Переменный резистор для кулера

Как сделать простой регулятор оборотов, скорости вращения для компьютерного вентилятора, кулера, маломощного электродвигателя постоянного тока

У некоторых владельцев частных домов и квартир возникает вопрос, как уменьшить обороты вентилятора вытяжки. Для начала разберемся, зачем это нужно. Обычно скорость вращения сокращают для уменьшения шума от прибора и экономии электроэнергии. Но стоит помнить, что подобные действия приведут к снижению производительности, что не лучшим образом отразится на микроклимате в помещении.

Если вентилятор постоянно работает на максимальной скорости, то быстро вырабатывает свой ресурс. Для продления срока эксплуатации, экономии электроэнергии и уменьшения шума устанавливают специальное оборудование, которое позволяет регулировать частоту вращения.

Разновидности регуляторов

Существует несколько разновидностей регуляторов:

1. Тиристорный контроллер используют в однофазном оборудовании. Его преимущество в дополнительной защите корпуса от перегревания.
2. Для мощных вентиляторов выбирают трансформаторный регулятор. В продаже есть однофазные и трехфазные разновидности. Основное достоинство заключается в возможности одновременной регулировки мощности сразу нескольких приборов. Еще один плюс состоит в плавном уменьшении скорости.
3. Некоторые домашние мастера используют частотные или электронные контроллеры.
4. Симисторный регулятор применяют чаще, потому что он подходит для одновременной регулировки мощности сразу нескольких моторов. Его плюс заключается в бесшумной работе.
5. Для функционирования в диапазоне от 0 до 480 Вольт подходит частотный контроллер. Его используют в комплексе с трехфазным двигателем, имеющим мощность не больше 75 тысяч Вт.

Сборка регулятора своими руками

Для самостоятельного изготовления регулятора понадобятся обычный и переменный резисторы, а также транзистор.

• Для начала базу транзистора припаивают к среднему контакту резистора переменного типа. Его коллектор прикрепляют к внешнему выходу.
• Ко второму краю резистора переменной разновидности припаивают второй обычный резистор. Мастера берут модель с сопротивлением 1 тысяча Ом.
• Второй выход резистора соединяют пайкой с транзисторным эмиттером.
• Провод, по которому происходит подача напряжения, припаивают к транзистору. Его положительный выход крепят к эмиттеру резистора переменной разновидности.
• Самодельный прибор присоединяют к вентилятору для проверки работоспособности. Для этого положительный провод устройства соединяют с проводкой, идущей от эмиттера. Кабели подачи напряжения подключают к блоку питания.
• Минусовой провод подсоединяют напрямую. Для проверки эффективности работы колесо переменного резистора крутят вручную и отслеживают изменение частоты вращения лопастей.
• Если требуется, один контроллер синхронизируют с работой сразу двух канальных вентиляторов.

Эффективность вытяжной вентиляции во многом зависит от правильного выбора канального вентиляционного оборудования. При подборе подходящей модели учитывают нормативные требования, условия эксплуатации, необходимую производительность, габариты и материал изготовления.

регулятор оборотов

в разрыв цепи +12В, как показано на рисунке.
Внимание! Если у вашего вентилятора имеется 4 вывода, и их расцветка: черный, желтый, зелёный и синий (у таких плюс питания подаётся по желтому проводу), то регулятор включается в разрыв желтого провода.

Готовый, собранный регулятор оборотов вентилятора устанавливается в любом удобном месте системного блока, например, спереди в заглушке, пятидюймового отсека, или сзади в заглушке плат расширения. Для этого сверлится отверстие, необходимого диаметра для применяемого Вами переменного резистора, далее он вставляется в него и затягивается специальной, идущей с ним в комплекте гайкой. На ось переменного резистора, можно надеть подходящую ручку, например от старой советской аппаратуры.

Стоит заметить, что если транзистор в Вашем регуляторе будет сильно нагреваться (например, при большой потребляемой мощности вентилятором кулера или если через него подключено сразу несколько вентиляторов), то его следует установить на небольшой радиатор. Радиатором может служить кусочек алюминиевой или медной пластины толщиной 2 — 3 мм, длиной 3 см и шириной 2 см. Но как показала практика, если к регулятору подключен обычный компьютерный вентилятор с потребляемым током 0.1 — 0.2 А, то в радиаторе нет необходимости, так как транзистор нагревается совсем незначительно.

Мы уже не раз на страницах журнала «Компьютерра» и сайта Ferra.ru обращались к теме шума компьютера вообще и снижения шума вентиляторов и кулеров в частности (см., например, «КТ» #381, www.ferra.ru/online/supply/5961, www.ferra.ru/online/supply/9668 и www.ferra.ru/online/supply/20793). Предлагаем вашему вниманию еще один краткий взгляд на эту проблему.

Помнится, в конце 1980-х один мой приятель жаловался, что его «Спектрум» не дает спать соседям: шаговый двигатель пятидюймового флоппи-дисковода, лежащего на столе (а где вы тогда видели «Спектрум» в корпусе?), входил в резонанс с этим самым столом и был слышен этажом ниже ничуть не хуже электродрели.

Позже уже мои соседи наслаждались воем подшипников пятидюймового двадцатимегабайтного винчестера Seagate, и его приходилось укутывать в два слоя пористой резины. Сейчас времена не те, основные компоненты компьютеров стали «тише воды, ниже травы», но для людей, работающих ночами, особенно когда остальные члены семьи уже спят, шум компьютера, как и раньше, выходит на первое место. Приходится выбирать «мягкую» клавиатуру, переключать винчестеры в Acoustic mode в ущерб производительности (звук головок, кстати, бывает очень разным: на мой изощренный слух сухой «треск» дисков от IBM или Maxtor значительно приятнее, например, «консервной банки» Seagate U-серии, но в «тихом» режиме все они практически беззвучны), воздерживаться от установки пиратских CD-ROM с огромным эксцентриситетом.

Впрочем, есть компоненты, с шумом которых приходится мириться, — это вентиляторы. Обычно их два: в блоке питания и на процессоре. И тот и другой можно заменить более тихими, но, если для процессорных кулеров можно найти хоть какие-то результаты тестов с указанием шумности, то вентилятор блока питания приходится выбирать «на глаз» или путем перебора вариантов. Единственное, что может помочь, — указанная на этикетке мощность: чем она выше, тем производительнее и, соответственно, шумнее вентилятор («на глаз» могу отметить лишь, что прямые «рубленые» лопасти издают больше шума, нежели гнутые серповидные).

В большинстве случаев создаваемый вентилятором процессорного кулера воздушный поток избыточен, особенно учитывая, что он циркулирует в замкнутом пространстве корпуса. Воздух, продуваемый через ребра радиатора, просто не успевает нагреваться. Гораздо большее значение имеет площадь поверхности и материал радиатора, плотность прилегания к кристаллу, а также температура внутри корпуса (вернее, разность температуры радиатора и воздуха); обороты же вентилятора зачастую можно снизить вдвое, при этом температура процессора возрастет лишь на вполне безопасные 3–5 градусов.

С вентиляторами блоков питания дело обстоит сложнее. Вопреки распространенному мнению, вентилятор этот охлаждает не только и не столько блок питания, сколько обеспечивает циркуляцию воздуха внутри корпуса (обычно в корпусах ATX блок питания размещен сверху, и вентилятор работает на вытяжку), которая сильно влияет на эффективность работы процессорного кулера. Здесь вмешивается еще и сам корпус: его объем и высота, размещение блока питания, наличие и расположение вентиляционных отверстий. Обладателям мощных процессоров, желающим снизить шум вентилятора блока питания, могу рекомендовать снижать его обороты, компенсируя воздушный поток установкой в нижней части корпуса дополнительного нагнетающего вентилятора (его тоже можно не «крутить на всю катушку»).

Теперь перейдем к способам снижения оборотов вентиляторов.

Один из самых простых — переключение на пониженное напряжение питания. Штатно все вентиляторы запитаны от 12 В, но большинство вполне работоспособно и при питании 5 В. Для процессорного кулера достаточно лишь извлечь наконечник среднего провода (обычно красный) из трехконтактного вентиляторного разъема и вставить его в 5-вольтовое гнездо свободной «фишки» питания (тоже красный провод). В блоке питания — перепаять красный провод вентилятора со штатного места на выход 5 В (опять же красные силовые провода). Работоспособность схемы контроля оборотов при этом сохраняется. Шум падает почти до нуля, впрочем, и обороты снижаются слишком сильно, поэтому способ годится разве что для маломощных систем.

Лучшие результаты дает переключение питания на 7 В. Надеюсь, читатели уже догадались: это разность между 5- и 12-вольтовым питанием. Выполняется аналогично первому варианту, за исключением того, что к 5-вольтовому питанию подключается не красный, а черный провод вентилятора. Недостаток — перестает работать схема контроля оборотов.

Более грамотное решение — снижение тока с помощью резистора, включенного в разрыв провода питания вентилятора. Номинал зависит от мощности вентилятора и степени снижения оборотов; для типовых кулеров применимы резисторы от 10 до 75 Ом мощностью 0,25 Вт. Подобный способ применяется не только на любительском уровне: промышленно выпускаются переходники (на фото); обычно там используется резистор 10 Ом, который снижает обороты незначительно. Недостаток такого решения — сильное ограничение пускового тока вентилятора. В один прекрасный момент забившийся пылью подшипник может не позволить ротору сдвинуться с места.

Самое же корректное, на мой взгляд, решение — включение в разрыв цепи питания вентилятора стабилитрона с напряжением стабилизации 3–6 В. Подбором типа стабилитрона можно выбрать нужные обороты, при этом сохраняется и большой пусковой ток, и работоспособность схемы контроля оборотов.

Используя подобные решения, не забывайте о программах мониторинга, контролирующих вентиляторы. Если монитор системной платы плохо совместим с низкооборотным вентилятором, обновите BIOS: большинство производителей добавили в последнее время поддержку низкооборотных кулеров.

Напоследок расскажу одну историю. Месяц назад, покупая самый дешевый привод CD-RW, я спросил продавца: что взять при равной цене — NEC или Mitsumi? И без всяких наводящих вопросов получил ответ: конечно же, Mitsumi — он тише, а скорость… да что тебе скорость?

Все, чем занимаюсь на работе: компьютеры, автоматизация, контроллеры, программирование и т.д.

Регулятор скорости вентилятора — простая схема

Предлагаемая ниже схема обеспечивает простую регулировку оборотов вентилятора без контроля оборотов. В устройстве использованы отечественные транзисторы КТ361 и КТ814. Конструктивно плата размещается непосредственно в блоке питания, на одном из радиаторов. Она имеет дополнительные посадочные места для подключения второго датчика (внешнего) и возможность добавить стабилитрон, ограничивающий минимальное напряжение, подаваемое на вентилятор.

Список необходимых радиоэлементов:

• 2 биполярных транзистора — КТ361А и КТ814А.
• Стабилитрон — 1N4736A (6.8В).
• Диод.
• Электролитический конденсатор — 10 мкФ.
• 8 резисторов — 1х300 Ом, 1х1 кОм, 1х560 Ом, 2х68 кОм, 1х2 кОм, 1х1 кОм, 1х1 МОм.
• Терморезистор — 10 кОм
• Вентилятор.

Плата регулятора скорости вентилятора:

Фото готового регулятора скорости вентилятора:

Схема подключения

С видами вентиляторов мы разобрались, теперь подключим новый. Начнём с его замены в блоке питания. Здесь всё относительно просто. Покупаем устройство того же типоразмера, устанавливаем его взамен сгоревшего. Если количество пинов в разъёмах старого и нового совпадают, по просто вставляем «вилку» в «розетку» на плате БП, соблюдая расцветку.

Если у нас на БП розетка двухконтактная, а на кулере вилка трёх- или четырёхконтактная, то подключаем её так, чтобы задействовать только провода питания. Остальные оставляем висеть в воздухе. Для примера на фото ниже показана четырёхконтактная вилка, установленная в двухконтактную розетку.

Если подключить вилку мешают элементы печатной платы, можно просто разрезать её корпус надвое, укоротив тем самым до размеров двухпинной. Точно так же поступаем, если розетка имеет три или четыре пина, а вилка вентилятора два. Просто подключаем её в соответствующие гнёзда, оставив остальные незадействованными. Само собой, в этом случае ни о какой регулировке скорости вращения и контроля оборотов речи нет, а он будет постоянно крутиться.

Важно! Чтобы не вставить вилку нового вентилятора наоборот, перед тем как отключить старый, имеет смысл записать, как она была подключена, и расцветку проводов, не забывая, что в четырёхконтактной вилке расцветка отличается от двух- и трёхконтактных.

Установка дополнительных вентиляторов

Если мы решили установить дополнительный вентиль в системный блок, то придётся найти отдельное гнездо для его подключения. Хорошо, если производители материнской платы предусмотрели этот момент и оснастили своё изделие дополнительными розетками. Обычно они трёхпинные и подписаны как CHA-FAN. На рисунке ниже материнская плата имеет два таких разъёма.

Есть и ещё один вариант — использовать разъём PWR-FAN (если он есть). Это гнездо предназначено для подключения вентилятора блока питания, но большинство современных БП имеют собственные розетки для этих целей. В эти розетки можно подключить любые типы 12-вольтовых вентиляторов, но учитывайте, что их вращение с двухпинной вилкой не будет контролироваться системой, и если он выйдет из строя, мы узнаем об этом постфактум.

Важно! Кулер с четырёхпинной вилкой, подключенный к таким разъёмам, контролироваться будет, но изменять его обороты на своё усмотрение система не сможет. Впрочем, это для корпусной модели и не нужно.

Как подключить к блоку питания напрямую

Если дополнительных розеток на материнской плате нет или они все заняты, остался последний вариант — подключить корпусный кулер напрямую к блоку питания. Наиболее удобно для этих целей использовать разъём Molex. Штатно он используется для IDE приводов, которые уже устарели, так что свободные гнёзда будут практически на любом блоке питания.

Назначение проводов такого разъёма следующее:

• чёрный — минус (общий);
• жёлтый — +12 В;
• красный — +5 В.

Поскольку все корпусные вентиляторы питаются от 12 вольт, нас будут интересовать чёрный и жёлтый провод. Если наш кулер оснащён двух- или трехконтактной вилочкой, то схема подключения будет аналогична рисунку.

Если у нас вентилятор с четырёхпинной вилкой, то подключаем его так:

Для этих целей нам понадобится вилка Molex. Купить её можно либо на разборке (могут просто подарить), либо в магазине в составе переходника. Покупаем переходник, отрезаем вилку, припаиваем к ней вентилятор — и готово.

Полезно! Если хорошо поискать, то можно сделать ещё проще — купить готовый переходник для кулера.

Снижение оборотов корпусного вентилятора

Обычно корпусные вентиляторы выполняют лишь вспомогательные функции, поэтому нередко их включают на пониженных оборотах. На качество охлаждения это влияет мало, а вот уровень шума заметно снижается. Можно, конечно, включить кулер через гасящий резистор, но это лишняя работа по расчёту его сопротивления и пайке плюс существенный расход энергии на нагрев самого резистора.

Но, используя для питания разъём Molex, можно снизить обороты, изменив просто распайку вилки. Если чёрный провод кулера подключить к красному проводу разъёма БП, то на вентилятор будет поступать 12 – 5 = 7 В. Из практики известно, что этого напряжения более чем достаточно для его надёжной работы.

Регулятор вентилятора с датчиком температуры

Как известно, вентилятор в блоках питания компьютеров формата AT вращается с неизменной частотой независимо от температуры корпусов высоковольтных транзисторов. Однако блок питания не всегда отдает в нагрузку максимальную мощность. Пик потребляемой мощности приходится на момент включения компьютера, а следующие максимумы — на время интенсивного дискового обмена.

• Как сделать управляемую плату регулятора на 1,2–35 В

Уменьшить износ вентилятора и снизить общий уровень шума, создаваемого компьютером можно, применив автоматический регулятор частоты вращения вентилятора, схема которого показана на рисунке. Датчиком температуры служат германиевые диоды VD1–VD4, включенные в обратном направлении в цепь базы составного транзистора VT1VT2. Выбор в качестве датчика диодов обусловлен тем, что зависимость обратного тока от температуры имеет более выраженный характер, чем аналогичная зависимость сопротивления терморезисторов. Кроме того, стеклянный корпус указанных диодов позволяет обойтись без каких-либо диэлектрических прокладок при установке на теплоотводе транзисторов блока питания.

Необходимые радиодетали:

• 2 биполярных транзистора (VT1, VT2) — КТ315Б и КТ815А соответственно.
• 4 диода (VD1-VD4) — Д9Б.
• 2 резистора (R1, R2) — 2 кОм и 75 кОм (подбор) соответственно.
• Вентилятор (M1).

Следует отметить, что число диодов датчика температуры зависит от статического коэффициента передачи тока составного транзистора VT1, VT2. Если при указанном на схеме сопротивлении резистора R2, комнатной температуре и включенном питании крыльчатка вентилятора неподвижна, число диодов следует увеличить.

Необходимо добиться того, чтобы после подачи напряжения питания она уверенно начинала вращаться с небольшой частотой. Естественно, если при четырех диодах датчика частота вращения окажется значительно больше требуемой, число диодов следует уменьшить.

Устройство монтируют в корпусе блока питания. Одноименные выводы диодов VD1-VD4 спаивают вместе, расположив их корпусы в одной плоскости вплотную друг к другу. Полученный блок приклеивают клеем БФ-2 (или любым другим термостойким, например, эпоксидным) к теплоотводу высоковольтных транзисторов с обратной стороны. Транзистор VT2 с припаянными к его выводам резисторами R1, R2 и транзистором VT1 устанавливают выводом эмиттера в отверстие «-cooler» платы блока питания.

Налаживание устройства сводится к подбору резистора R2. Временно заменив его переменным (100–150 кОм), подбирают такое сопротивление введенной части, чтобы при номинальной нагрузке (теплоотводы транзисторов блока питания теплые наощупь) вентилятор вращался с небольшой частотой. Во избежание поражения электрическим током (теплоотводы находятся под высоким напряжением!) «измерять» температуру наощупь можно, только выключив компьютер. При правильно отлаженном устройстве вентилятор должен запускаться не сразу после включения компьютера, а спустя 2–3 мин после прогрева транзисторов блока питания.

Функции и основные характеристики

Ток нагрузки одноканального (фото. 1) и двухканального (фото. 2) регуляторов не превышает 1,5 А. Поэтому для повышения нагрузочной способности производят замену транзистора КТ815А на КТ972А. Нумерация выводов для этих транзисторов совпадает (э-к-б). Но модель КТ972А работоспособна с токами до 4А.

Устройство управляет одним мотором, питание осуществляется от напряжения в диапазоне от 2 до 12 вольт.

Конструкция устройства

Основные элементы конструкции регулятора представлены на фото. 3. Устройство состоит из пяти компонентов: два резистор переменного сопротивления с сопротивлением 10 кОм (№1) и 1 кОм (№2), транзистор модели КТ815А (№3), пара двухсекционных винтовых клеммника на выход для подключения мотора (№4) и вход для подключения батарейки (№5).

Примечание 1. Установка винтовых клеммников не обязательна. С помощью тонкого монтажного многожильного провода можно подключить мотор и источник питания напрямую.

Принцип работы

Порядок работы регулятора мотора описывает электросхема (рис. 1). С учетом полярности на разъем ХТ1 подают постоянное напряжение. Лампочку или мотор подключают к разъему ХТ2. На входе включают переменный резистор R1, вращение его ручки изменяет потенциал на среднем выходе в противовес минусу батарейки. Через токоограничитель R2 произведено подключение среднего выхода к базовому выводу транзистора VT1. При этом транзистор включен по схеме регулярного тока. Положительный потенциал на базовом выходе увеличивается при перемещении вверх среднего вывода от плавного вращения ручки переменного резистора. Происходит увеличение тока, которое обусловлено снижением сопротивления перехода коллектор-эмитттер в транзисторе VT1. Потенциал будет уменьшаться, если ситуация будет обратной.

Материалы и детали

Необходима печатная плата размером 20х30 мм, изготовленная из фольгированного с одной стороны листа стеклотекстолита (допустимая толщина 1-1,5 мм). В таблице 1 приведен список радиокомпонентов.

Примечание 2. Необходимый для устройства переменный резистор может быть любого производства, важно соблюсти для него значения сопротивления тока указанные в таблице 1.

Примечание 3 . Для регулировки токов выше 1,5А транзистор КТ815Г заменяют на более мощный КТ972А (с максимальным током 4А). При этом рисунок печатной платы менять не требуется, так как распределение выводов у обоих транзисторов идентично.

Процесс сборки

Для дальнейшей работы нужно скачать архивный файл, размещенный в конце статьи, разархивировать его и распечатать. На глянцевой бумаге печатают чертеж регулятора (файл ), а монтажный чертеж (файл ) – на белом листе офисной (формат А4).

Далее чертеж монтажной платы (№1 на фото. 4) наклеивают к токоведущим дорожкам на противоположной стороне печатной платы (№2 на фото. 4). Необходимо сделать отверстия (№3 на фото. 14) на монтажом чертеже в посадочных местах. Монтажный чертеж крепится к печатной плате сухим клеем, при этом отверстия должны совпадать. На фото.5 показана цоколёвка транзистора КТ815.

Вход и выход клеммников-разъемов маркируют белым цветом. Через клипсу к клеммнику подключается источник напряжения. Полностью собранный одноканальный регулятор отображен на фото. Источник питания (батарея 9 вольт) подключается на финальном этапе сборки. Теперь можно регулировать скорость вращения вала с помощью мотора, для этого нужно плавно вращать ручку регулировки переменного резистора.

Для тестирования устройства необходимо из архива распечатать чертеж диска. Далее нужно наклеить этот чертеж (№1) на плотную и тонкую картонную бумагу (№2). Затем с помощью ножниц вырезается диск (№3).

Полученную заготовку переворачивают (№1) и к центру крепят квадрат черной изоленты (№2) для лучшего сцепления поверхности вала мотора с диском. Нужно сделать отверстие (№3) как указано на изображении. Затем диск устанавливают на вал мотора и можно приступать к испытаниям. Одноканальный регулятор мотора готов!