Повелитель бурь
Скрещиваем девайсы, или как из двух простых устройств сделать третье – умное и красивое
Как-то в местной "апгрейдовской"конференции проскочило пожелание читателя увидеть статью, в которой бы описывалась схема регулировки оборотов вентилятора в зависимости от температуры процессора. Как вы знаете, все современные материнские платы умеют это делать самостоятельно - с помощью встроенного мониторинга, причем делают это весьма неплохо. Правда, разъемов для подключения дополнительных вентиляторов на платах обычно не больше двух. А для старых машин данная тема не очень актуальна – вентиляторы на процессорах там сравнительно малооборотистые и малошумные (по крайней мере, в большинстве случаев), да и греются старые "лошадки" не очень сильно, хотя бывают и исключения. Вообще-то, статья об устройствах для регулировки оборотов дополнительных корпусных вентиляторов в зависимости от температуры внутри корпуса вышла на страницах данного журнала еще в 2001 году (в №37) и называлась "Сквозняк по заказу". Разумеется, многие читатели не имеют возможности прочитать ее на сайте журнала в электронном архиве, и не у всех есть номера "UPGRADE" за прошлые годы. Да и инженерная мысль не стоит на месте…
Именно для читателей, интересущихся данной темой, и было разработано данное устройство.
Внимание, при изготовлении и эксплуатации описываемой схемы будьте аккуратны и соблюдайте меры предосторожности при работе с паяльником! Тщательно проверяйте монтаж устройства перед подключением к блоку питания компьютера и при установке в корпус!
Что, где и как происходит?
Например, в фирменном корпусе стоимостью около 500 долларов регулировка оборотов корпусных вентиляторов производится вручную. Многих это не устраивает – если есть возможность "поддавать газу" в автоматическом режиме, почему бы не сделать именно так? Да, такие устройства в природе есть, но цена их при этом достаточно велика (для большинства небогатых пользователей). Одна из таких моддерских штуковин описана в статье "Узда для пропеллеров" в №38. А что, если собрать подобный девайс самому? Конечно, добавив при этом красивую разноцветную индикацию режимов работы вентиляторов.
Пусть, логика работы устройства будет такая: непосредственно после включения на вентиляторы начинает подаваться напряжение около 6 Вольт (с кратковременным повышением в самый начальный момент до 12 Вольт - для устойчивого запуска), а затем при повышении температуры до установленного заранее порога оно скачком повысится до максимального значения 12 Вольт. Когда температура понизится, напряжение на выходе регулятора снова уменьшится до 6 Вольт и вентиляторов практически не будет слышно. В принципе, нижний порог напряжения (6 Вольт) можно будет потом изменить по желанию в зависимости от шумности вентиляторов. Поэтому заменяем (или дополняем?) ручку переменного резистора (регулятора напряжения подаваемого на вентиляторы - он регулирует скорость вращения их роторов) электронным "переключателем режимов". Наверное, будет проще всего подсоединить сразу все дополнительные корпусные вентиляторы к выходу данного устройства, хотя никто не мешает собрать такую штуку персонально для каждой "вертушки". Но тогда придется искать несколько комплектов деталей для сборки и заморачиваться с компоновкой всего этого хозяйства на плате ограниченных размеров. Корпусные вентиляторы с тахометрическими датчиками в здешних краях редкость, поэтому схема рассчитана на подключение обычных двухвыводных вентиляторов.
Первая составная часть девайса – термовыключатель для вентилятора, такой же, как описанный в статье "Сквозняк по заказу". Главное в ней – триггер Шмитта на транзисторах VT1 и VT2. Термодатчик – четыре паралельно соединенных германиевых диода типа Д9Б в обратном включении. В исходном состоянии сопротивление термодатчика велико, транзистор VT1 закрыт, VT2 открыт и напряжение на его коллекторе мало. Диод VD6 заперт обратным напряжением, ток через его цепь не протекает. При повышении температуры сопротивление термодатчика понижается (возрастает обратный ток диодов), и при достижении напряжением на базе некоторой пороговой величины транзистор VT1 открывается, VT2 закрывается. Напряжение на коллекторе VT2 скачком увеличивается до 12 Вольт. Через открывшийся диод VD6 и резистор R8 начинает протекать ток, сильнее открывая транзистор VT3 и повышая напряжение на выходе регулятора до максимума. Резистором R2 устанавливают порог срабатывания триггера.
(схема электрическая принципиальная)
Вторая часть схемы – немного переделанный регулятор напряжения. В исходном состоянии напряжение на базу транзистора подается со стабилитрона VD7 и диода VD8. Напряжение на выходе регулятора напряжения будет примерно 6 Вольт (если движок подстроечного резистора находится в самом нижнем положении по схеме). Пока на выходе триггера уровень наряжения низкий, диод VD6 закрыт, напряжение на базу транзистора VT3 поступает через открытый диод VD9 и резистор R9. Когда температура воздуха внутри корпуса возрастет и сработает триггер Шмитта, напряжение на базу регулирующего транзистора будет поступать уже с выхода "переключателя" через цепочку VD6, R8. Таким образом, напряжение на выходе регулятора будет скачком меняться при достижении пороговой температуры от +6 до +11,5 Вольт (в зависимости от типа используемого в регуляторе транзистора максимальное выходное напряжение может быть от 11,0 до 11,5 Вольт). Конечно, схему можно сделать и более простой, но главное здесь – сама идея, а ее конкретное воплощение – личное дело изготовителя. По применяемым деталям тоже нет особой необходимости повторять ранее написанное – перечитайте предыдущую статью. При наличии сильной тяги к экспериментам изменение оборотов вентилятора при повышении температуры можно сделать плавным, но это потребует некоторой переработки исходной схемы – замены триггера Шмитта на что-то другое.
Индикаторные светодиоды применяются такие: "MIN" – красный, "MAX" – зеленый (синего не достал), "WORK" – желтый.
Подстроечный резистор на 47 кОм можно заменить на другой, большего сопротивления. Вместо германиевых диодов можно попробовать применить терморезистор (примерно на 50-100 кОм), а потом помучиться с настройкой. Подстроечный резистор во второй части схемы можно заменить переменным, найти красивую ручку и прикрепить его к крышке, рядом с платой устройства. Тогда обороты вентиляторов можно будет регулировать вручную, а при повышении температуры внутрикорпусная вентиляция заработает в полную силу независимо от положения ручки регулятора.
Германиевые диоды имеют сильную зависимость обратного тока от температуры, именно эта их особенность и используется в данной схеме. Чем меньше они по размерам, тем быстрее схема будет реагировать на повышение температуры внутри корпуса. С другой стороны, сверхминиатюрную деталь будет легче повредить… Хотя, скорее всего, будут установлены детали, оказавшиеся в наличии на момент сборки. Количество диодов можно изменить, но тогда придется соответственно скорректировать величины последовательно соединенных с ним сопротивлений , если датчик не будет срабатывать при заданной температуре. (Это вариант скорее для "продвинутых" мастеров.) При настройке устройства нагревать диоды можно паяльником, помещая его жало рядом с корпусами диодов (но не касаясь их!).
Регулирующий транзистор может быть типа КТ815, КТ817 с любым буквенным индексом. Его лучше прикрутить к металлической пластинке толщиной 2-3 мм и площадью 5-6 см2, при этом нельзя допускать сопрокосновения этого радиатора с корпусом компьютера или "общим" проводом схемы. Величину напряжения на выходе регулятора в режиме "полного газа" устанавливают подбором величины сопротивления резистора R8 (его можно убрать совсем). Маломощные транзисторы – любые кремниевые, но возможно, в этом случае придется подбирать поточнее регулировочные сопротивления.
Если на выходе схемы подключено много вентиляторов – может потребоваться увеличение емкости пускового конденсатора С4 в несколько раз. (Схему запуска можно немного изменить, но как именно – подумайте сами).
Индикаторы напряжения весьма простые по конструкци. Работу их здесь подробно разбирать не будем, только поясню,что HL1 – индикатор минимального напряжения на выходе регулятора, HL2 – индикатор максимального напряжения, HL3 – индикатор исправности регулятора (он должен светиться во время работы при исправном регуляторе напряжения, но обороты вентилятора при этом не контролируются!). В принципе, HL3 можно и не ставить - по причине отсутствия промежуточных состояний напряжения на выходе регулятора. Но если вы хотите доработать данную схему, установив выключатель, который будет соединять базу транзистора с общим проводом, останавливая при этом вентиляторы – тогда индикатор наличия напряжения на выходе необходим (правда, в этом случае вентиляторы будет необходимо почаще смазывать для уверенного запуска при минимальном подводимом напряжении).
Для подключения устройства к проводам питания и вентиляторам нужно будет приобрести "разветвитель" с разьемами, который стоит практически копейки. А припаять провода от него к плате регулятора – работа несложная. Правда, у некоторых разветвителей "родные" провода не удается залудить. Тогда приходится вытаскивать контакты, разжимать крепления и вставлять в них "наши" многожильные монтажные провода, которые залуживаются без проблем.
Кое-что о сборке
Для монтажа данного девайса хорошо подходит крышка пятидюймового отсека. После сборки системного блока, как правило, остается хотя бы одна свободная крышка ("читалки"-то есть практически у всех), которая в лучшем случае валяется среди запчастей, в худшем – просто выбрасывается. А если вы ее испортите в поцессе работы – так она все равно была "запасной", и с крышкой, которая в данный момент установлена в корпусе, можно будет поработать дальше, только более аккуратно, с учетом прошлых ошибок. Можно, конечно, использовать и "трехдюймовую" крышку – кому как нравится.
При выборе типа светодиодов для индикаторов нужно учитывать и то, как выглядят индикаторы на вашем корпусе – чтобы не нарушать единство стиля. Как вы думаете, хорошо ли будут выглядеть здоровенные круглые светодиоды в крышке "пятидюймовки", в то время как индикаторы на корпусе – небольшие и прямоугольные? Вот и я думаю, что это будет не очень эстетично ("зато дешево, удобно и практично…" – классика, однако…). Конечно, круглые отверстия проделывать будет проще, но и выглядят они не так стильно ("Хочешь быть крутым? Будь им!"). В данном случае дизайн пробного экземпляра устройства минималистический. Вот пример возможного расположения индикаторов на панели:
Теперь немного информации о монтаже электрической части. Печатную плату для данного устройства целесообразно разрабатывать, если вы хотите заняться мелкосерийным производством таких девайсов. В большинстве случаев для опытных образцов достаточно будет макетной платы – если монтаж проведен аккуратно и качественно, устройство будет работать годами, пока не надоест своим присутствием. Макетная плата изготавливается прорезанием канавок в фольге до текстолита, так, чтобы образовались изолированные друг от друга квадратики со стороной примерно в 1 см. К этим квадратикам и припаиваются выводы деталей. При необходимости детали можно будет легко отпаять и передвинуть в другое место (если начальная компоновка окажется неудачной). Если площадки расположены далеко друг от друга, соединяйте их отрезками многожильного изолированного провода. Печатную плату с деталями можно изнутри привинтить к нижней кромке крышки. Обратите внимание, что винты крепления должны быть с "потайной" головкой, чтобы они не торчали и не мешали вставлять крышку на место. Только вот незадача - нижняя кромка крышки весьма тонкая, поэтому будьте внимательны и острожны. В крайнем случае, прикрепите плату к крышке взятым напрокат клеевым пистолетом (можно обойтись и без него, приложив на нужное место и затем расплавив кусок клея паяльником). Если такого клея в пределах досягаемости нет, воспользуйтесь клеем "Момент". Плату постарайтесь сделать не очень большой, чтобы в будущем рядом с ней можно было разместить плату "мониторинга" оборотов вентиляторов (если возникнет такое желание). Светодиоды в отверстиях можно крепить также с помощью клеевого пистолета (кстати, во многих корпусах так и сделано). С наружной стороны крышки рядом со светодиодами для прикола попробуйте сделать какие-нибудь условные обозначения – раньше для этого удобно было использовать переводные изображения, но сейчас таких радиолюбительских шрифтов что-то не видно. Так что если нет навыков аккуратного написания букв – лучше не портите свою работу. Хотя крупная надпись – что-нибудь вроде "Smart Fаn Ltd" смотрелась бы неплохо (наверное).
Датчик необходимо разместить в верхней части корпуса, причем так, чтобы избежать замыкания его выводов с металлической поверхностью и попадания его под струю воздуха от вентилятора. Главное, чтобы в дальнейшем он не отлепился от своего посадочного места и его длинные провода не попали в крыльчатку вентилятора на процессоре.
Разумеется, первоначальное подключение лучше производить к какому-нибудь внешнему блоку питания 12 Вольт, чтобы при возможных ошибках в монтаже избежать больших материальных потерь. (Например, если будет перепутана полярность подключения диодного датчика температуры – транзистор VT1 мгновенно "сгорит"!)
При изготовлении девайса помните, что от аккуратности проделывания отверстий в крышке (монтажа деталей на плате снаружи все равно не видно, если его специально не демонстрировать) напрямую будет зависеть количество восторга, которое проявят окружающие вас друзья–моддеры. А уже от реального количества восторга будет зависеть теоретически возможное количество пива, которое пообещают вам друзья за изготовление такой же штуки для них.
Прямых вам рук и тихих вентиляторов!