Тахометр кулера что это
Контроль вращения кулера
Это своего рода изобретение (то бишь я сам догадался так сделать и нигде пока больше не видел).
Тахометр кулера это своего рода кнопка: кулер вращается, она замыкается и размыкается. По числу таких замыканий/размыканий мать определяет скорость вращения. При этом желтый провод замыкается на черный, то есть на землю.
В эту цепь можно включить светодиод с резистором. Когда кулер подключен и вращается светодиод будет мерцать. Но поскольку кулер вращается быстро, то мелькание незаметно, создается впечатление, что светодиод горит.
Это своего рода изобретение (то бишь я сам догадался так сделать и нигде пока больше не видел).
Тахометр кулера это своего рода кнопка: кулер вращается, она замыкается и размыкается. По числу таких замыканий/размыканий мать определяет скорость вращения. При этом желтый провод замыкается на черный, то есть на землю.
В эту цепь можно включить светодиод с резистором. Когда кулер подключен и вращается светодиод будет мерцать. Но поскольку кулер вращается быстро, то мелькание незаметно, создается впечатление, что светодиод горит.
очень удобно. Если питание включено, а кулер не подцеплен светодиод не горит. Для контроля остановки в принципе можно использовать, НО: если кулер застрянет в таком положении, что датчик оборотов окажется замкнут, то светодиод будет гореть. Так что на заклинивание кулера такой вариант 100% гарантии не дает, там надо чего-нибудь посложнее делать.
Как и почему необходимо управлять скоростью вращения компьютерных вентиляторов
Выделение тепла и необходимость его отвода
В последнее время тема использования интегральных схем для контроля скорости вращения вентиляторов в системах активного охлаждения компьютерных комплектующих и прочих электронных систем стала очень актуальна. Вследствие инициатив крупнейших игроков IT-рынка, вентиляторы, применяющиеся для охлаждения разнообразного оборудования более полувека, в последние годы претерпели существенные изменения. В этой статье мы рассмотрим причины и методы данного эволюционного движения.
Сегодняшний вектор развития электроники, особенно направленных на потребительский рынок устройств, задан на создание как можно более функциональных систем в минимально возможном форм-факторе. Это приводит к тому, что на одной и той же площади производители с каждым годом стараются умещать все больше транзисторов для увеличения функциональности и/или производительности чипов. Хорошим примером могут служить ноутбуки и карманные компьютеры, в которых процессорная и графическая мощь лишь возросли при уменьшении геометрических размеров и веса относительно первых представителей соответствующих классов. Естественно, освоение новых, все более тонких и совершенных технологических процессов производства помогает сдержать рост выделяемого при работе подобных полупроводниковых схем тепла, однако необходимость в его эффективном отводе полностью никуда не исчезает. Схожая ситуация возникает и с прочими устройствами, такими, например, как проекторы. Какие бы новые технологии ни внедрялись, без мощного источника света получить качественную картинку невозможно. А для стабильности работы, как и в случае с CPU/GPU и прочими микросхемами, тепло от ламп требуется отводить эффективно и, по возможности, бесшумно.
Действительно бесшумным методом отвода тепла можно считать лишь полностью пассивные системы, состоящие только из радиатора/теплотрубок. К сожалению, область применения таких СО ограничена: потолок по рассеиванию тепловой мощности этих изделий довольно низок, к тому же максимальная эффективность достигается лишь при большой площади рассеивания, а разместить достаточное количество ребер так, чтобы естественный приток воздуха их еще и равномерно омывал, бывает очень сложно, или даже невозможно. Хорошая альтернатива полностью бесшумным пассивным системам – активные кулеры, сочетающие в себе традиционные радиаторы с вентиляторами, создающими направленный воздушный поток. Однако присутствие движущихся частей означает наличие шума от работы. Кроме того, возрастает и общее энергопотребление, что может быть особенно важно при работе устройства от батареи с ограниченным зарядом. Наконец, с точки зрения надежности, добавление еще одного механического устройства несколько снижает общую отказоустойчивость.
Превращаем вентилятор в тахометр!
Сперва пришлось разломать один из вентиляторов, чтобы посмотреть топологию печатной платы. Далее в нужные точки схемы подпаял подтягивающий резистор
Затем снял крыльчатку и с помощью иглы оторвал провода обмоток двигателя
Теперь, зная топологию печатной платы, взял целый вентилятор и в интересующем участке пластмассового корпуса выпилил технологическое окно. Туда впаял SMD резистор
И залил места подключения термоклеем
Далее снял крыльчатку и скальпелем полностью удалил обмотки двигателя. Затем обратно установил крыльчатку.
Так как у меня внезапно появился тахометр из сломанного вентилятора, решил поэкспериментировать с измерением высоких скоростей вращения. Для этого достал гравер Зубр ЗГ-160ЭК и собрал небольшой испытательный стенд
В цанговый зажим гравера установил крыльчатку, на всякий случай предварительно удалив лопасти, дабы их не оторвало на высоких оборотах. Рядом разместил датчик
На таховыход подключил осциллограф и включил гравер. Вот такая картина наблюдается при минимальной частоте вращения. Частота следования импульсов 440 Гц, что соответствует частоте вращения 13200 об/мин
На один оборот крыльчатки приходятся 2 периода изменения напряжения: фронты и спады прямоугольных импульсов следуют через каждые 90 градусов поворота вала, т.е. абсолютно также как и в классической схеме вентилятора с таховыходом.
Осцилограмма на максимальной скорости вращения. Частота следования импульсов 1250 Гц, частота вращения 37500 об/мин. Кстати, у гравера, как выяснилось, скорость не постоянна, а «плавает» в некоторых пределах даже в отсутствии нагрузки
На этом, собственно, всё. Если кому нужен простой тахометр, можете переделать любой подобный вентилятор.
Технологии управления скоростью вращения вентиляторов
авно уже прошли те времена, когда в компьютерах использовалось пассивное охлаждение такие компьютеры были абсолютно бесшумными, но малопроизводительными. По мере роста производительности процессоров и других компонентов ПК росло и их энергопотребление и, как следствие, компоненты ПК становились все более «горячими». Поэтому процессоры стали оснащать массивными радиаторами, а вскоре к ним добавились и вентиляторы, то есть пассивное охлаждение процессоров уже не могло обеспечить требуемый теплоотвод для поддержания надлежащей температуры, из-за чего стали использовать воздушное охлаждение. По мере роста тактовых частот процессоров увеличивалась эффективность теплоотвода, что достигалось за счет более массивных радиаторов и более быстрых вентиляторов.
Повышение максимальной скорости вращения вентиляторов влекло за собой рост уровня создаваемого ими шума. Известно, что при увеличении скорости вращения вентилятора от значения N1 до N2 уровень создаваемого им шума возрастает от значения NL1 до NL2, причем:
,
,Предположим, требуется увеличить скорость вращения вентилятора на 10%. При этом на 2 дБ увеличится и уровень шума, создаваемого вентилятором. Зависимость изменения уровня шума вентилятора от нормализованной скорости вращения показана на рис. 1.
Рис. 1. Зависимость изменения уровня шума (DNL) вентилятора от нормализованной скорости вращения (N2/N1)
Не менее остро, чем проблема охлаждения процессоров, стоит проблема снижения уровня шума. Идеи, заложенные в технологии энергосбережения и снижения тепловыделения, можно использовать и для снижения уровня шума систем охлаждения. Поскольку тепловыделение (и, следовательно, температура) процессора зависит от его загрузки, а при использовании технологий энергосбережения и от его текущей тактовой частоты и напряжения питания, в периоды слабой активности процессор остывает. Соответственно нет необходимости постоянно охлаждать процессор с одинаковой интенсивностью, то есть интенсивность воздушного охлаждения, определяемая скоростью вращения вентилятора кулера процессора, должна зависеть от текущей температуры процессора.
Существует два основных способа динамического управления скоростью вращения вентиляторов, реализуемых на современных материнских платах: управление по постоянному току и управление с использованием широтно-импульсной модуляции напряжения.
Управление по постоянному току
ри технологии управления по постоянному току (Direct Current, DC) меняется уровень постоянного напряжения, подаваемого на электромотор вентилятора. Диапазон изменения напряжения составляет от 6 до 12 В и зависит от конкретной материнской платы. Данная схема управления скоростью вращения вентилятора довольно проста: контроллер на материнской плате, анализируя текущее значение температуры процессора (через встроенный в процессор термодатчик), выставляет нужное значение напряжения питания вентилятора. До определенного значения температуры процессора напряжение питания минимально, и потому вентилятор вращается на минимальных оборотах и создает минимальный уровень шума. Как только температура процессора достигает некоторого порогового значения, напряжение питания вентилятора начинает динамически меняться, вплоть до максимального значения в зависимости от температуры. Соответственно меняются скорость вращения вентилятора и уровень создаваемого шума (рис. 2).
Рис. 2. Реализация динамического управления скоростью вращения вентилятора кулера процессора при изменении напряжения питания
Рассмотренная технология реализована на всех современных материнских платах как процессоров Intel, так и процессоров AMD. Для ее реализации необходимо установить соответствующую схему управления в BIOS материнской платы и использовать трехконтактный вентилятор (отметим, что большинство процессорных кулеров являются именно трехконтактными): два контакта это напряжение питания вентилятора, а третий контакт сигнал тахометра, формируемый самим вентилятором и необходимый для определения текущей скорости вращения вентилятора. Сигнал тахометра представляет собой прямоугольные импульсы напряжения, причем за один оборот вентилятора формируется два импульса напряжения. Зная частоту следования импульсов тахометра, можно определить скорость вращения вентилятора. Например, если частота импульсов тахометра равна 100 Гц (100 импульсов в секунду), то скорость вращения вентилятора составляет 50 об./с, или 3000 об./мин.
Управление с использованием широтно-импульсной модуляции напряжения
льтернативной технологией динамического управления скоростью вращения вентилятора кулера процессора является широтно-импульсная модуляция (Pulse Wide Modulation, PWM) напряжения питания вентилятора. Идея здесь тоже проста: вместо изменения амплитуды напряжения питания вентилятора напряжение подают на вентилятор импульсами определенной длительности. Амплитуда импульсов напряжения и частота их следования неизменны, и меняется только их длительность, то есть фактически вентилятор периодически включают и выключают. Подобрав частоту следования импульсов и их длительность, можно управлять скоростью вращения вентилятора. Действительно, поскольку вентилятор обладает определенной инертностью, он не может мгновенно ни раскрутиться, ни остановиться (рис. 3).
Рис. 3. Реакция вентилятора на импульс напряжения
Автоматическая регулировка оборотов кулера 3-pin или реобас своими руками
Сразу скажу, что обзор не планировался и фото делались на утюг, так что качество будет соответствующее. Но я посчитал, что данный обзор может быть полезен и пересилив себя – сел писать. Так же предупреждаю, что мои познания в мире радиодеталей находятся на, скажем так, очень низком уровне.
Началось все с того, что я решил я перейти на дешевую, и в то же время производительную, платформу 2011-v3 с минимальными финансовыми вложениями. До этого сидел платформе AM3 с Phenom II X4.
При изучении рынка китайских материнских плат была выбрана самая дешевая, четырехканальная мать X99z v102, она же Machinist x99, Kllisre x99 и т.д. На этой плате всего 2 разъема для кулера – один 4 pin, и один 3 pin.
Принцип работы его такой – с материнской платы он берет сигнал ШИМ, а от кулера, подключённого в красный разъем, передает показания датчика оборотов. ШИМ сигнал разветвлен на все разъёмы разветвителя, а питание 12 вольт и земля берется с разъёма Molex.
Все кулеры кроме процессорного у меня 3 pin и как известно совместимы с 4 pin разъёмами, только без регулировки вращения. Все было бы хорошо, если бы не увеличения шума кулеров.
Как оказалось, прошлая материнка от Gigabyte, возможно и не регулировала обороты трёхпиновых кулеров, но они не молотили на ней на полную мощность.
Например, кулер на передней стенке корпуса всегда работал на 1200 оборотах — почти бесшумно, и я думал, что это его максимальные обороты. Но на новой материнке он начал молотить на более чем 2 тыс. оборотах и издавая очень некомфортный шум.
Начал смотреть цены на 4 pin кулеры и скажу честно – они мне не понравились). Потом решил купить реобас, но с ручной регулировкой оборотом меня не устраивали, а те которые регулируют обороты по термодатчику, с необходимостью разместить его в корпусе ПК, в основном имели один разъем для кулера.
Далее великий и могучий Гугл выдал мне много интересных статей, на запрос «Как регулировать обороты 3 pin кулера» и было решено сделать реобас на основе разветвителя, купленного ранее и полевого транзистора.
Транзистор был выбран n-канальный IRLZ34NPBF — Даташит, так как он показался мне наиболее подходящим из того что было в наличии у нас в городе, резисторы у меня были.
Вроде больше ничего и не нужно по тем схемам, что я находил ранее, но уже при сборке случайно прочитал про индуктивную нагрузку для транзисторов и что нужно ставить защитный диод. Хорошо, что были в наличии диоды Шоттки — 1N5819, так как собирал я это все ночью и растягивать на несколько дней не хотелось.
Схема по которой ориентировался при сборке 
Приступаем к сборке:
1. Выпаиваем конденсатор и перерезаем земляную дорожку, в ее разрыв мы будем впаивать транзистор 
2. Впаиваем транзистор по такой схеме:
1) Сток — к минусовому контакту на месте конденсатора.
2) Исток – к минусу разъёма Мolex (любой из двух средних контактов)
3) Затвор через резистор к контакту с ШИМ сигналом, это 4 контакт кулерного разъёма.
Я впаял резистор на 330 ом, в разных схемах видел от 100 ом до 10 кОм. 
3. Далее нюанс.
Если процессорный кулер у вас 4 pin вам нужно перерезать минус, идущий к красному разъёму и кинуть его в обход транзистора, если 3 pin — ничего делать не нужно. 
4. Паяем Диоды катодом к плюсу, а анодом к минусу.
Возможно можно обойтись одним мощным диодом в такой сборке, надеюсь в комментариях напишут 
Вот и все, теперь подключаем разветвитель к молексу блока питания и комплектным проводом к процесорному разъему 4 pin на материнской плате. Процессорный кулер подключаем в красный разъем разветвителя.
К остальным разъемам подключаем свои 3-pin кулеры, можно и 2-pin, так как они тоже прекрасно регулируются по такой схеме.
У меня все кулеры стартуют нормально, обороты регулируются в зависимости от температуры процессора. В простое работают безшумно на минимальных оборотах, а при нагрузке в полную мощность.
Если у вас какой-то кулер не стартует, то добавьте в схему, после транзистора, конденсатор микрофарад на 100.