Регулировка оборотов кулера 3 pin своими руками

Добавил пользователь Дмитрий К.
Обновлено: 18.09.2024

Существует большое количество различных радиолюбительских схем управления вентиляторами. Не вдаваясь в подробности анализа удачности того или иного технического решения, перечислю распространённые проблемы и недостатки большинства существующих схем управления:

  1. Невозможность/некорректность работы таходатчика по причине находящегося в цепи массы регулирующего элемента или импульсного питания вентилятора;
  2. Снижение эффективности системы охлаждения на больших тепловых нагрузках из-за узкого диапазона частот вращения или невозможности регулятора выдавать полное (паспортное) напряжение на вентилятор;
  3. Дополнительный акустический шум и вибрация вентилятора по причине его питания ШИ-модулированным импульсным током;
  4. Нагрев элементов регулятора, работающих в линейном режиме;
  5. Ненадёжный пуск вентилятора на малых оборотах из-за большого сопротивления в цепи питания;
  6. Сильная зависимость оборотов от количества вентиляторов, подключенных к выходу одного регулятора.

Во всех современных системных платах есть технологии понижения шума процессорного кулера. Названия разные - SmartFAN, QuietFAN и т.п. Управление этой технологией производится через BIOS. На рис. 1 на примере BIOS системной платы MSI MS-7519 (AMIBIOS) показана страница настройки параметров технологии термоконтроля.

Настраиваемыми являются следующие параметры.

Различаются три зоны регулирования оборотов вентилятора. Первая зона – ниже CPU Smart Fan Target. Скорость вращения в этой зоне определяется настройкой CPU Min FAN SPEED (%). Нужно ли вращаться вентилятору, когда температура процессора ниже 40°C – отдельный вопрос, но в данном случае мне это очень пригодилось. Об этом будет сказано отдельно.

Рабочие точки системы терморегулирования вентилятора ЦПУ разобраны в [1], и показаны на рис. 2. с моими пояснениями.

Рис. 2 Рабочие точки системы терморегулирования

Цоколёвка разъёма вентилятора приведена на рис.3. Если вентилятор не поддерживает ШИМ-управление частотой вращения, тогда контакт 4 – отсутствует. Если и таходатчика нет, тогда отсутствуют контакты 3 и 4. Положение выступов-ключей для 3х и 4х контактных вентиляторов - неизменное. Таким образом, у вентиляторов сохраняется совместимость по разъёмам.

Рис. 3 Цоколёвка разъёма вентилятора

При составлении принципиальной схемы, ход мыслей был таким:

Получилась схема, очень похожая на обычный понижающий импульсный стабилизатор, только без явной обратной связи и контроллера, роль которого в данном случае, выполняет системная плата.

Наблюдается прямо пропорциональная (при непрерывном токе дросселя) зависимость выходного напряжения схемы от заполнения сигнала управления: Uвых~12*D (Вольт), где D – коэффициент заполнения, 0..1. Потери на активных сопротивлениях для упрощения, не берутся в расчёт. Это делает регулирование предсказуемым даже без мониторинга оборотов.

Рис. 5 Принципиальная схема управления вентиляторами с питанием от разъема CPUFAN

Управление 2pin/3pin кулерами от 4pin prm разъема материнской платы.

Мудрю с системой охлаждения своего HTPC. Заметил неприятный факт, что скорость вращения вентиляторами через БИОС возможна только если тот 4-пиновый ШИМ (PWM) типа. При включении компьютера, такой вентилятор производит несколько кратковременных вращений, затем включается на полные обороты, по задумке видимо что б сдуть образовавшуюся пыль с радиатора, затем снижает обороты до установленных мною в настройках. При попытке управлять скоростью 3-пиновых вентиляторов к сожалению ничего не происходит, регулировать постоянное напряжение мать не может и они крутят всегда на полную.

Есть у меня предположение, что 4-пиновые PRM двигатели абсолютно ничем не отличаются от любых других применяемых в вентиляторах, но напряжение на него подается импульсами с изменяющейся скважностью, и если на обычный 2-х пиновых вентиль подавать напряжение таким способом - он так же будет менять обороты, и эти пульсации не повлияют на шумность его работы и вибрацию. Поправьте если я не прав. Исходя из этого предположения, я могу подключить 2-пиновый вентилятор и регулировать его обороты, используя управляющий сигнал с 4-пинового разъема и полевой транзистор, как на схеме:

Подскажите работающую грамотную схему, для моего случая. Желательно что б сохранялась относительная линейность, и хотелось бы все же ключевой режим работы двигателя перевести в линейный

Реализация идеи ШИМ управления 3-2 пин вентиляторами элементарна в реализации, для этого нам понадобится:

  • N-канальный полевой транзистор.
  • Паяльник, флюс припой.
  • Умение паять и зачищать провода.

Транзистор нужно подобрать такой чтобы сток - исток выдерживал максимальный потребляемый ток вентилятора (как правило указан на обратной стороне вентилятора), и затвор открывался полностью при напряжении ШИМ сигнала ~ 10V.

Для данных целей прекрасно подходит везде имеющийся КП 501А. Лично я выпаял транзистор с старой материнской платы, его максимальный ток Сток — Исток равен 55А поэтому мне с запасом.

Схема тоже очень проста:на затвор транзистора идёт ШИМ сигнал, на сток земля с коннектора, на исток земля с вентилятора. 12V и сигнальный провод тахометра не трогаем. Всё пайку нужно заизолировать и готовую конструкцию рекомендую запихнуть в термоусадку.

Я таким же путем из обычного разветвителя 4пин сделал необычный 4 пин разветвитель позволяющий регулировать ШИМ сигналом 2 и 3 Пин вентиляторы. При желании можно заказать печатную плату под себя, на ней сделать такую же систему, поставить несколько 3 Pin коннекторов, отдельное питание от молекса, привести с материнки ШИМ сигнал и управлять сразу несколькими 3 Pin вентилями одним ШИМ сигналом, главное чтобы транзистор выдержал.

Вентиляторы охлаждения сейчас стоят во многих бытовых приборах, будь то компьютеры, музыкальные центры, домашние кинотеатры. Они хорошо, справляются со своей задачей, охлаждают нагревающиеся элементы, однако издают при этом истошный, и весьма раздражающий шум. Особенно это критично в музыкальных центрах и домашних кинотеатрах, ведь шум вентилятора может помешать наслаждаться любимой музыкой. Производители часто экономят и подключают охлаждающие вентиляторы напрямую к питанию, от чего они вращаются всегда с максимальными оборотами, независимо от того, требуется охлаждение в данный момент, или нет. Решить эту проблему можно достаточно просто – встроить свой собственный автоматический регулятор оборотов кулера. Он будет следить за температурой радиатора и только при необходимости включать охлаждение, а если температура продолжит повышаться, регулятор увеличит обороты кулера вплоть до максимума. Кроме уменьшения шума такое устройство значительно увеличит срок службы самого вентилятора. Использовать его также можно, например, при создании самодельных мощных усилителей, блоков питания или других электронных устройств.

Схема

Схема крайне проста, содержит всего два транзистора, пару резисторов и термистор, но, тем не менее, замечательно работает. М1 на схеме – вентилятор, обороты которого будут регулироваться. Схема предназначена на использование стандартных кулеров на напряжение 12 вольт. VT1 – маломощный n-p-n транзистор, например, КТ3102Б, BC547B, КТ315Б. Здесь желательно использовать транзисторы с коэффициентом усиления 300 и больше. VT2 – мощный n-p-n транзистор, именно он коммутирует вентилятор. Можно применить недорогие отечественные КТ819, КТ829, опять же желательно выбрать транзистор с большим коэффициентом усиления. R1 – терморезистор (также его называют термистором), ключевое звено схемы. Он меняет своё сопротивление в зависимости от температуры. Сюда подойдёт любой NTС-терморезистор сопротивлением 10-200 кОм, например, отечественный ММТ-4. Номинал подстроечного резистора R2 зависит от выбора термистора, он должен быть в 1,5 – 2 раза больше. Этим резистором задаётся порог срабатывания включения вентилятора.

Изготовление регулятора

Схему можно без труда собрать навесным монтажом, а можно изготовить печатную плату, как я и сделал. Для подключения проводов питания и самого вентилятора на плате предусмотрены клеммники, а терморезистор выводится на паре проводков и крепится к радиатору. Для большей теплопроводности прикрепить его нужно, используя термопасту. Плата выполняется методом ЛУТ, ниже представлены несколько фотографий процесса.

После изготовления платы в неё, как обычно запаиваются детали, сначала мелкие, затем крупные. Стоит обратить внимание на цоколёвку транзисторов, чтобы впаять их правильно. После завершения сборки плату нужно отмыть от остатков флюса, прозвонить дорожки, убедиться в правильности монтажа.

Настройка

Теперь можно подключать к плате вентилятор и осторожно подавать питание, установив подстроечный резистор в минимальное положение (база VT1 подтянута к земле). Вентилятор при этом вращаться не должен. Затем, плавно поворачивая R2, нужно найти такой момент, когда вентилятор начнёт слегка вращаться на минимальных оборотах и повернуть подстроечник совсем чуть-чуть обратно, чтобы он перестал вращаться. Теперь можно проверять работу регулятора – достаточно приложить палец к терморезистору и вентилятор уже снова начнёт вращаться. Таким образом, когда температура радиатора равно комнатной, вентилятор не крутится, но стоит ей подняться хоть чуть-чуть, он сразу же начнёт охлаждать.

Читайте также: