Как контролировать скорость вращения вентилятора на компьютерах с Windows
Обычно шум вентилятора ЦП слышен при перезагрузке компьютера (жужжащий звук, который вы, возможно, слышали при запуске), и по окончании процесса запуска звук уменьшается. Назначение вентиляторов на вашем процессоре — отвод тепла, которое ваш процессор может выделять во время выполнения процесса. Возможно, вы почувствовали, что ваш компьютер нагревается, когда на нем установлено множество окон и приложений, и впоследствии он через некоторое время остывает; это фанаты в игре. В этой статье мы обсудим, как вы можете контролировать скорость вентиляторов процессора в Windows.
Интеллектуальный многоканальный контроллер вентиляторов охлаждения для ПК. Часть 1 — Схемотехническое решение
В статье мы рассмотрим конструкцию на микроконтроллере, которая позволит в автоматическом режиме регулировать скорость вращения вентиляторов охлаждения персонального компьютера. Управление осуществляется на основании данных о температуре, которая также измеряется устройством при помощи датчиков внутри корпуса компьютера. При управлении учитываются пользовательские настройки.
Автоматическое управление скоростью вентиляторов охлаждения позволяет значительно снизить создаваемый ими шум. Любой человек, имеющий «шумный» компьютер, а это особенно касается медиа-центров, например в гостиной комнате, сразу заметит преимущества от использования данного устройства. При низкой температуре вентиляторы вращаются очень медленно, скорость вращения повышается по мере необходимости.
Устройство достаточно функционально, но при этом несложно в использовании и конфигурировании. Настройка основных параметров осуществляется в программе на ПК с графическим пользовательским интерфейсом. Кроме того, после настройки контроллер может функционировать как автономное устройство без связи с ПК, что позволит применить его не только для управления вентиляторами охлаждения ПК. Все настройки после конфи-гурирования хранятся в микроконтроллере.
Отличительные особенности:
- Конфигурируемое управление скоростью вращения вентиляторов на основе данных о температуре;
- Поддержка управления максимально восемью вентиляторами, измерение температуры в четырех отдельных каналах;
- Возможность управления вентиляторами различного типа.
- USB интерфейс и программа для Windows для конфигурирования и мониторинга;
- Звуковое оповещение при отказе вентилятора или датчика;
- Возможность автономной работы контроллера после конфигурирования; все настройки хранит микроконтроллер PIC.
Принципиальная схема и конструкция контроллера
Основой схемы является микросхема Microchip PIC18F2550 – высокопроизводительный Flash-микроконтроллер с USB интерфейсом. Микроконтроллер выполняет задачу измерения температуры по 4 каналам и осуществляет управление преобразователями напряжения. Регулировка скорости вращения вентиляторов осуществляется посредством изменения выходного напряжения преобразователей. Питание на схему контроллера подается от блока питания ПК, используются напряжения +5 В и +12 В.
 Кликните для увеличения |
| Принципиальная схема контроллера вентиляторов охлаждения |
В контроллере используются 4 схемы понижающих преобразователей напряжения (Buck Converter). Микро-контроллер генерирует последовательность импульсов на каждом выходе (порты RA4, RA5, RC7, RC8), отдельно для каждого преобразователя, и, варьируя шириной импульсов, может изменять выходное напряжение. В нашем случае частота импульсов равна 2.5 кГц, а ширина импульсов изменяется от 0 до 170 мкс, что дает изменение выходного напряжения от 0 В до 12 В. Четыре понижающих преобразователя построены на базе микросхемы 8-канального линейного драйвера IC2 UDN2981A и 4-х дросселей, имеющих индуктивность 100 мкГн. Для организации одного канала преобразователя используются два канала драйвера со своими диодами (диод является обязательным условием при построении данного понижающего преобразователя).
К выходам преобразователей напряжения, как видно на схеме, подключено по паре разъемов различных типов. Таким образом, возможно подключение до 8 вентиляторов. Каждый преобразователь напряжения в схеме управляется независимо, с различными характеристиками управления, и рассчитан на нагрузку до 250 мА. Вентиляторы охлаждения, применяемые в системных блоках компьютеров, потребляют менее 120 мА, что позволяет подключать на один выходной канал два вентилятора. Однако перед подключением вентиляторов к контроллеру необходимо убедится в выполнении данного условия.
Для измерения температуры применяются аналоговые датчики LM335, обозначенные на схеме Датчик A – Датчик D, подключаемые к портам микроконтроллера RA0 – RA3, соответственно. Прецизионный датчик температуры LM335 – это недорогой термочувствительный элемент с диапазоном измерений от –40°C до +100°C и точностью 1 °C. Фактически, LM335 – это стабилитрон с нормированным Температурным Коэффициентом Напряжения (ТКU =10 мВ/K). Т.е. изменение температуры датчика на 1 градус ведет к изменению напряжения на 10 мВ.
Остальные компоненты в окружении микроконтроллера стандартны. Кварцевый резонатор 20 МГц исполь-зуется для тактирования микроконтроллера, звуковой излучатель – для оповещения о неполадках датчиков или вентиляторов. Разъем USB подключен непосредственно к микроконтроллеру, т.к. он имеет встроенный USB трансивер. Напряжение +5 В от USB интерфейса, когда кабель USB подключен к контроллеру, поступает на вывод 1 микроконтроллера и используется для старта процесса коммуникации по интерфейсу USB.
Контроллер собран на односторонней печатной плате с размерами 100 × 80 мм с учетом установки в 3½” отсек для дисковода. Пользователи могут самостоятельно разработать печатную плату, в соответствии со своими нуждами и возможностями.
 |
| Расположение элементов на печатной плате контроллера вентиляторов охлаждения |
Контроллер рассчитан на управление вентиляторами охлаждения системного блока, однако его можно при-менить для управления вентиляторами охлаждения процессора, видеокарты. В таком случае необходимо использовать датчики температуры, закрепленные на соответствующих радиаторах охлаждения (обязательно с использованием термопасты).
 |
| Вариант расположения контроллера внутри системного блока |
Контроллер можно использовать также для управления вентилятором охлаждения блока питания, но следует помнить, что это опасно, так как многие элементы в блоке питания находятся под напряжением сети.
Загрузки
Прнципиальная схема (jpg, Eagle), рисунки печатной платы (png, Eagle), список компонентов (pdf) – скачать
Часть 2 – Детальное описание узлов, подключение вентиляторов и датчиков температуры
Перевод: Vadim по заказу РадиоЛоцман
Для комментирования материалов с сайта и получения полного доступа к нашему форуму Вам необходимо зарегистрироваться.
ВИДЕО
Каталоги ссылок на Алиэкспресс на этом сайте:
Стараюсь оставлять ссылки только на проверенные крупные магазины, из которых заказываю сам. Также по первые ссылки ведут по возможности на минимальное количество магазинов, чтобы минимально платить за доставку. Если какие-то ссылки не работают, можно поискать аналогичную железку в каталоге Ардуино модулей . Также проект можно попробовать собрать из компонентов моего набора GyverKIT .
Управление кулером видеокарты
Для управления скоростями вращения кулеров видеокарты можно использовать соответствующий инструмент драйвера устройства либо специализирующиеся на этом сторонние программы. Нас интересуют последние, т.к. они обычно не привязаны к видеокартам определенного производителя (хотя встречаются и такие). Самая известная утилита из этого разряда — MSI Afterburner. С ней и будем работать.
И тут все предельно просто:
- Запускаем программу MSI Afterburner от имени администратора.
- Нужные нам инструменты регулировки находятся левом нижнем углу в блоке «Fan». По умолчанию опция автоматического управления скоростью вращения вентиляторов работает в автоматическом режиме. Потому первым делом ее нужно переключить в режим ручного управления, для чего нужно отжать две кнопки — «Авто» (та, что с буквой «А») и «Определяется пользователем» (с изображением человечка):
- Сразу после этого разблокируется ползунок «Fan Speed», что находится над кнопками. Перемещая его туда-сюда, можно задать требуемую скорость вращения кулера видеокарты в процентах.
Как и в случае с программой SpeedFan, в MSI Afterburner также можно автоматизировать функцию управления скоростью вращения кулера от видеокарты. Это то же самое, что и оставить зажатой кнопку «Авто», только пользователь сам задает скорость вращения вентилятора при нагреве видеокарты до определенной температуры.
Топ-5. Akasa AK-FC-06U3BK
Данная модель получила малогабаритный корпус, рассчитанный под монтаж в отсеках на 3.5 дюйма, что позволяет использовать контроллер вентиляторов в компактных системных блоках ПК
- Средняя цена: 1799 руб.
- Страна: Тайвань
- Кол-во линий управления: 3
- Тип управления: ручной, механический
- Тип разъемов питания: 1x 4 pin Molex/3x 3-pin
- Измерение параметров: Нет
Достаточно бюджетный реобас для игровых ПК начального уровня. Имеет три линии контроля скорости вращения вентиляторов, но без возможности измерения оборотов и температуры, т.е. настройку придется выполнять «на глаз». Регулировка осуществляется через отдельные «крутилки», что позволяет выборочно глушить или ускорять нужные вентиляторы, обеспечивая компьютеру ровно столько охлаждающего воздушного потока, сколько требуется под конкретную задачу. Есть и скромный дополнительный функционал, выраженный двумя портами USB 3.0 для флешек или внешних жестких дисков. Добавим, что эта модель монтируется в 3.5-дюймовые отсеки, что позволяет использовать ее в самых компактных корпусах. Кроме того, пользователи отмечают склонность гаджета к перегреву и говорят о недостатке диапазона регулировки оборотов в сторону уменьшения.
- Компактный форм-фактор на 3.5 дюйма
- Легкость монтажа и настройки
- Три отдельные линии контроля вентиляторов
- Доступная цена
- Простой функционал управления
- Минимум дополнительных опций
- Узкий диапазон регулировки оборотов
- Всего 12 месяцев заводской гарантии
- Возможен перегрев при длительной работе
Схема самодельного ШИМ контроллера кулера
Основной выход PWM подключен к силовому транзистору (T1) для управления нагрузкой 12 В. Как видите, дополнительный инвертированный выход ШИМ также доступен для других целей. На самом деле столь мощный транзистор TIP41C (T1) в этой конструкции немного излишний, можете выбрать другой.
При экспериментах использовалась эта схема для «линейного» управления напряжением 2-проводного вентилятора 12V BLDC, и она работала отлично.
Шестиэлементный триггер Шмитта CD 40106 является основой этого проекта. Микросхема недорогая и будет работать в широком диапазоне напряжений.
CD4016 (CD4016B / CD40106BE) содержит шесть инверторов, которые можно использовать для создания простых генераторов сигналов прямоугольной формы с одним резистором и конденсатором. Вход подключен к конденсатору, который идет на землю, а резистор идет от выхода. С помощью одного потенциометра и двух диодов можно изменить рабочий цикл или ширину импульса прямоугольной формы. Потенциометр изменяет способ прохождения обратной связи через два диода, что приводит к асимметричным колебаниям.
Представленная простая конструкция может использоваться для управления различными типами вентиляторов и ламп (в том числе светодиодных). Генератор прямоугольных сигналов CD40106 генерирует управляющий ШИМ на основе частоты и рабочего цикла, установленных соответствующими компонентами синхронизации RC. Конечный выходной сигнал может в дальнейшем использоваться разными способами, при условии что он настроен правильно для предлагаемого устройства.
