Умный вентилятор. Компьютерные кулеры: начинаем с нуля Разъем вентилятора процессора

Как правильно организовать охлаждение в игровом компьютере

Применение даже самых эффективных кулеров может оказаться бесполезным, если в компьютерном корпусе плохо продумана система вентиляции воздуха. Следовательно, правильная установка вентиляторов и комплектующих является обязательным требованием при сборке системного блока. Исследуем этот вопрос на примере одного производительного игрового ПК

⇣ Содержание

Эта статья является продолжением серии ознакомительных материалов по сборке системных блоков. Если помните, в прошлом году вышла пошаговая инструкция « », в которой подробно описаны все основные моменты по созданию и проверке ПК. Однако, как это часто бывает, при сборке системного блока важную роль играют нюансы. В частности, правильная установка вентиляторов в корпусе увеличит эффективность работы всех систем охлаждения, а также уменьшит нагрев основных компонентов компьютера. Именно этот вопрос и рассмотрен в статье далее.

Предупреждаю сразу, что эксперимент проводился на базе одной типовой сборки с использованием материнской платы ATX и корпуса форм-фактора Midi-Tower. Представленный в статье вариант считается наиболее распространенным, хотя все мы прекрасно знаем, что компьютеры бывают разными, а потому системы с одинаковым уровнем быстродействия могут быть собраны десятками (если не сотнями) различных способов. Именно поэтому приведенные результаты актуальны исключительно для рассмотренной конфигурации. Судите сами: компьютерные корпусы даже в рамках одного форм-фактора имеют разные объем и количество посадочных мест под установку вентиляторов, а видеокарты даже с использованием одного и того же GPU собраны на печатных платах разной длины и оснащены кулерами с разным числом теплотрубок и вентиляторов. И все же определенные выводы наш небольшой эксперимент сделать вполне позволит.

Важной «деталью» системного блока стал центральный процессор Core i7-8700K. Подробный обзор этого шестиядерника находится , поэтому не буду лишний раз повторяться. Отмечу только, что охлаждение флагмана для платформы LGA1151-v2 является непростой задачей даже для самых эффективных кулеров и систем жидкостного охлаждения.

В систему было установлено 16 Гбайт оперативной памяти стандарта DDR4-2666. Операционная система Windows 10 была записана на твердотельный накопитель Western Digital WDS100T1B0A. С обзором этого SSD вы можете познакомиться .

Видеокарта MSI GeForce GTX 1080 Ti GAMING X TRIO, как видно из названия, оснащена кулером TRI-FROZR с тремя вентиляторами TORX 2.0. По данным производителя, эти крыльчатки создают на 22 % более мощный воздушный поток, оставаясь при этом практически бесшумными. Низкая громкость, как говорится на официальном сайте MSI, обеспечивается в том числе и за счет использования двухрядных подшипников. Отмечу, что радиатор системы охлаждения , а его ребра выполнены в виде волн. По данным производителя, такая конструкция увеличивает общую площадь рассеивания на 10 %. Радиатор соприкасается в том числе и с элементами подсистемы питания. Чипы памяти MSI GeForce GTX 1080 Ti GAMING X TRIO дополнительно охлаждаются специальной пластиной.

Вентиляторы ускорителя начинают вращаться только в тот момент, когда температура чипа достигает 60 градусов Цельсия. На открытом стенде максимальная температура GPU составила всего 67 градусов Цельсия. При этом вентиляторы системы охлаждения раскручивались максимум на 47 % — это примерно 1250 оборотов в минуту. Реальная частота GPU в режиме по умолчанию стабильно держалась на уровне 1962 МГц. Как видите, MSI GeForce GTX 1080 Ti GAMING X TRIO имеет приличный фабричный разгон.

Адаптер оснащен массивным бекплейтом, увеличивающим жесткость конструкции. Задняя сторона видеокарты имеет L-образную полосу со встроенной светодиодной подсветкой Mystic Light. Пользователь при помощи одноименного приложения может отдельно настроить три зоны свечения. К тому же вентиляторы обрамлены двумя рядами симметричных огней в форме драконьих когтей.

Согласно техническим характеристикам, MSI GeForce GTX 1080 Ti GAMING X TRIO имеет три режима работы: Silent Mode — 1480 (1582) МГц по ядру и 11016 МГц по памяти; Gaming Mode — 1544 (1657) по ядру и 11016 МГц по памяти; OC Mode — 1569 (1683) МГц по ядру и 11124 МГц по памяти. По умолчанию у видеокарты активирован игровой режим.

С уровнем производительности референсной GeForce GTX 1080 Ti вы можете познакомиться . А еще на нашем сайте выходил MSI GeForce GTX 1080 Ti Lightning Z. Этот графический адаптер тоже оснащен системой охлаждения TRI-FROZR.

В основе сборки лежит материнская плата MSI Z370 GAMING M5 форм-фактора ATX. Это слегка видоизмененная версия платы MSI Z270 GAMING M5, которой вышел на нашем сайте прошлой весной. Устройство отлично подойдет для разгоняемых K-процессоров Coffee Lake, так как конвертер питания с цифровым управлением Digitall Power состоит из пяти двойных фаз, реализованных по схеме 4+1. Четыре канала отвечают непосредственно за работу CPU, еще один — за встроенную графику.

Все компоненты цепей питания соответствуют стандарту Military Class 6 — это касается как дросселей с титановым сердечником, так и конденсаторов Dark CAP с не менее чем десятилетним сроком службы, а также энергоэффективных катушек Dark Choke. А еще слоты DIMM для установки оперативной памяти и PEG-порты для установки видеокарт облачены в металлизированный корпус Steel Armor, а также имеют дополнительные точки пайки на обратной стороне платы. Для ОЗУ применена дополнительная изоляция дорожек, а каждый канал памяти разведен в своем слое текстолита, что, по заявлению производителя, позволяет добиться более «чистого» сигнала и увеличить стабильность разгона модулей DDR4.

Из полезного отмечу наличие сразу двух разъемов формата M.2, которые поддерживают установку накопителей PCI Express и SATA 6 Гбит/с. В верхний порт можно установить SSD длиной до 110 мм, в нижний — до 80 мм. Второй порт дополнительно оснащен металлическим радиатором M.2 Shield, который контактирует с накопителем при помощи термопрокладки.

За проводное соединение в MSI Z370 GAMING M5 отвечает гигабитный контроллер Killer E2500, а за звук — чип Realtek 1220. Звуковой тракт Audio Boost 4 получил конденсаторы Chemi-Con, спаренный усилитель для наушников с сопротивлением до 600 Ом, фронтальный выделенный аудиовыход и позолоченные аудиоразъемы. Все компоненты звуковой зоны изолированы от остальных элементов платы токонепроводящей полосой с подсветкой.

Подсветка материнской платы Mystic Light поддерживает 16,8 млн цветов и работает в 17 режимах. К материнской плате можно подключить RGB-ленту, соответствующий 4-пиновый разъем распаян в нижней части платы. Кстати, в комплекте с устройством идет 800-мм удлинитель со сплиттером для подключения дополнительной светодиодной ленты.

Плата оснащена шестью 4-контактными разъемами для подключения вентиляторов. Общее количество подобрано оптимально, расположение — тоже. Порт PUMP_FAN, распаянный рядом с DIMM, поддерживает подключение крыльчаток или помпы с током силой до 2 А. Расположение опять же весьма удачное, так как к этому коннектору просто подключить помпу и от необслуживаемой СЖО, и от кастомной системы, собранной вручную. Система ловко управляет в том числе «карлсонами» с 3-контактным коннектором. Частота регулируется как по количеству оборотов в минуту, так и по напряжению. Есть возможность полной остановки вентиляторов.

Наконец, отмечу еще две очень полезные «фишки» MSI Z370 GAMING M5. Первая — это наличие индикатора POST-сигналов. Вторая — блок светодиодов EZ Debug LED, расположенный рядом с разъемом PUMP_FAN. Он наглядно демонстрирует, на каком этапе происходит загрузка системы: на стадии инициализации процессора, оперативной памяти, видеокарты или накопителя.

Выбор на Thermaltake Core X31 пал неслучайно. Перед вами Tower-корпус, который соответствует всем современным тенденциям. Блок питания устанавливается снизу и изолируется металлической шторкой. Присутствует корзина для установки трех накопителей форм-факторов 2,5’’ и 3,5’’, однако HDD и SSD можно закрепить на заградительной стенке. Есть корзина для двух 5,25-дюймовых устройств. Без них в корпус можно установить девять 120-мм или 140-мм вентиляторов. Как видите, Thermaltake Core X31 позволяет полностью кастомизировать систему. Например, на базе этого корпуса вполне реально собрать ПК с двумя 360-мм радиаторами СЖО.

Устройство оказалось очень просторным. За шасси полно места для прокладки кабелей. Даже при небрежной сборке боковая крышка легко закроется. Пространство под железо позволяет использовать процессорные кулеры высотой до 180 мм, видеокарты длиной до 420 мм и блоки питания длиной до 220 мм.

Днище и передняя панель оснащены пылесборными фильтрами. Верхняя крышка снабжена сетчатым ковриком, который тоже ограничивает попадание пыли внутрь и облегчает установку корпусных вентиляторов и систем водяного охлаждения.

Вентилятор в современном компьютере является пожалуй самым массовым устройством. Где они только не установлены? Блок питания, кулер процессора, кулер видеокарты, часто используется для дополнительного охлаждения винчестера, собственно в корпусе смонтированы 1-2 штуки. Итого минимум 4 штуки.

А не посмотреть ли, как он устроен? Fan, так сказать, on the inside?

Для экспериментов возьмем пару самых дешевых 80 мм вентиляторов на подшипниках скольжения (sleeve bearing), первый - обычный двухпроводный с разъемом molex, ценой рублей 25-35, второй - раза в 1,5-2 дороже, трехпроводный, с таходатчиком. Заодно посмотрим, насколько оправдана такая большая разница в цене.

Процесс разборки вентилятора несложен:
- снимаем фирменную наклейку,
- вынимаем резиновую заглушку-уплотнение
- с вала ротора аккуратно снимаем (иглой или чем-нибудь тонким и острым) разрезную фторопластовую шайбу.
На этом начальный этап разборки завершен - можно вынуть крыльчатку вентилятора.

Что мы видим:
1. обмотки двигателя вместе с магнитопроводом смонтированы неподвижно на корпусе вентилятора;
2. внутри крыльчатки расположен кольцевой магнит с замыкающим магнитный поток ярмом.

Такая конструкция двигателя называется с внешним ротором.

Привычных для коллекторных двигателей постоянного тока щеток нигде не видно. Как же происходит переключение тока в обмотках, чтобы ротор вращался? Для коммутации тока в обмотках используется специальная микросхема на основе датчика Холла. Датчик Холла выполнен из полупроводникового материала, чувствительного к магнитному полю.

Для вращения ротора необходимо переключать обмотки статора строго в определенный момент и в заданной последовательности.
Положение ротора (крыльчатки с кольцевым магнитом)определяется датчиком Холла, он же управляет расположенными в микросхеме коммутаторами. Кольцевой магнит имеет 4 полюса - N-S-N-S, поэтому при прохождении полюсов мимо датчика Холла, он вырабатывает два импульса за один оборот ротора. На выходах микросхемы, коммутирующих обмотки, формируются две противофазных последовательности импульсов. Сигнал с любого из этих выходов можно использовать для формирования тахосигнала - так делалось в микросхемах более ранних разработок. В настоящее время выпускаются микросхемы и с выходом тахосигнала.

Рассмотрим поподробнее платы вентиляторов.
На следующем рисунке слева приведена плата вентилятора с таходатчиком и рядом на рисунке справа ее схема:

Все очень просто - микросхема коммутирует обмотки, и имеет встроенный выход таходатчика. Выход таходатчика представляет собой открытый коллектор n-p-n транзистора. Понятие "открытый коллектор" обозначает, что он никуда не подключен, висит в воздухе. Такой выход используется обычно для согласования уровней напряжений. Подробнее о выходе таходатчика и его практическом использовании - в следующей статье.

На следующих рисунках приведена плата и схема вентилятора без выхода таходатчика. В глаза бросаются пустые места для установки элементов и жирная перемычка вместо диода.

Несложный анализ показывает - если установить 2 резистора и 1 транзистор на пустующие места, получим вентилятор с выходом таходатчика. Еще желательно установить диод на предназначенное ему место, а перемычку убрать - это позволит уменьшить уровень помех в цепи +12 В (правда при этом несколько снизится скорость вращения крыльчатки). После всех этих изменений плата и схема будут выглядеть как на следующем рисунках:

Номиналы резисторов R1, R2 возможно нужно будет уточнить для конктретного вентилятора. Транзистор VT1 можно использовать практически любой маломощный n-p-n типа.

Но даже если бы на плате не было предусмотрено места под установку этих элементов, их всегда можно добавить навесным монтажом.

В вентиляторах описанной конструкции всегда неявно присутствует тахосигнал - это сигнал коммутации обмоток. Поэтому достаточно добавить несколько копеечных деталей и получить снаружи вентилятора сигнал таходатчика. Цена всех этих дополнительных элементов примерно 1,5-2 рубля в розницу, а при массовом производстве - копеек 50. Выводы об обоснованности 1,5-2 кратной разницы в ценах вентиляторов с выходом таходатчика и без такового делайте сами.

Однажды принесли 120мм вентилятор SUNON KDE1212PMB1… Вентилятор довольно специфический (мощный), а прибор довольно критичный к обдуву — в магазинах аналогичного такого не нашлось — попросили попробовать реанимировать.

На наклейке написано 6.8 ватт… Забегая наперед — китайский мультиметр намерял при работающем агрегате потребляемый ток более полу ампера, что похоже примерно соответствует заявленной мощности.

Жалоба собственно — не стартует, дергается, притом в разные стороны. Имея некоторые теоретические познания о работе бесколлекторных двигателей постоянного тока (а именно такой тип двигателей применяется в чуть менее чем всех кулерах), решил попробовать разобраться…

О снятии стопорной шайбы с оси крыльчатки с кольцевым магнитом писать не буду — процедура известна наверное каждому, кто когда-нибудь пытался почистить/смазать гудящий вентилятор любимого компьютера. Перейду сразу к «препарированию».

Подобрав из подручных средств подходящие приспособления, выбил из пластмассового основания вентилятора механизм со статором и платой управления… На фото пластмассового основания виден типа цилиндр из лепестков — был приятно удивлен — конструкция позволила разобрать узел без необратимых последствий.

А это вид «в профиль» основной части — статора с обмотками, платы управления, а прямо на нас смотрит важный элемент — датчик Холла, дающий сигнал о положении ротора.

Вот вид на плату со стороны основных компонентов — тот факт что блок собран на дискретных компонентах, только подогрел интерес:

Итак, видны…. Два N-канальных ключа 3055E (8А 60В), затворы которых через резисторы-«нулёвки» подключены к микросхеме с маркировкой 6406, являющейся центральным управляющим компонентом.

Даташит (полное название SK6406) называет её «2-phase dc-fan motor pre-driver ic». Среди функционала — motor lock protection, auto-restart, rotation detection signal output.

Выводы H+ и H- — входы дифф. усилителя сигнала с датчика холла, OUT1 и OUT2 — выходы управления затворами транзисторов, коммутирующих ток в обмотках статора. CT — подключаемый сюда конденсатор определяет периодичность попыток старта вентилятора. Вывод RD или FG (есть два варианта микросхемы) есть линией сигнала, показывающего либо заблокированность вентилятора, либо сигнала пропорционального частоте вращения. В данном экземпляре вентилятора сигнал не использован, хотя на печатной плате видна разводка под него.

Диаграмма поясняет поведение микросхемы:

В даташите также приведена типовая схема включения, реальная схема ей практически соответствует. Нет правда диодов — вернее их роль выполняют встроенные в ключи диоды.

(Снизу платы правда есть диод 1N4002 — стоит в линии питания и можно сказать защищает от переполюсовки… Также снизу есть размещенный по схеме после диода небольшой электролитический конденсатор 4.7Мкф 63V , в качестве фильтра питания.)

Резистор R1 (позиционное обозначение по схеме из даташита) на плате 1K (маркировка 102), R2 — 100 Ом (101). Сама микросхема драйвера запитана через резистор 510 Ом (маркировка 511)

Так выглядит статор с обмотками. Обмотки намотаны проводами разного цвета. Удобно.

Теперь, после ознакомления со схемой и устройством, перейдем к поиску неисправности. После подачи питания на плату наблюдаем импульсы на выводе OUT1 — через одну из обмоток идет ток, всё как по-настоящему, двигатель по-идее должен запуститься. По логике, далее должен следовать импульс на OUT2, потом снова OUT1 и т.д. Но для этого драйвер должен узнать что ротор провернулся. А дает ему такой сигнал датчик холла, подключенный к выводам H+ и H-.

Типов датчиков Холла есть несколько, информация о их принципах работы достаточно легко гуглится — вкратце выходной сигнал датчика зависит от наличия/изменения магнитного поля. Проследив печатные проводники данного датчика, становимся вольтметром на дифф. выход (H+ и H-, 1-й и 3-й вывод) и смотрим, поднося к датчику магнит. Получилось что при поднесении магнита одним полюсом — имеем пару десятков милливольт одной полярности, другим полюсом — дугой полярности. То есть датчик работает! (есть датчики с различными типами выходного сигнала, часто сигнал имеет TTL-уровень и одной полярности. Кстати, встречал информацию что у датчика такого типа как в этом двигателе в некотором роде «взаимозаменяемые» выводы — можно на 1 и 3 например подать питание — тогда выходом будет потенциал между 2 и 4. А можно как на плате — 2 и 4 питание — тогда 1 и 3 — сигнал. Не проверял данную информацию. В принципе незачем 🙂 Еще, в двигателях попроще часто в корпусе вместе с датчиком холла расположены и коммутаторы обмоток — вся схема тогда состоит из 4-хвыводного корпуса и собственно обмоток).

Поднося для проверки датчика магнит к нему — попутно замечаем появление импульсов на OUT2. То есть схема оказалась вполне работоспособна…. В итоге собираю, несколько подгибаю датчик поближе к магнитному кольцу — и «взлет»! Вентилятор работает, мощность впечатляющая, все счастливы. (так и не понял почему датчик перестал срабатывать — то ли механически «отогнулся», то ли магнит «подразмагнитился» …. В общем такое вот «вскрытие» получилось с неожиданным но позитивным финалом.

Работа большинства электронных компонентов ПК сопровождается повышенным выделением тепла. Наиболее эффективным способом охлаждения является активный (принудительный, вентиляторный). Но все ли знают, как правильно подключить кулер к БП компьютера? Вот с этим подробно и разберемся.

В принципе, работа несложная – необходимо лишь установить кулер по месту и присоединить к нужным контактам блока питания компьютера его провода определенной расцветки. Но есть ряд нюансов, без учета которых правильного подключения не сделать.

Во-первых , в продаже встречаются компьютерные вентиляторы с различным исполнением разъемов. Они могут иметь от 2-х до 4-х контактов. А вот выводов у блока питания ПК, к которому производится подключение, всегда четыре.

Во-вторых , провода кулера могут иметь один из двух вариантов цветовой маркировки.

В-третьих , процессорам ноутбуков требуется особый температурный режим. Поэтому их вентиляторы включаются лишь периодически, по мере необходимости. С настольными компьютерами все иначе. Задача кулера – обеспечивать непрерывное охлаждение их электроники, то есть речь идет о его постоянной работе. И вот здесь уже выступает на первый план такой показатель, как «шумность» вентилятора. Именно поэтому желательно номинал питающего кулер напряжения (стандартные +12 В) хотя бы немного снизить. На эффективности охлаждения системного блока это существенно не отразится, а вот комфортность пользователя будет обеспечена.

Порядок подключения

Обесточить компьютер

Простое выключение ПК с помощью кнопки – не лучшее решение. Его необходимо полностью изолировать от электросети, то есть выдернуть вилку из розетки или поставить выключатель в положение «выкл».

Зафиксировать кулер по месту

Для этого нужно демонтировать боковую крышку, установить вентилятор на предназначенное для него место и закрепить его болтиками. Необходимо обратить внимание на указатель направления вращения его крыльчатки (стрелка на торцевой части кулера). В зависимости от того, как расположен вентилятор, воздушный поток может быть направлен как внутрь компьютера (втягивание), так и из него. А это напрямую отражается на эффективности охлаждения электроники системного блока. Чтобы не ошибиться, желательно замену кулера делать «один в один», поэтому снимать неисправный до приобретения нового не желательно.

Подключение к блоку питания

Автор не знает, какой именно вентилятор читатель станет устанавливать взамен вышедшего из строя. Это может быть изделие б/у от другого компьютера или приобретенное, но все они бывают различных модификаций. Поэтому далее рассматриваются лишь возможные варианты.

На фото приведена распиновка разъемов кулеров в зависимости от количества контактов. Если их число не совпадает с выводами БП компьютера, придется задействовать переходники. В скобках – цветовое обозначение проводников по второму варианту.

Маркировка проводов

• +12 В – Кр (Жл).
• -12 В – всегда черный.
• Линия тахометра – Жл (Зел).
• Управление скоростью – синий.

Распиновка блока питания компьютера
Распиновка разъема кулера

Если вентилятор довольно сильно шумит, то его можно запитать не 12 В, а семью (подключение к крайним выводам) или пятью (к красному). Провод «земля», как отмечено выше, всегда черный.

В некоторых статьях даются рекомендации по изменению скорости вращения крыльчатки с помощью ограничительных резисторов. Их мощность – порядка 1,2 – 2 Вт, и размеры соответствующие. Уже – не совсем удобно. В общем, с этим понятно. Но вот по каким критериям подобрать номинал сопротивления, если пользователь с эл/техникой в лучшем случае всего лишь на «вы»? А в худшем – никак.

Автор советует не экспериментировать и при желании включить в цепь диод. Независимо от типа он обязательно обеспечит определенное падение напряжения порядка от 0,6 до 0,85 вольт. Если требуется снизить номинал еще больше, можно последовательно задействовать 2 – 3 полупроводника. Для этого не нужно заниматься инженерными расчетами или консультироваться со специалистом.

Этот статья посвящена такой немаловажной части современного компьютера, как кулер (двигатель-вентилятор, если быть точным). От него зависит охлаждение системы, а значит нормальная работа компьютера. Подробно о принципе работы кулера можно прочитать в журнале"Радио-#12 за 2001 г.
Большинство вентиляторов выполнены в виде бесколлекторных двигателей с внешним ротором, снабженным крыльчаткой. Напряжение питания обычно 12 Вольт, потребляемый ток, в зависимости от размеров и мощности, от 70 мА до 0,35 А (у наиболее мощных). Коллекторные двигатели не применяют, так как их щетки довольно быстро изнашиваются и создают сильные шумы и вибрации, а также электрические помехи.

На роторе бесколлекторного двигателя установлены постоянные магниты, а на находящемся внутри него статоре - обмотки. Переключение тока в обмотках производится с помощью узла, определяющего положение ротора по воздействию магнитного поля на датчик Холла. Такие датчики внешне напоминают транзисторы и имеют три вывода - напряжение питания, выход и общий. Напряжение на выходе может изменяться или пропорционально напряженности поля, или скачком, в зависимости от конкретной модели датчика.

На рисунке 1 приведена схема двигателя SU8025-M. На статоре двигателя расположены четыре идентичные катушки, содержащие по 190 витков. Намотаны они сложенным вдвое проводом. В зависимости от углового положения датчика Холла относительно ротора, на выходе датчика будет низкий или высокий уровень напряжения.

Если уровень высокий, то открыт транзистор VT1, VT2 закрыт, и через обмотки группы А протекает ток. Ротор поворачивается, вместе с ним поворачивается и его магнитное поле. Когда уровень сигнала на выходе ВН1 сменится низким, VT1 закроется, а VT2 откроется, пропуская ток в группу обмоток Б. Ротор вращается дальше, ток снова переключается в обмотки группы А, и процесс повторяется снова и снова...

В моменты переключения тока на обмотках двигателя возникают выбросы напряжения (благодаря явлению самоиндукции). Для уменьшения этих выбросов параллельно участкам коллектор-эмиттер транзисторов VT1 и VT2 подключены конденсаторы С1 и С2. Диод на входе защищает остальную схему от повреждений в случае неправильного подключения питания.

Есть и другие варианты схем вентиляторов.

В процессе эксплуатации, возможно высыхание смазки, что приводит к повреждению поверхности оси ротора и втулки, а это в свою очередь приводит к усилению вибрации или даже заклиниванию ротора. Так что, если появился гул, который исчезает после нескольких минут работы, - это характерный признак того, что в подшипниках нет смазки. Еще одной проблемой является загустевание смазки, по причине низкого качества или попадание пыли, что является прекрасным тормозом для ротора. Для устранения необходима разборка и смазка.

Другой тип неисправностей - электрические. Как и в любом другом устройстве, неисправности эти бывают двух видов - "нет контакта, где должен быть, или он есть там, где его не должно быть" - обрыв или замыкание. У обмоток статора малое "омическое" сопротивление, поэтому при пробое коммутирующего транзистора или остановке крыльчатки (попадание туда чего-либо или заклинивание подшипника) ток в обмотке значительно возрастает, а это может привести к перегоранию проводов.

Для ограничения тока в случае возможной аварии последовательно в цепь питания вентилятора необходимо включить резистор сопротивлением 10 Ом. Если возникло желание (просто непреодолимое) перемотать сгоревшие обмотки, следует использовать провода марок ПЭВ-2, ПЭТВ-2, ПЭЛБО, ПЭЛШО подходящего диаметра. Точно соблюдайте число витков, иначе новые обмотки будут перегреваться.

Вышедшие из строя транзисторы лучше заменять более высоковольтными, подходящими по параметрам (ну и по размерам тоже...), если сможете такие найти. Скорее всего, придется искать другой сгоревший вентилятор для разборки.

Если установленные в двигателе конденсаторы рассчитаны на напряжение меньше 50 Вольт, их рекомендуют заменять более высоковольтными. Хотя рассмотреть на мелких деталях маркировку бывает и затруднительно...

Ремонт платы, вероятно, будет затруднен из-за ее малых габаритов и особенностей поверхностного монтажа. Обратите внимание на качество пайки - при работе двигатель довольно сильно вибрирует, и иногда детали просто отваливаются.
После окончания ремонта и установки кулера на место проверьте, не мешают ли его вращению шлейфы и провода, иначе придется повторять процедуру ремонта снова.

Cигнализатор вращения кулера

Итак, двигатель вертится, и все вроде в норме. Хорошо, если плата способна контролировать обороты вентиляторов, но ведь у многих еще работают "раритеты", которые и не подозревают о существовании кулеров с датчиками оборотов. Что можно предпринять в этом случае?

Можно попробовать приобрести устройство, описанное в одном из номеров "UPGRADE", - называется оно просто и незатейливо: TTC-ALC Fan Alarm. К этому устройству подключаются до трех вентиляторов, и при остановке любого из них раздается звуковой сигнал. Cигнал будет звучать до тех пор, пока не начнет вращаться вентилятор или не отключится питание. Только вот на снижение оборотов (без полной остановки вентилятора) эта штука не реагирует... Указанная стоимость "сторожа" составляла 11 долларов.

А почему бы не попробовать сделать такого "Большого Брата" для кулера самому? Вот и схема для заинтересовавшихся - рис. 2.

Схема предназначена для контроля оборотов двигателя с датчиком вращения. Выход датчика - транзистор с "открытым коллектором", при работе этот транзистор открывается и закрывается (два импульса на каждый оборот ротора). База транзистора VT1 будет периодически соединяться с общим проводом, и транзистор будет закрыт. При снижении оборотов "замыкание" базы VT1 на корпус будет происходить все реже, и напряжение на С1 начнет увеличиваться (ведь он заряжается через R1).

Как только напряжение станет достаточным для открытия транзистора, засветится индикатор HL1 и заработает мультивибратор на транзисторах VT2 и VT3. Если вентилятор все еще пытается вращаться, то сигналы принимают вид коротких звуковых и световых импульсов.

При полной остановке ротора сигнал становится непрерывным. Недостаток данной схемы выяснился в процессе опытной проверки - если ротор полностью останавливается в определенном положении относительно статора, тревожный сигнал не подается, хотя на уменьшение оборотов схема реагирует нормально. (Возможно, просто вентилятор такой неудачный попался...)

Еще одна схема, которая рассчитана на подключение к двигателю без тахометрического датчика. Реагирует она и на замедление вращения ротора, и на полную его остановку (рис.3).

Последовательно с двигателем включен резистор R1, который ограничивает ток, подающийся на двигатель в аварийных ситуациях. В процессе работы прохождение тока через обмотки носит импульсный характер, соответственно, на R1 будут появляться импульсы напряжения. При токе через резистор, примерно равном 130 мА, падение напряжения на нем составит чуть больше 1 Вольта (в полном соответствии с законом Ома). Импульсы поступают на базу VT1, который выполняет роль "усилителя". С его коллектора через конденсатор С1 эти импульсы управляют транзистором VT2, который периодически открывается этими импульсами и разряжает конденсатор С2.

Напряжение на С2 недостаточно для открывания VT3, сигнализация молчит. При замедлении вращения ротора двигателя импульсы поступают все реже, и когда напряжение на С2 достигнет величины, достаточной для открывания транзистора VT3, загорится светодиод и зазвучит тональный сигнал. Мультивибратор - такой же, как и в предыдущей схеме. Схема, возможно, далека от оптимальной, но работает вполне надежно.

В "вопросах по железу" встретился вопрос о программе, которая бы отрубала всю деятельность процессора по превышению определенной температуры, например, при остановке кулера. Программ, которые бы отрубали процессор, вроде пока не было (если не считать команды на окончание работы и отключение).

Программы, контролирующие обороты кулеров и напряжение на плате, есть, но они работают с современными платами. А что делать остальным? Ответ такой - собрать и опробовать схему, описанную выше, и ввести туда диод, цепь которого показана штриховыми линиями. Возможно, придется увеличить емкость конденсатора С2, чтобы сброс происходил при очень малых оборотах вентилятора, недостаточных для нормального охлаждения процессора. Работать схема будет так же, как и раньше, но вдобавок при остановке кулера кроме срабатывания сигнализации будет происходить непрерывный "сброс". Световая сигнализация в данном случае просто необходима, чтобы сразу установить причину тревоги.

Еще один вариант такой схемы (рис.4), работает аналогично предидущей схеме. Индикация осуществляется светодиодом "Power", который обычно подключается к хорошо знакомому разъему "Power led" на материнской плате. Логика работы проста: если светодиод горит - все нормально, если нет - пора извлекать кулер для "профилактики".

Вопросы по изготовлению

В схемах применимы транзисторы, подобные по параметрам обычным КТ315, КТ361 с граничным рабочим напряжением коллектор-эмиттер не менее 15 Вольт. Светодиоды - любые, желательно красного цвета свечения - сигнал тревоги все-таки... Закрепить их можно в крышке свободного отсека (например, 5").

Желательно будет подписать, какой индикатор к какому вентилятору относится. Величину ограничительного резистора R1 необходимо уточнить - главное, чтобы при работе в нормальном режиме напряжение на нем было чуть более 1 Вольта.

Некоторые пользователи хотят разогнать в своем компьютере абсолютно все, включая вентиляторы. Например, пришел вопрос такого рода: "Есть желание поиздеваться над своим кулером Golden Orb, поиграть с напряжением (в основном, с повышенным). Подключил его к внешнему источнику, а хотелось бы знать и количество оборотов. Как его подключить к матери, чтобы ничего не спалить и обороты определялись?" Для ответа на этот вопрос приводится схема на рисунке 5.

Минус внешнего источника соединяется с минусовым проводом вентилятора и разъема. Плюсовой провод от вентилятора подключается к выводу внешнего источника. Выход датчика оборотов не трогаем.

Помните, что обычно для регулировки оборотов напряжение меняют в пределах 7...13,5 Вольт. Если хотите подать больше - ваше дело, только потом не говорите, что вас не предупреждали... И лучше всего держите наготове запасной кулер...

Устройство термоконтроля

Основная проблема, которая связана с работой кулера - шум, который со временем сильно надоедает. Особенно это касается небольших офисов, где на "двадцати квадратах"- может размещаться 5-6 машин. И это притом, что на таких машинах, как правило, работают программы не требующие больших ресурсов. Частично избавится от шума возможно, например, снизив скорость вращения крыльчатки вентилятора, подключив минусовой провод кулера (обычно черный) не к общему, а к +5в (красный провод питания) тем самым, снизив напряжение питания кулера до 7 вольт, или запитать кулер через стабилитрон в обратном включении. Хотя это и небезопасно, так как может привести к выходу из строя компонентов компьютера в результате недостаточного охлаждения. С вентиляторами, которые подключаются к материнской плате, еще как-то можно бороться, но с основным источником шума - вентилятором в источнике питания дело обстоит сложнее, хотя бы потому что этот вентилятор обеспечивает охлаждение системы в целом. Конечно, дорогие фирменные источники оснащены системой регулирующей работу кулера, но в большинстве компьютеров таких систем нет. Дело в том что производители компьютеров стараются максимально снизить стоимость своей продукции, применяя дешевые источники питания.
Чтобы понизить звук, издаваемый вентиляторами персонального компьютера, можно пойти по пути разумного снижения скорости их вращения. В самом деле, всегда ли нужен пропеллер, гоняющий воздух (и пыль) на полную мощность? Принудительный обдув необходим, если температура охлаждаемого объекта превышает некоторую определенную величину, а ниже нее вентиляторы могут работать вполсилы или не работать вообще, постепенно ускоряясь до своей максимальной скорости с повышением температуры. Так, например, радиаторы современных блоков питания для ПК остаются практически холодными при типовой нагрузке (обычно она заведомо меньше половины максимальных возможностей блока), то есть, нет никакой необходимости "гонять" вентилятор блока питания на полных оборотах, тем более что часто именно он дает основной вклад в шум системного блока.

Чтобы снизить тепловыделение процессора во время даже кратковременных (доли секунды) простоев применяются различные программные охладители (например, CPUidle, Waterfall и др.) которые при помощи специальных команд "усыпляют" процессор во время пауз в работе, благодаря чему его температура резко снижается. Более того, подобные средства программного охлаждения уже встроены в ядро многих современных опера систем (Windows, Linux и др.), и достаточно лишь их активизировать (например, надо установить Windows при включенной в BIOS материнской платы опции ACPI, и эти команды начнут работать автоматически). При этом температура процессора во время вашей активной работы с Word"ом, Photoshop"ом, почтой или браузером вряд ли будет подниматься выше 35 градусов! В этих ситуациях вполне логично замедлить вращение вентилятора процессорного кулера, уменьшив его шум и существенно увеличив срок службы.

Для каждого применения критическая температура регулировки вентиляторов может быть своя, однако в большинстве случаев внутри системного блока вполне подойдет единая универсальная настройка. До температуры термодатчика (расположенного в нужном месте) в 35-40 градусов Цельсия (такая температура далека от критической для любых компьютерных компонентов) вентилятор может вообще не работать, либо работать с минимальным количеством оборотов. При этом издаваемый им звук будет намного тише обычного (на 10-15 дБ при вращении на половинной скорости), а долговечность работы вырастет в несколько раз! По мере повы температуры примерно до 55 градусов вентилятор должен разгоняться на полную скорость и выше 55 градусов - работать на максимальной скорости.

Предлагаемая ниже схема обеспечивает простую регулировку оборотов вентилятора без контроля оборотов. В устройстве использованы отечественные транзисторы КТ361 и КТ814.

Рис.7 Принципиальная схема регулятора.

Конструктивно плата размещается непосредственно в блоке питания, на одном из радиаторов и имеет дополнительные посадочные места для подключения второго датчика (внешнего) и возможность добавить стабилитрон, ограничивающий минимальное напряжение, подаваемое на вентилятор.

Рис.8 Внешний вид и топология печатной платы.

Существуют и более сложные схемы регулировки, например - FANSpeed (рис.9)

Рис.9 Принципиальная схема и внешний вид регулятора FANSpeed.

Функция такого управления скоростью вентилятора от термодатчика реализована в простой электронной схеме (рис.9). Схема содержит простейший операционный усилитель типа КР140УД7 (можно применить и КР140УД6), один транзистор (КТ814 или КТ816 любой буквы - только для вентиляторов с максимальным током не более 220 мА), стабилитрон VD1 (любой из КС162 или КС168), несколько резисторов и конденсаторов (допуск номиналов для резисторов - 10 %, для конденсаторов - любой), и обычные кремниевые диоды общего применения (например, КД521, КД522 и др.) в качестве термодатчиков VD3 и VD4. Элементы R9, HL2 и VD6 необязательны и служат только для индикации величины выходного напряжения по яркости свечения светодиода HL2, однако светодиод HL1 необходим, поскольку стабилизирует работу схемы при измене питания.

Работа схемы регулировки скорости вращения вентиляторов от температуры основана на уменьшении с нагревом напряжения на p-n переходе диода (около 2 мВ на градус Цельсия). Настройка рабочего режима схемы сводится к установке подстроечным резистором R4 выходного напряжения, подаваемого на вентилятор, равным примерно 6,5 Вольт при температуре датчика в 37 градусов Цельсия и разомкнутом джампере JP1. Для этого этого датчик на минуту засовывают в подмышку (сухую - чтобы исключить электроконтакт с проводящей кожей). Термочувствительность схемы (скорость увеличения выходного напряжения с температурой) определяется в частности номиналом резистора R6 и для варианта с одним диодом составляет примерно 0,3 Вольта на градус, то есть при данной калибровке на выходе будет 12 Вольт при температуре примерно 55 градусов.

Большинство из 12-вольтовых вентиляторов (как больших для блоков питания, так и поменьше для процессоров и видеокарт) способны стабильно вращаться при напряжении питания 3-5 Вольт (при этом их скорость примерно вдвое меньше номинальной). Однако для уверенного запуска часто необходимо более высокое напряжение 6,5-7 Вольт. Именно с этим расчетом в схему введены диод VD5 и двухпиновых джампер JP1 - при замкнутом джампере напряжение на вентиляторе не опустится ниже примерно 6,5 Вольт даже при температуре 20-25 градусов, что обеспечит бесперебойное вращение вентилятора на низкой скорости. Если вы хотите, чтобы при температуре ниже 30 градусов вентилятор останавливался совсем, джампер надо оставить разомкнутым. Для работы схемы можно использовать один или два диодных термодатчика, включенных параллельно. В последнем случае диоды VD3 и VD4 надо подобрать с примерно одинаковым прямым падением напряжения при одинаковой температуре, а номинал резистора R6 увеличить до 20 кОм. Схема будет срабатывать по более горячему датчику, поэтому, расположив их в разных местах, можно одной приставкой контролировать сразу две температуры. Например, на фотографии один термодатчик расположен прямо на печатной плате приставки и контролирует температуру окружающего воздуха, а другой - выносной на один из радиаторов. При монтаже термодатчиков на радиаторах следует тщательно избегать электрического контакта (и утечек) между выводами диода и другими металлическими частями компьютера, иначе схема будет работать неправильно.

Изменив некоторые номиналы схемы, можно заменить диоды VD3, VD4 на стандартный выносной термодатчик для материнских плат (например, 10-кОмный термистор, см. фото) - конструкция его термочувствительной части больше подходит для монтажа на процессорных кулерах, однако и стоит он намного дороже обычного диода.

Если вентилятор оснащен датчиком скорости вращения (три провода вместо двух), то этот третий провод (контакт ј3 разъема на вентиляторе) идет в обход схемы. При этом датчик вращения будетисправно работать до напряжения на вентиляторе 4,5-5 Вольт, выдавая меандр с логическими уровнями 0 и 5 вольт и удвоенной частотой вращения ротора: два противоположно расположенных на роторе (для равновесия) магнитика по очереди "включают" датчик Холла в статоре, имеющий выход типа открытый сток (коллектор), "подтянутый" на системной плате резистором к питанию +5 В. Однако при низких скоростях вращения (обычно ниже 2600 об./мин. для питания вентилятора меньше 6,5 В) многие материнские платы не способны адекватно считать обороты, выдавая при этом 0. Уверенный счет чаще начинается с 2800-3000 об./мин., так что это нужно учитывать в работе, чтобы попусту не пугаться.

Для уменьшения шума рекомендуется применять проволочную решетку (круглого сечения) для вентиляторов блоков питания и системных блоков (трехдюймовый типоразмер). Снижает свист ветра и улучшает воздуходув по сравнению со штампованными отверстиями в жести корпусов (рис.10).

Защита системного блока от пыли. Обмен опытом.

Есть два устройства, которые создают внутри себя низкое давление, одно из них пылесос, другое компьютер:)

Сложно сказать чем руководствовались разработчики, применив именно такую систему охлаждения, но, тем не менее, так оно есть. И единственный способ борьбы с ней - это установка дополнительных вентиляторов в нижнюю часть передней стенки корпуса и защита их фильтрами. Вентиляторов лучше ставить два - для создания внутри повышеного давления. Нагнетаемый ими воздух частично будет вытягиваться вентилятором блока питания, частично через щели корпуса.

Литература

1. Александр Долинин (