Компьютеры - Сквозняк по заказу - устройства управления вентилятором

"Ах, лето красное, любил бы я тебя, когда б не пыль, да зной, да зависанья-глюки..."
(размышления большинства пользователей)

Практически всем любителям "быстрой езды" (то есть разгона процессоров и всего остального) приходилось сталкиваться с разогревом и даже перегревом компонентов.

Последствия этого каждый помнит хорошо - возможны варианты от зависания системы и потери данных до увлекательного похода за новым процессором. Но все ли проблемы связаны с процессорами? Практика показывает, что нет.

Достаточно перечитать обзоры новых девайсов, и из прочитанного сразу будет ясно, что в корпусе компьютера кроме процессора есть еще несколько "нагревательных приборов". По этому поводу написано много статей, но интерес народа к данному вопросу не угасает (разве что ослабевает с наступлением зимы). Следуя народной мудрости, будем готовиться к летнему потеплению сейчас, когда только-только кончилась осень.

Процессоры греются хорошо, особенно "атлоны". У них число транзисторов на кристалле раза в полтора больше, чем у Pentium III. Соответственно, и температуру нагоняют посильнее. Но и для "пней" отвод тепла тоже актуален, особенно при разгоне. А теперь появился Pentium 4, вы уже видели фотографии кулеров для него? Если еще нет, посмотрите - и ужаснитесь. Так что система жидкостного (!) охлаждения процессора уже не кажется очередным приколом.

Про разнообразные кулеры в журнале писалось неоднократно. Судя по отзывам, вам, уважаемые читатели, особенно интересной показалась информация про кулер, который умеет изменять число оборотов в зависимости от температуры радиатора. Создать нечто подобное можно и дома, причем не особенно напрягаясь.

Главное - чтобы у подопытного кулера исправно крутился вентилятор, лучше всего, если он будет на шарикоподшипнике, с контролем оборотов (датчиком тахометра). Тогда можно будет контролировать его исправность с помощью одной из многочисленных программ, а современные матери могут даже блокировать загрузку при остановке вентилятора (или, как минимум, начинают истошно вопить).

Например, у плат производства MSI в комплект поставки входит утилита PC Alert III System Monitor. С ее помощью можно контролировать кучу напряжений, температуру процессора, температуру на плате и температуру радиатора видеокарты (с помощью дополнительного датчика). Также контролируются обороты трех вентиляторов (если на них есть таходатчики, конечно). У других производителей тоже есть что-то подобное.

Температуру процессора можно понизить и программно, софта для этого создано предостаточно. Программы эти не заменяют вентиляторов, просто в моменты, когда процессор не используется, холостой цикл заменяется на команду остановки, тем самым снижая расход энергии и уменьшая нагрев.

Разница температур при использовании таких программ и без них может доходить до 10-15 градусов. Такое охлаждение отлично работает при работе с табличными и текстовыми редакторами, 2D-приложениями и т. д. Только вот в играх от них толку будет мало, потому что современные "игрушки" загружают процессор полностью, да и архиваторы тоже не дают ему расслабляться.

Прежде всего надо разобраться с циркуляцией воздуха. Как минимум, она должна присутствовать, и в большей мере за это отвечает конструкция корпуса. Оптимальным выбором (для дома) является качественный широкий midi-tower, в котором вентилятор в блоке питания работает на выброс нагретого воздуха.

Туда можно установить дополнительный вентилятор для подачи холодного воздуха - место для него предусмотрено внизу передней панели (чаще всего он не входит в стандартную комплектацию и приобретается отдельно). Блок питания, установленный в корпусе неизвестного производителя, может рассеивать в виде тепла до 20-25% потребляемой мощности. В качественных блоках питания эта доля составляет примерно 15%.

Проверьте, как в корпусе уложены шлейфы жестких дисков и провода питания, не расположены ли они рядом с сильно нагревающимися элементами. Беспорядочно свисающие шлейфы уменьшают скорость движения воздуха, а на их укладку необходимо всего несколько минут. Посмотрите, не скопилась ли на радиаторах пыль - она хороший теплоизолятор. (Вам когда-нибудь доводилось открывать аппаратуру, которую не чистили несколько лет?

Впечатления - незабываемые...) Пыль следует выдуть потоком воздуха (не на середине ковра, конечно). Радиаторы можно почистить, только не трогайте ножки микросхем. Загляните в блок питания - там пыли тоже хватает, только сначала отключите компьютер от сети. Учтите, что вы можете нарушить гарантийные пломбы на блоке питания, поэтому подождите окончания гарантийного срока. Если вентилятор засасывает воздух внутрь корпуса, его крыльчатку лучше развернуть обратной стороной.

Можно поступить более решительно - увеличить диаметр входных отверстий внизу корпуса и "проредить" решетку на задней стенке блока питания. Только будьте внимательны, главное - не перестарайтесь: доступа ко внутренней начинке блока питания по-прежнему не должно быть!

В фирменных компьютерах повышенной надежности может быть установлена система термоконтроля, которая представляет собой следующее: устанавливаемое в пятидюймовый отсек устройство со встроенным вентилятором, охлаждающим находящийся за ним девайс, а на лицевой панели блока, доступного с передней панели компьютера, находятся элементы управления и жидкокристаллический экран индикации состояния системы. К контрольному блоку подключаются восемь термодатчиков и четыре вентилятора, образующих четыре пары "термодатчик - вентилятор".

Для каждой из них можно установить свое пороговое значение температуры. Когда температура датчика достигает установленного порога, включается вентилятор, обеспечивая эффективное охлаждение устройства. После понижения температуры вентилятор выключается. Помимо температуры система контроля следит за скоростью вращения каждого из четырех вентиляторов. Но естественно, такая штука для большинства пользователей недоступна, ибо хитроватость ее велика есть!

Если у вас в компьютере установлено несколько дополнительных вентиляторов, то шум (или вой) от их работы может вызывать повышенное недовольство ваших домочадцев, если они не такие компьютерные фанаты, как вы. Что можно сделать для устранения или уменьшения шума? Ведь не все же время на компьютере производится массовый отстрел монстров? И температура в помещении вряд ли круглый год держится в районе +30оС.

Часто рекомендуют подключать дополнительные вентиляторы через выключатели или подключать их не на 12 вольт, а на 7. (Черный провод вентилятора подсоединяют не к корпусному проводу, а к проводу +5 В. В результате и получается 7 вольт.

Обороты уменьшаются, но и шум падает до терпимого уровня. Нужно только проверить, будет ли работать данный вентилятор при таком напряжении и хватит ли его мощности для нормального охлаждения процессора.) А как же насчет автоматического включения и выключения?

Сборка

Для того, чтобы реализовать что-то подобное в домашних условиях, не нужны дефицитные детали - достаточно умелых рук и трезвой головы. Если не боитесь соседства "чудес капиталистической техники" и деталей, произведенных при развитом социализме, попробуйте собрать простую схему, которая будет включать вентилятор при нагреве датчика до заданной температуры (см. рис. 1).

Опубликована она была в журнале "Радио" (номер 6 за 2001 год) и изначально предназначалась для охлаждения радиаторов в передатчиках и усилителях. Дефицитного в ней ничего нет, самая дорогая деталь - микросхема К157УД1 (лично я нашел ее в интернет-магазине за 4 рубля - прим. ред.).

Данная микросхема выдерживает значительный ток нагрузки - и с одним подключенным вентилятором (12 В, 0,14 А) практически не греется. Если же захотите повесить на нее пару-тройку вентиляторов, то придется установить ее через стойки на радиатор. Работает устройство так: в исходном состоянии напряжение на выводе 8 меньше напряжения на выводе 9.

Напряжение на выходе микросхемы (вывод 6) близко к напряжению питания, поэтому вентилятор практически обесточен. При повышении температуры сопротивление R1 уменьшается, напряжение на выводе 8 начинает повышаться. Как только оно превысит напряжение на выводе 9, напряжение на выходе скачком уменьшается практически до 0, и вентилятор начинает свою нелегкую работу.

При уменьшении температуры все происходит в обратном порядке, и вентилятор обесточивается. Температура, при которой прекратится воздухоподача, меньше температуры, при которой вентилятор включается. Зазор между температурами включения и выключения можно регулировать резистором R5 - если уменьшать его величину, разница температур увеличивается.

А еще можно установить светодиод для индикации срабатывания (подачи питания на вентилятор). Конденсатор С3 нужен, если схема работает неустойчиво, в принципе, можно обойтись и без него.

А что делать, если не удается достать микросхему? (Зря улыбаетесь, такое вполне может произойти...)

Тогда попробуйте собрать подобную схему на транзисторах (см. рис. 2). Роль датчика здесь выполняет германиевый транзистор из серии МП (может быть любой из этой серии), имеющий значительную зависимость тока коллектора от температуры.

Поэтому он и обозначен, как резистор (хотя это и не по правилам). В исходном состоянии VT1 закрыт, VT2 открыт, следовательно, закрыт и VT3 (на его базе низкий потенциал). При повышении температуры сопротивление термодатчика уменьшается, растет ток через цепочку R1-R2-R3, и повышается напряжение на базе VT1. При достижении определенной величины транзистор VT1 открывается, закрывая VT2.

Напряжение на коллекторе VT2 повышается очень быстро, так как транзисторы соединены по схеме триггера Шмитта. Так же быстро открывается транзистор VT3. На вентилятор подается напряжение, и он начинает свою работу. Если ему удалось понизить температуру внутри корпуса (или устройства, на котором прикреплен датчик), то сопротивление R1 увеличивается, и все происходит в обратном порядке.

Параллельно вентилятору можно подключить светодиод HL1, который будет закреплен в крышке свободного отсека. Свечение индикатора будет указывать на работу вентилятора (если он исправен). Таким образом, отпадает необходимость в установке специальных выключателей для каждого вентилятора. Можно изготовить один такой термовыключатель и подключить к нему все дополнительные вентиляторы (только VT3 придется установить на радиатор или через изолирующую прокладку привинтить его к корпусу) - или для каждого вентилятора собрать отдельную схему.

Возможны и другие варианты подобных схем, главное - обеспечить быстрое включение вентилятора (при медленном увеличении напряжения крыльчатка может и не раскрутиться, особенно если вентилятор старый). Стабилитрон VD1, резистор R6 и конденсатор С1 образуют простейший стабилизатор напряжения питания - в компьютере величина напряжения +12 В может незначительно меняться в зависимости от нагрузки, а это изменение может вызвать ненужное срабатывание схемы.

В Upgrade #30 была короткая заметка о кулере фирмы ASUS с чудесным названием FCUG9C-6FC. В его основание встроен термодатчик, который выдает сигнал на встроенный контроллер. А контроллер увеличивает или снижает обороты вентилятора в зависимости от температуры радиатора.

Выше температура - быстрее крутится вентилятор. Подобная система стоит во многих современных блоках питания - так называемый "Fun Processor", для увеличения ресурса вентилятора и снижения шума при нормальной температуре. Название, конечно, громкое, но внутри, скорее всего, стоит такая (или почти такая) схема, как на рисунке 3.

Схема напоминает предыдущую, но в ней использованы транзисторы другого типа проводимости. Сделано это для того, чтобы мог работать датчик оборотов (необходимо соединение "минуса" вентилятора с корпусом). Стандартное назначение контактов разъема вентилятора также приведено на рисунке, кроме того, распайка контактов указывается в описании на материнскую плату.

Датчик - такой же, но схема - усилитель постоянного тока. Теперь плавное повышение температуры вызовет плавное открывание транзистора VT3. А чтобы вентилятор начинал работу сразу, не дожидаясь повышения температуры, как было в предыдущем случае, в схеме установлен резистор R7.

Его величина подбирается в зависимости от конкретного экземпляра транзистора VT3 (или типа). Необходимо подобрать R7 такой величины, чтобы при включении компьютера вентилятор устойчиво запускался и затем набирал такие обороты, при каких система контроля оборотов на материнской плате еще не поднимает панику (или установите в программе контроля желаемую нижнюю границу количества оборотов).

Транзистор КТ208 вполне держит ток вентилятора 60 мА, если вентилятор потребляет больше, понадобится более мощный выходной транзистор. Параллельно вентилятору можно установить индикатор - так, как это было сделано в предыдущей схеме.

Величину включенного последовательно сопротивления лучше всего подобрать такую, чтобы при минимальных оборотах вентилятора свечение индикатора было минимальным. Тогда при увеличении оборотов индикатор будет светиться все ярче и ярче, указывая на нормальную работу устройства.

Нюансы

При изготовлении любой из этих схем можно использовать транзисторы, близкие по характеристикам к используемым. Вместо германиевого транзистора можно поставить терморезистор, но тогда понадобится подбирать величины сопротивлений в цепочке (для схемы на рис. 2 - R2 и R3, на рис. 3 - R1 и R2) в зависимости от сопротивления терморезистора. Кстати, от размеров термодатчика будет зависеть инерционность срабатывания схемы "термовыключателя" - чем больше (массивнее) датчик, тем больше будет запаздывать включение вентилятора.

Транзистор типа МП - в металлическом корпусе, корпус соединен с базовым выводом. Поэтому при сборке лучше использовать транзисторы в окрашенном корпусе, а при установке избегать электрического контакта с поверхностями радиаторов и т. п. (приклеивать нужно термоклеем или термопленкой).

Можно вообще подвесить датчик в верхней части корпуса - там он будет отслеживать температуру в корпусе, и подключить к нему дополнительный корпусной вентилятор. При установке необходимо проследить, чтобы на датчик не попадал поток воздуха от вентилятора. Главное - сначала испытать схему при питании от внешнего источника 12 В: так удобнее подбирать детали и контролировать нагрев выходного транзистора при максимальной нагрузке.

Если он будет нагреваться слишком сильно, необходим радиатор (роль радиатора может выполнить задняя стенка металлического корпуса, только закрепляйте транзистор через изолирующую прокладку). И вообще, питание на все эти схемы лучше подавать через плавкий предохранитель, рассчитанный на ток около 0,25 А, - во избежание порчи блока питания компьютера вследствие ваших доработок, если вентилятор все-таки сдохнет.

Теперь можно отказаться от корявых выключателей, вывести на крышку свободного отсека индикаторные светодиоды и наблюдать за работой автоматики, наслаждаясь мелодией вентиляторов, тем более что вашему компьютеру будет от этого просто нереальное счастье. Согласитесь, ведь приятно, когда вас правильно и в нужной степени охлаждают?

Нормальной вам и вашему компьютеру температуры!