Тем, кто использует комп каждый денек (и особо каждую ночь), сильно домашна мысль Silent PC. Этой теме посвящено много статей, однако на настоящий денек загвоздка гула, производимого компом, давна от заключения. Одним из главных источников гула в компе появляется процессорный кулер. При применении программных лекарств охлаждения, таковых как CpuIdle, Waterfall и иных, или же при работке в операционных подсистемах Windows NT/2000/XP и Windows 98SE заурядный температура процессора в Idle-распорядке существенно понижается. Однако вентилятор кулера сего не знает и продолжает работать в полную значительность со наибольшим ярусом ажиотажа. Конечно, живут преднамеренные утилиты (SpeedFan, например), которые могут править поворотами вентиляторов. Однако трудиться таковые программы давнопрошедшее не на целых материнских зарплатах. Но даже если и трудиться, то, можно вымолвить, не сильно разумно. Так, на моменте загрузки компа даже при сравнительно бездушном процессоре вентилятор действует на неповторимых наибольших поворотах. Выезд из места на подлинном действии свободен: для регулирования витками крыльчатки вентилятора можно соорудить аналоговый регулятор со специальным термодатчиком, закрепленным на радиаторе кулера. Всегда говоря, живет бесчисленное многий схемотехнических постановлений для таковых терморегуляторов. Но своего уважения заслуживают две особо свободных модели термоконтроля, со которыми мы мгновенно и разберемся.

Если кулер не имеет выезда таходатчика (или же настоящий выезд свободно не используется), можно соорудить подлинную свободную модель, которая включает минимальное количество компонент (рис. 1).

Ещё с времен "четверок" использовался регулятор, сложенный по таковой модели. Построен он на основе микросхемы компаратора LM311 (наш аналог - КР554СА3). Несмотря на то, что применен компаратор, регулятор обеспечивает линейное, а не ключевое регулирование. Может начаться резонный вопрос: "Как так получилось, что для линейного регулирования применяется компаратор, а не операционный усилитель?". Ну, причин сему дух несколько. Во-первых, заданный компаратор имеет сравнительно сильный выезд со доступным коллектором, что разрешает подключать к нему вентилятор помимо специальных транзисторов. Во-вторых, благодаря тому, что входной каскад построен на p-n-p транзисторах, которые включены по модели со совместным коллектором, даже при однополярном продовольствии можно действовать со невысокими входными напряжениями, находящимися фактически на потенциале земли. Так, при применении диода в качестве термодатчика нужно действовать при потенциалах въездов целого 0.7 В, что не разрешают большинство операционных усилителей. В-третьих, любой компаратор можно обхватить негативной другой нитью, позже он будет действовать так, как действуют операционные усилители (кстати, именно таковое включение и использовано).

В качестве датчика температуры сильно учащенно употребляют диоды. У кремниевого диода p-n переход имеет температурный коэффициент напряжения приближенно -2.3 мВ/°C, а откровенное снижение напряжения - распорядка 0.7 В. Большинство диодов имеют корпус, совершенно неподходящий для их закрепления на радиаторе. В то же время неизвестные транзисторы сознательно способны для настоящего. Одними из таковых появляются наши транзисторы КТ814 и КТ815. Если аналогичный транзистор привинтить к радиатору, коллектор транзистора очутишься со ним электрически соединенным. Чтобы избежать мерзостей, в модели, где данный транзистор используется, коллектор должен иметься заземлен. Исходя из настоящего, для своего термодатчика угоден p-n-p транзистор, например, КТ814.

Можно, конечно, свободно использовать один из переходов транзистора как диод. Но тут мы можем выразить смекалку и устроиться больше хитро :) Событие в том, что температурный коэффициент у диода сравнительно небольшой, а измерять лилипутские изменения напряжения довольно трудно. Тут вмешиваются и оры, и помехи, и нестабильность питающего напряжения. Оттого многократно, для того чтобы повысить температурный коэффициент датчика температуры, используют вереницу последовательно включенных диодов. У таковой вереницы температурный коэффициент и откровенное снижение напряжения увеличиваются пропорционально количеству включенных диодов. Но ведь у нас не диод, а весь транзистор! Положительно, прибавить целого два резистора, можно соорудить на транзисторе двухполюсник, поведение которого будет эквивалентно поведению вереницы диодов. Что и сделано в описываемом терморегуляторе.

Температурный коэффициент такового датчика определяется отношением резисторов R2 и R3 и общий Tcvd*(R3/R2+1), где Tcvd - температурный коэффициент одного p-n перехода. Повышать отношение резисторов до бесконечности нереально, так как совместно со температурным коэффициентом вытягиваться и правдивое снижение напряжения, которое свободно может достичь напряжения продовольствия, и позже модель действовать уже не будет. В описываемом регуляторе температурный коэффициент выбран равнозначным почти -20 мВ/°C, при данном открытое снижение напряжения составляет около 6 В.

Датчик температуры VT1R2R3 включен в измерительный мост, который начитан резисторами R1, R4, R5, R6. Питается мост от параметрического стабилизатора напряжения VD1R7. Потребность употребления стабилизатора вызвана тем, что напряжение кормления +12 В изнутри компа достаточно нестабильное (в импульсном источнике кормления осуществляется только гурьб стабилизация воскресных ватерпасов +5 В и +12 В).

Напряжение разбаланса измерительного моста прикладывается к въездам компаратора, который используется в линейном порядке благодаря функционированию негативной задней радиосвязи. Подстроечный резистор R5 разрешает смещать регулировочную характеристику, а изменение номинала резистора задней обусловленности R8 разрешает обменивать ее наклон. Емкости C1 и C2 обеспечивают устойчивость регулятора.

Для снижения габаритов зарплаты желательно использовать SMD-ингредиенты. Хотя, в принципе, можно обойтись и типичными ингредиентами. Зарплата закрепляется на радиаторе кулера со услугой винта крепления транзистора VT1. Для сего в радиаторе руководствоваться проделать отверстие, в котором желательно нарезать резьбу М3. В последнем казусе, можно использовать винт и гайку. При отборе местечки на радиаторе для закрепления зарплаты нужно позаботиться о доступности подстроечного резистора, когда радиатор будет обретаться изнутри компа. Таковым методом можно прикрепить зарплату едва к радиаторам "типичной" структуры, а вот крепление ее к радиаторам цилиндрической конфигурации (например, как у Orb-ов) может затребовать трудности. Положительный тепловой контакт со радиатором должен иметь едва транзистор термодатчика. Оттого если целая зарплата полностью не умещается на радиаторе, можно ограничится инструкцией на нем одного транзистора, который в настоящем курьезе подключают к зарплате со услугой кабелей. Саму зарплату можно разместить в любом комфортном местечке. Закрепить транзистор на радиаторе несложно, можно даже свободно вклеить его меж ребер, обеспечив тепловой контакт со услугой теплопроводящей пасты. Вновь одним приемом крепления появляется употребление клея со большой теплопроводностью.

При директиве транзистора термодатчика на радиатор, крайний оказывается соединенным со землей. Но на действительности сие не будить специальных сомнений, по последней мере, в теориях со процессорами Celeron и Pentium III (доля их кристалла, соприкасающаяся со радиатором, не имеет электрической проводимости).

Электрически зарплата включается в обрыв кабелей вентилятора. При стремлении можно даже определить разъемы, чтобы не разрезать кабели. Верно сложенная модель фактически не спрашивает настройки: нужно только подстроечным резистором R5 определить требуемую частоту вращения крыльчатки вентилятора, согласную сегодняшней температуре. На действительности у каждого точного вентилятора живет минимальное напряжение продовольствия, при котором начинает вращаться крыльчатка. Настраивая регулятор, можно достичь вращения вентилятора на минимально достижимых витках при температуре радиатора, скажем, домашной к охватывающей. Тем не меньше, учитывая то, что тепловое противодействие всяких радиаторов адски отличается, может понадобиться корректировка наклона характеристики регулирования. Наклон характеристики задается номиналом резистора R8. Номинал резистора может валяться в рубежах от 100 К до 1 М. Чем больше данный номинал, тем при больше небольшой температуре радиатора вентилятор будет доноситься наибольших витков. На действительности сильно нередкий загрузка процессора составляет считанные дивиденды. Настоящее наблюдается, например, при деятельности в текстовых редакторах. При применении программного кулера в таковые скоро вентилятор может делать на заметно сниженных витках. Именно данное и должен обеспечивать регулятор. Однако при повышении загрузки процессора его температура вздыматься, и регулятор должен потихоньку возвысить напряжение кормления вентилятора до наибольшего, не допустив перегрева процессора. Температура радиатора, когда доносятся неограниченные повороты вентилятора, не должна находиться сильно здоровенной. Однозначные рекомендации дать сложно, но, по последней мере, эта температура должна "отставать" на 5 - 10 градусов от критической, когда уже нарушается стабильность теории.

Да, снова один скоро. Первое включение модели желательно изготавливать от какого-либо мишурного источника кормления. Иначе, в эпизоде существования в модели короткого замыкания, подключение модели к разъему материнской зарплаты может потребовать ее повреждение.

Сегодня следующий вариант модели. Если вентилятор оборудован таходатчиком, то уже нереально подсоединять регулирующий транзистор в "земляной" кабель вентилятора. Оттого закрытый транзистор компаратора тут не подступать. В данном инциденте требуется вспомогательный транзистор, который будет делать регулирование по цепочки +12 В вентилятора. В принципе, можно существовало свободно чуток доработать модель на компараторе, но для разнообразия находилась сделана модель, сложенная на транзисторах, которая очутилась по охвату даже меньше (рис. 3).

Поскольку размещенная на радиаторе зарплата нагревается целая совершенно, то предсказать поведение транзисторной модели изрядно сложно. Оттого потребовалось предварительное моделирование модели со услугой блока PSpice. Счет моделирования показан на рис. 4.

Как видно из наброска, напряжение продовольствия вентилятора линейно повышается от 4 В при 25°C до 12 В при 58°C. Таковое поведение регулятора, в совокупном, отвечает своим распоряжениям, и на настоящем момент моделирования существовал завершен.

Принципиальные модели настоящих двух вариантов терморегулятора имеют много повсеместного. В приватности, датчик температуры и измерительный мост безупречно идентичны. Несхожесть состоит только в усилителе напряжения разбаланса моста. В второстепенном варианте сие напряжение поступает на каскад на транзисторе VT2. Основа транзистора появляется инвертирующим въездом усилителя, а эмиттер - неинвертирующим. Позднее толчок поступает на другой усилительный каскад на транзисторе VT3, пот на праздничный каскад на транзисторе VT4. Предназначение емкостей таковое же, как и в первом варианте. Ну, а монтажная модель регулятора показана на рис. 5.

Система аналогична первому варианту, за исключением того, что зарплата имеет капелька малые масштабы. В модели можно применить повседневные (не SMD) ингредиенты, а транзисторы - любые слабые, так как ток, потребляемый вентиляторами, постоянно не превышает 100 мА. Обнаружу, что эту модель можно использовать и для руководства вентиляторами со сильным значением потребляемого тока, но в сем инциденте транзистор VT4 необходимо заменить на сильнее сильный. Что же касается ответа тахометра, то донос тахогенератора TG напрямую протекать спустя зарплату регулятора и поступает на разъем материнской зарплаты. Способа настройки другого варианта регулятора ничем не отличается от приемы, приведенной для первого варианта. Лишь в данном варианте настройку делают подстроечным резистором R7, а наклон характеристики задается номиналом резистора R12.

Практическое применение терморегулятора (совместно со программными оружиями охлаждения) изобразило его высочайшую эффективность в замысле убавления гама, производимого кулером. Однако и сам кулер должен находиться довольно результативным. Например, в конструкции со процессором Celeron566, действующем на частоте 850 МГц, боксовый кулер уже не обеспечивал достаточной эффективности охлаждения, оттого даже при обычной загрузке процессора регулятор вздымать напряжение пропитания кулера до наибольшего значения. Обстановка исправилась за замены вентилятора на сильнее производительный, со увеличенным диаметром лопастей. Безотложно сплошные повороты вентилятор набирает лишь при долгой службе процессора со фактически 100% загрузкой.

В публикации Л.Ридико «Управляем кулером (термоконтроль вентиляторов на действительности)» представлены принципиальные модели двух приспособлений термоконтроля вентиляторов для процессоров ПК. Данные приспособления постоянно применяются для снижения ажиотажа и свертывания потребляемой вентиляторами мощности.

Хотелось бы обозначить счастливый разбор электронных составляющих первой из моделей, особо данное касается компаратора на ИМС К554СА3 (КР554СА3 или LM311). Однако потенциал компаратора К554СА3 использован лишь отчасти: в строить термоконтроля ИМС К554СА3 применена в стандартном включении, в настоящем казусе нагрузочка (вентилятор) распоряжается по «единому» (земляному) кабелю (нагрузочка включена меж плюсом пропитания и выездом компаратора со доступным коллектором (ответ 9 ИМС), а выезд со доступным эмиттером (итог 2) подключен на землю. Если вентилятор оборудован таходатчиком, то уже невозможно ворочать вентилятором по «глобальному» кабелю. Но ИМС К554СА3 разрешает использовать для хозяйствования нагрузочкой и выезд со ОЭ. В настоящем инциденте выезд ИМС со ОК подключается к плюсу источника продовольствия, нагрузочка включается меж выездом ИМС со ОЭ и совокупным кабелем, а выезд таходатчика подключается напрямую к разъёму материнской зарплаты компа. При данном ходы компаратора инвертируются.

На наброске представлен вариант строить термоконтроля вентилятора на ИМС К554СА3 со хозяйствованием нагрузочкой по модели со ОЭ. Цоколёвка ИМС доставлена для варианта К554СА3 (в корпусе со 14-ю итогами), в скобках отмечены итоги для КР554СА3 или LM311 (в корпусе со 8-ю ответами).

Вследствие инвертирования ходов компаратора череда ООС на R8 C2 включена меж неинвертирующим въездом компаратора (итог 3) и выездом ИМС со ОЭ (ответ 2). На модели приведены несколько другие, по сличению со первоисточником, номиналы противоборств R4 и R6, так как дух применён стабилитрон на иное напряжение и вместо транзистора КТ814 использовался КТ816. Для улучшения деятельности приспособления в модель добавлен резистор R9.

Модель смонтирована на малый зарплате из текстолита. Транзистор VT1 вынесен за края зарплаты и закреплён на радиаторе кулера. Для электрической изоляции коллектора транзистора VT1 от корпуса радиатора использовалась красивая пластина слюды, вырезанная по масштабам транзистора со микроскопическим (около 1 мм) арсеналом по краям. Для улучшения теплообмена слюдяная пластина жрать смазана со обеих граней непроводящей термопастой.

Если предполагается использовать нагрузочку со большим током потребления, то можно к выезду компаратора подключить вспомогательный транзистор сорта n-p-n (КТ815 или КТ817).

Напомню, что температурный коэффициент двухполюсника на транзисторе VT1 определяется отношением резисторов R2 и R3 и одинаков Tcvd*(R3/R2+1), где Tcvd — температурный коэффициент одного p-n-перехода. «Повышать отношение резисторов до бесконечности невозможно, так как совместно со температурным коэффициентом вырастать и искренное снижение напряжения, которое свободно может достичь напряжения пропитания, и пот модель действовать уже не будет. В описываемом регуляторе температурный коэффициент выбран равнозначным предположительно - 20 мВ/°C, при настоящем искренное снижение напряжения составляет около 6 В.» [1]

Регулировка модели не отличается от описанной в [1]: «Нужно только подстроечным резистором R5 определить требуемую частоту вращения крыльчатки вентилятора, согласную сегодняшней температуре. На действительности у каждого четкого вентилятора живет минимальное напряжение кормления, при котором начинает вращаться крыльчатка. Настраивая регулятор, можно достичь вращения вентилятора на минимально мыслимых витках при температуре радиатора, скажем, сходной к соседней.»

R5 отвечает за смещение регулировочной характеристики, а R8 — за её наклон. Мера противодействия R8 валяться в диапазоне от 100 кОм до 1 МОм. Чем больше противоборство, тем при больше невысокой температуре радиатора вентилятор будет доноситься наибольших поворотов. Температура радиатора, при которой доносятся целостные витки вентилятора, должна «отставать» на 5–10°C от критической, при которой уже нарушается стабильность теории.

Достичь разумной службы модели можно подбором противоборств R4 и R6 делителя R4 R5 R6 так, чтобы при ординарных соглашениях (температура около 25–30°C) напряжение на эмиттере VT1 было в интервале меж напряжениями на наружном и нижнем (по модели) итогах подстроечного противоборства R5.