что такое тахометр кулера
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.
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.
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.
Простой способ считать обороты кулера с помощью Arduino
Распиновка проводов кулера Сегодня о том, как считывать обороты компьютерного кулера с помощью его встроенного тахометра.
На фото обыкновенный компьютерный вентилятор с трехпроводным подключением. Два провода красный и черный это питание с массой, и желтый, по которому комп определяет с какой скоростью крутится пропеллер.
Работает этот выход довольно просто, выход соединяется с массой, когда крыльчатка находится в определенном положении, можно даже подключить тестер и посмотреть, как это происходит. Только без питания ничего работать не будет, поэтому я его подключил к 5 вольтам от пальчиковых батареек. Конкретно этот кулер замыкает выход 2 раза на 1 оборот, соответственно к нему можно подключить оттягивающий резистор и снимать показания как с энкодера.
Схема подключения кулера к Arduino
+12 вольт подключается только к кулеру, к его красному проводу и никуда больше. Выход тахометра, желтый провод, подключается к нулевому прерыванию Arduino на UNO это второй вход и он же подтягивается резистором к ардуиновским 5 вольтам. Ну и, конечно же, у нас общая масса с кулером и его питанием. Теперь можно подавать питание.
Описание кода.
В коде заводим переменную
и функцию обработчика прерываний, которая будет плюсовать к переменной единицу.
В setup конфигурируем прерывания, оно у нас CHANGE,
то есть будет выполняться когда состояние на входе изменится и когда будет изменяться состояние на входе будет прибавляться единица к переменной val.
В цикле сбрасываем переменную на 0 и ждем пол секунды пока набежит значение, ждем пол секунды а не секунду потому что прерывание срабатывает 2 раза за 1 импульс от чего можно считывать в 2 раза чаще.
После рассчитываем обороты в минуту и отправляем в serial, то есть количество импульсов в секунду множим на 60 и делим на 2, так как у нас 2 импульса за оборот. И еще отправляем значения из переменной val.
Так же можете посмотреть видео как подключить куллер к Arduino и определить его обороты.
Как интерпретировать выходные данные 3-контактного датчика скорости вращения вентилятора компьютера?
У меня 3-контактный 12-вольтовый компьютерный вентилятор, и я хочу интерпретировать его выходной сигнал датчика скорости. На желтом проводе я получаю нечто, похожее на импульсную модуляцию. Как бы я интерпретировал вывод, не подключая вентилятор к компьютеру?
Краткая справка: Выходной сигнал тахометра поступает от датчика Холла, установленного на плате привода двигателя на раме вентилятора. Один или несколько магнитов, встроенных в ступицу ротора вентилятора, активируют датчик Холла, когда они проходят мимо. Датчик усиливается и в конечном итоге приводит в действие логическую схему. Вентиляторы, которые я видел, используют выход с открытым стоком / открытым коллектором.
Один (или более) импульс генерируется каждый раз, когда ротор вентилятора совершает оборот. Количество импульсов, подсчитываемых за одну минуту, прямо пропорционально частоте вращения вентилятора. В случае вашего поклонника, я думаю, было бы разумно предположить, что для каждого оборота генерируются два импульса. С измеренной вами частотой около 1500 об / мин звучит правильно, учитывая, что вы используете ее при 10 В (номинальное 12 В), а типичное значение составляет 1800-2000 об / мин.
Если вы хотите более визуальный подход, вы можете сделать грубый стробоскопический тахометр, используя только светодиод и резистор. Подключите светодиод (ярче, лучше) и соответствующий токоограничивающий резистор между питанием и выводом тахометра. Если вы пометите одну из лопастей вентилятора чем-то легко видимым, например, наклейкой, вы сможете зажечь светодиод на лопастях вентилятора и увидеть, что наклейка загорелась в двух местах. Вы можете использовать эту технику для подсчета количества раз, когда выходной сигнал тахометра понижается при каждом обороте, и для аппроксимации коэффициента заполнения сигнала.