 кГц.

Еще одно преимущество 4-х проводных вентиляторов — это возможность задания низкой скорости вращения — до 10% от максимальной скорости. На рисунке 2 показана разница между 3-х и 4-х проводными вентиляторами.

Рисунок 2. 3-х и 4-х проводные вентиляторы

Управление вентилятором

Управление отсутствует

Простейший метод управления вентилятором — отсутствие какого-либо управления вообще. Вентилятор просто запускается на максимальной скорости и работает все время. Преимущества такого управления — гарантированное стабильное охлаждение и очень простые внешние цепи. Недостатки — уменьшение срока службы вентилятора, максимальное энергопотребление, даже когда охлаждение не требуется, и непрерывный шум.

On/off управление

Следующий простейший метод управления — термостатический или on/off. В этом случае вентилятор включается только тогда, когда требуется охлаждение. Условие включения вентилятора устанавливает пользователь, обычно это какое-то пороговое значение температуры.

Подходящий датчик для on/off управления — это ADM1032. Он имеет выход THERM, который управляется внутренним компаратором. В нормальном состоянии на этом выходе высокий логический уровень, а при превышении порогового температурного значения он переключается на низкий. На рисунке 3 показан пример цепи с использованием ADM1032.

Рисунок 3. Пример on/off управления

Недостаток on/off контроля — это его ограниченность. При включении вентилятора, он запускается на максимальной скорости вращения и создает шум. При выключении он полностью останавливается и шум тоже прекращается. Это очень заметно на слух, поэтому с точки зрения комфорта такой способ управления далеко не оптимальный.

Линейное управление

При линейном управлении скорость вращения вентилятора изменяется за счет изменения напряжения питания. Для получения низких оборотов напряжение уменьшается, для получения высоких увеличивается. Конечно, есть определенные границы изменения напряжения питания.

Рассмотрим, например, вентилятор на 12 вольт. Для запуска ему требуется не меньше 7 В и при этом напряжении он, вероятно, будет вращаться с половинной скоростью от своего максимального значения. Когда вентилятор запущен, для поддержания вращения требуется уже меньшее напряжение. Чтобы замедлить вентилятор, мы можем понижать напряжение питание, но до определенного предела, допустим, до 4-х вольт, после чего вентилятор остановится. Эти значения будут отличаться в зависимости от производителя, модели вентилятора и конкретного экземпляра.

5-и вольтовые вентиляторы позволяют регулировать скорость вращения в еще меньшем диапазоне, поскольку их стартовое напряжение близко к 5 В. Это принципиальный недостаток данного метода.

Линейное управление вентилятором можно реализовать на микросхеме ADM1028. Она имеет управляющий аналоговый выход, интерфейс для подключения диодного температурного датчика, который обычно используется в процессорах и ПЛИС, и работает от напряжения 3 — 5.5 В. На рисунке 4 показан пример схемы для реализации линейного управления. Микросхема ADM1028 подключается ко входу DAC.

Читайте так же:
Регулировка карбюратора stihl 210

Рисунок 4. Схема для реализации линейного управления 12-и вольтового вентилятора

Линейный метод управления тише, чем предыдущие. Однако, как вы могли заметить, он обеспечивает маленький диапазон регулировки скорости вращения вентилятора. 12-и вольтовые вентиляторы при напряжении питания от 7 до 12 В, позволяют устанавливать скорость вращения от 1/2 от максимума до максимальной. 5-и вольтовые вентиляторы при запуске от 3,5 — 4 В, вращаются практически с максимальной скоростью и диапазон регулирования у них еще меньше. Кроме того, линейный метод регулирования не оптимален с точки зрения энергопотребления, потому что снижение напряжения питания вентилятора выполняется за счет рассеяния мощности на транзисторе (смотри рисунок 4). И последний недостаток — относительная дороговизна схемы управления.

ШИМ управление

Наиболее популярный метод управления скоростью вращения вентилятора — это ШИМ управление. При таком методе управления вентилятор подключается к минусой шине питания через ключ, а на управляющий вход ключа подается ШИМ сигнал. В данном случае к вентилятору всегда приложено либо нулевое, либо рабочее напряжение питания и не возникает таких энергопотерь, как при линейном методе управления. На рисунке 5 показана типовая схема реализующая ШИМ управление.

Рисунок 5. ШИМ управление.

Преимущество данного метода управления — простота реализации, дешевизна, эффективность и широкий диапазон регулирования скорости вращения. Однако недостатки у этого метода тоже есть.

Один из недостатков ШИМ управления — это «порча» тахосигнала. Этот недостаток можно устранить, используя так называемую pulse stretching технику, то есть удлиняя импульс ШИМ сигнала на несколько периодов тахосигнала. Конечно, при этом скорость вращения вентилятора может немного увеличится. На рисунке 6 показан пример.

Рисунок 6. Удлинение импульса для получения информации о скорости вращения.

Другой недостаток ШИМ управления — это коммутационный шум. Во-первых коммутация индуктивной нагрузки вызывает появление помех в цепях питания, во-вторых может возникать акустический шум — пищание, жужжание. Электрические шумы подавляют фильтрами, а для борьбы с акустический шумом частоту ШИМ сигнала поднимают до 20 кГц.

Также стоит снова упомянуть о 4-х проводных вентиляторах, в которых схема управления уже встроена. В таких вентиляторах коммутируется плюсовая шина питания, что помогает избежать проблем с тахосигналом. Одна из микросхем, предназначенных для реализации ШИМ управления 4-х проводными вентиляторами, — это ADT7467. Условная схема приведена на рисунке 7.

Рисунок 7. Схема ШИМ управления 4-х проводным вентилятором

Заключение

Подводя итоги можно сказать, что наиболее предпочтительный метод управления вентилятором — это высокочастотное ШИМ управление, реализованное в 4-х проводных вентиляторах. При таком управлении отсутствует акустический шум, значительные энергопотери и проблемы с тахосигналом. Кроме того, он позволяет менять скорость вращения вентилятора в широком диапазоне. Схема ШИМ управления с коммутацией отрицательной шины обладает практически теми же достоинствами и является более дешевой, но портит тахосигнал.

Настройка скорости вращения кулера на ноутбуке

Вентилятор или кулер (как его ещё называют) предназначен для охлаждения деталей компьютера, которые нагреваются в процессе работы. Однако случается так, что перегрева деталей не наблюдается, а кулер работает чересчур активно, вызывая слишком много шума. Бывает и противоположная ситуация: когда ПК греется, а вентилятор совершенно не хочет работать. В этой статье разберёмся, как увеличить или, наоборот, уменьшить скорость вращения кулера на ноутбуке.

Регулировка скорости вращения кулера

Увеличить или уменьшить скорость вентилятора можно программным способом

Сама скорость вращения вентилятора определяется материнской платой исходя из настроек, находящихся в BIOS. Так уж получается, что не всегда эти настройки являются оптимальными, а это, в свою очередь, приводит к тому, что ноутбук либо шумит так, будто пытается взлететь, либо накаляется так, что обжечься можно. Решить эту проблему можно непосредственно в BIOS или при помощи сторонних программ. Рассмотрим все способы.

Читайте так же:
Схема для регулировки оборотов трехфазного двигателя

Настройка через BIOS может показаться не очень удобной, поскольку этот способ не всегда срабатывает так хорошо, как хотелось бы. А если нужно настроить всё вручную, на ходу и быстро, то здесь BIOS вообще не помощник. Если у вас не ноутбук, а стационарный компьютер, то кулер может быть не подключён к материнской плате, что делает настройку через BIOS вовсе невозможной.

Самый удобный вариант — использовать специальное программное обеспечение для регулировки скорости вращения вентилятора. Подобных программных продуктов хватает, даже есть из чего выбрать.

Простая, хорошая, а главное, бесплатная программа Speedfan отлично решает поставленную задачу, в статье детальнее разберём именно эту утилиту из-за её удобства и популярности. Её интерфейс достаточно прост для понимания, а потому даже отсутствие русификации вряд ли создаст какие-либо сложности при работе с ней.

Установка Speedfan стандартная, останавливаться на ней не будем. Сразу после инсталляции, утилита соберёт всю необходимую информацию об установленных на компьютере вентиляторах и покажет её вам в виде списка.

Главное окно утилиты Speedfan

Красным выделены области, на которые следует обратить внимание. В верхнем блоке указана скорость вращения каждого кулера в RPM (оборотах в минуту), а в нижнем — их параметры, которые можно регулировать. Что же касается верхнего блока, то CPU Usage показывает уровень загруженности процессора (отдельная шкала для каждого ядра). Если поставить галочку на Automatic fan speed, скорость вращения будет установлена автоматически. Использовать эту функцию не рекомендуется, ввиду её неэффективности. В конце концов, программа устанавливалась не для автоматической, а именно для ручной настройки. Окно также может иметь вид:

Информация о работе вентиляторов

Если вентилятор подключён не к материнской плате, а к блоку питания, то значения не будут отображаться. В этом нет вашей вины, так было сделано по умолчанию. Если же вы хотите, чтобы параметры отображались и все кулеры определялись, вам придётся переподключить их к материнской плате.

Регулировать скорость вращения каждого вентилятора вы можете в блоке с параметрами Speed. Просто устанавливайте стрелочками значения в процентах. Крайне не рекомендуется выключать какие-либо кулеры, поскольку это может привести к перегреву и поломке ноутбука.

Регулировка скорости отдельных кулеров

В том случае, если вам неизвестно, какой именно кулер работает некорректно, нужно изменять значение скорости (Speed) для каждого, пока не заметите разницу на слух. Обратите внимание, что установленное вами значение в процентах будет постоянным, то есть не будет изменяться в зависимости от уровня загруженности.

Отдельная история — вентилятор видеокарты. Именно эта деталь ноутбука зачастую нагревается сильнее всего, а значит, правильная работа кулера здесь особенно важна. Для настройки вентилятора на видеокарте хорошо подойдёт программа MSI Afterburner. Она работает со всеми видеокартами, что делает её очень удобной. В этой утилите по умолчанию включена автоматическая настройка скорости. Эту функцию следует отключить.

С помощью ползунка установите необходимое значение скорости. На графике рядом будут отображаться все изменения в работе. Благодаря этому, вам будет удобно подобрать оптимальные настройки.

Читайте так же:
Регулировка фар основные параметры

Работы программы MSI Afterburner

В утилите MSI Afterburner имеется возможность указать скорости вращения для определённых температур. Чтобы установить эти значения, нажмите кнопку внизу Settings, перейдите в раздел «Кулер». Здесь нужно поставить галочку «Включить программный пользовательский авторежим», после чего вы можете перемещать точки на зелёной лини, устанавливая необходимые скорости для соответствующих температур.

Пошагово следуя этим советам, вы без труда сможете регулировать работу вентиляторов в компьютере. Главное, соблюдайте осторожность при настройке, чтобы не вывести из строя какие-либо комплектующие вашего ПК. Читайте, пробуйте, пишите в комментариях, насколько вам помогла статья, а также о возможных трудностях при настройке.

Как управлять работой кулера на ноутбуке

Каждый пользователь ПК должен уметь правильно настраивать систему охлаждения, чтобы в дальнейшем избежать перегрева устройства и преждевременной поломки комплектующих из-за высоких температур. Или чтобы избавиться от постороннего шума и гудения. Осуществлять контроль работы кулера можно с помощью специальных программ или настроек BIOS, именно об этом мы и поговорим в этой статье.

Настройки BIOS

Многие из известных производителей ноутбуков, таких как Asus, Acer, HP, Lenovo, Samsung сделали возможным управление кулером ноутбука из системы ввода-вывода или «BIOS». Данный способ хорош тем, что не требует установки сторонних программ, все что требуется, это:

    и открыть раздел «Power».
  1. Далее войдите в настройки «HW Monitor Configuration», в нем осуществляется настройка вентилятора.
  2. Найдите опцию со значением «Fan Speed» и выберите скорость вращения вентилятора, указывается она в процентном соотношении.
  3. После чего сохраните настройки и покиньте биос.

Хочу обратить внимание на то, что настройки могут иметь небольшие различия, в зависимости от вашей версии Bios. Не пугайтесь, в целом схема идентична.

Программа SpeedFan

Широко известная утилита, с ее помощью можно осуществлять управление вентилятором ноутбука, регулировать скоростные обороты при тех или иных температурах и отслеживать состояние жесткого диска. Еще несколько жирных плюсов – бесплатность, простой и понятный интерфейс и поддержка русского языка, так что, смело пользуйтесь.

Итак, разберем более подробно, как настроить кулер на ноутбуке используя SpeedFan:

  1. В первую очередь скачиваем, устанавливаем и запускаем приложение.
  2. После запуска во вкладке «Readings», слева мы видим информацию о скорости вращения вентилятора, справа отображается температура основных компонентов.
  3. Для регулировки кулера переходим в раздел «Configure».
  4. Открываем вкладку «Temperatures» и нажимаем по необходимому компоненту, например видеокарте «GPU».
  5. И в строке снизу, в опции «Desired» устанавливаем температурный режим (в пределах 40-44 градусов), который система охлаждения должна будет поддерживать, и жмем «ОК».

Так же во вкладке «Speeds» можно задать дополнительные параметры для изменения скорости оборотов лопастей. Здесь присутствуют всего две опции, изменяя их, вы легко измените нижние и верхние границы скоростных оборотов.

Программа Riva Tuner

Еще одно небольшое, но очень удобное приложение, предназначенное для управления и контроля работы вентилятора. Оно так же абсолютно бесплатное и подходит для любой версии Windows.

Изменить скорость вращения кулера с ее помощью достаточно легко, для этого нужно:

  1. Установить и запустить приложение.
  2. Перейти в расширенные настройки, затем в раздел «Fan».
  3. Управлять оборотами кулера можно двигая специальные ползунки (так же в процентном соотношении).
  4. Отрегулировав их, нажмите «ОК», для применения внесенных настроек.

После этого вентилятор ноутбука должен начать работать постоянно и на указанной скорости.

Программа MSI Afterburner

Профессиональная бесплатная утилита, предназначенная в первую очередь для оверлокинга (разгона) карт от компании MSI, подходит как для AMD, так и для Intel. Предоставляет нам не малые возможности, начиная от мониторинга состояния платы и регулировки напряжения на GPU вплоть до управления кулером.

Читайте так же:
Маз 6422 регулировка клапанов

Хочу заметить, что все настройки находятся на первом экране, что на мой взгляд очень удобно. Для того чтобы изменить скорость системы охлаждения, нужно в разделе «Fan Speed» передвинуть ползунок вправо.

Для автоматической регулировки предусмотрена отдельная кнопка «Auto», после ее нажатия, скорость оборотов будет изменяться в зависимости от нагрузки на видеокарту ноутбука.

Программа AMD OverDrive

Не могу обойти стороной и довольно известную утилиту от компании AMD, которая предлагает нам ряд возможностей, включая управление скоростью вентилятора, благодаря чему повысить производительность всего ноутбука.

Необходимо только:

  1. Установить и запустить утилиту.
  2. После открытия, в первом же окне перейти в раздел «Fan Control», далее во вкладку «Performance Control».
  3. Для изменения скорости необходимо передвинуть ползунки.
  4. Осталось лишь нажать «OK», чтобы внесенные изменения сохранились.

Теперь вы знаете, как должен работать вентилятор, как его правильно настраивать, управлять им и сможете самостоятельно это сделать.

Охлаждение и управление вентиляторами

В этом документе предоставлены возможности охлаждения и параметры управления вентиляторами в приложении BIOS Setup для продукции Intel® NUC. Для просмотра или изменения настроек управления системным вентилятором необходимо выполнить следующие действия:

  1. НажмитеF2 во время загрузки системы для входа в программу BIOS Setup.
  2. ВыберитеCooling (Охлаждение).

Выберите Cooling (Охлаждение)

Настройки управления системными вентиляторами в программе BIOS Setup можно изменить в соответствии с потребностями модели использования вашей системы. Доступные настройки могут различаться в зависимости от модели Intel® NUC. Определения элементов управления вентиляторами приведены в таблице ниже.

Fixed: допускает установку фиксированной скорости вентилятора без дальнейших изменений. Возможные варианты: от 20 до 100 процентов с 10-процентным приращением.
Custom: позволяет задать скорость вентилятор в зависимости от температуры процессора, минимального рабочего цикла и инкрементального увеличения рабочего цикла (см. раздел «Другие настройки управления вентилятором» ниже). Каждое значение может быть сконфигурировано.
Cool: готовая конфигурация, при которой система лучше охлаждается, но работает с более высоким уровнем шума.
Balanced: готовая конфигурация, при которой в системе обеспечивается оптимальный баланс между охлаждением и уровнем шума.
Quiet: готовая конфигурация, при которой система работает с более низким уровнем шума, но хуже охлаждается.
Fanless: скрывает все параметры настройки управления вентилятором.

Настройки Cool, Balanced и Quiet

В таблице показаны примеры настроек температуры и рабочего цикла для готовых конфигураций:

ПараметрCool (Охлаждение)Balanced (Сбалансированная)Quiet (Бесшумная)
Minimum Temperature (°C) (Минимальная температура)777981
Minimum Duty Cycle (%) (Мин. цикл нагрузки)353030
Duty Cycle Increment (%/°C) (Приращение цикла нагрузки)332

Заданные значения предназначены для обычной рабочей среды настольного ПК. Эти настройки способствуют минимизации шума вентилятора с должным охлаждением системы в нормальной рабочей среде. Настройки по умолчанию могут быть изменены в различных версиях системной BIOS, поскольку корпорация Intel продолжает их совершенствование для достижения лучшего компромисса между уровнями шума и охлаждением. Возможно, вам потребуется изменить настройки управления вентилятором, если ваша модель использования предполагает любые следующие факторы:

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector