Computer blæserkontrol - Computer fan control
Ventilatorstyring er styringen af en elektrisk ventilators rotationshastighed. I computere bruges forskellige typer computerblæsere til at levere tilstrækkelig køling , og forskellige ventilatorstyringsmekanismer afbalancerer deres kølekapacitet og støj, de genererer. Dette opnås sædvanligvis ved at bundkortene har hardwareovervågningskredsløb , som kan konfigureres af slutbrugeren via BIOS eller anden software til at udføre ventilatorstyring.
Behov for ventilatorstyring
Efterhånden som moderne pc'er vokser mere kraftfulde, gør deres krav til elektrisk strøm også det. Computere udsender denne elektriske effekt som varme genereret af alle større komponenter . Varmeproduktion varierer med systembelastning, hvor perioder med beregningsintensiv aktivitet genererer meget mere varme end tomgangstiden gør.
Processorer i de fleste tidlige x86-baserede computere, op til nogle af de tidlige 486'ere , havde ikke brug for aktiv ventilation. Strømforsyninger havde brug for tvungen køling, og strømforsyningsventilatorer cirkulerede også køleluft gennem resten af pc'en med ATX -standarden. Biproduktet ved øget varmeproduktion er, at ventilatoren (e) skal flytte stigende mængder luft og dermed være mere kraftfuld. Da de skal flytte mere luft gennem det samme rum, vil fans blive mere støjende.
Ventilatorer installeret i et pc -etui kan producere støjniveau på op til 70 dB . Da ventilatorstøj øges med den femte effekt af ventilatorens rotationshastighed , betyder reduktion af omdrejninger i minuttet (RPM) med en lille mængde potentielt en stor reduktion i blæserstøj. Dette skal gøres forsigtigt, da overdreven hastighedsnedsættelse kan forårsage overophedning af komponenter og beskadigelse. Hvis det gøres korrekt, kan ventilatorstøj reduceres drastisk.
Ventilatorstik
De almindelige køleventilatorer, der bruges i computere, bruger standardiserede stik med to til fire ben. De to første ben bruges altid til at levere blæsermotor, mens resten kan være valgfri afhængigt af ventilatorens design og type:
- Grund - fælles grund
- Vcc (Power) - nominelt en +12 V forsyning, selvom den kan variere afhængigt af blæsertype og ønsket ventilatorrotationshastighed
- Sense (eller omdrejningstæller) output fra ventilator - udsender et signal, der pulserer to gange for hver omdrejning af blæseren som et pulstog, med signalfrekvensen proportional med ventilatorhastigheden
- Kontrolindgang-et pulsbreddemodulation (PWM) indgangssignal, der bruges, når køleblæserenheden har et internt motordrivkredsløb. Ventilatoraggregater med denne kontrolindgang giver mulighed for at justere ventilatorens rotationshastighed uden at ændre indgangsspændingen, der leveres til køleventilatoren. En variabel rotationshastighed gør det muligt at justere kølehastigheden for at imødekomme efterspørgslen, dæmpe blæseren og spare energi, når fuld hastighed ikke er påkrævet.
Farven på de ledninger, der er forbundet til disse stifter, varierer afhængigt af antallet af stik, men hver stifts rolle er standardiseret og garanteret den samme på ethvert system. Køleventilatorer udstyret med enten to- eller trepolede stik er normalt designet til at acceptere en lang række indgangsspændinger, hvilket direkte påvirker vingenes rotationshastighed.
Typer af kontrol
Termostatisk
I denne stil med ventilatorstyring er blæseren enten tændt eller slukket. Temperaturen inde i chassiset kontrolleres, og hvis der registreres en temperatur uden for området, indstilles ventilatorerne til deres maksimale hastighed. Når temperaturen igen falder til under en tærskel, slukkes ventilatorerne igen. Denne kontrolmetode reducerer støjproblemer og strømkrav i perioder med lav brug, men når systemet kører med kapacitet, kan ventilatorstøj blive et problem igen.
Lineær spændingsregulering
En standard køleventilator er en jævnstrømsmotor med knive påsat. Ved at variere spændingsindgangen over det acceptable område for en blæser, vil ventilatorens hastighed stige (til ekstra spænding) og falde (til reduceret spænding); en hurtigere blæser betyder mere luft flyttet og dermed en højere varmevekslingshastighed. Der er et par måder at udføre denne regulering på, som beskrevet nedenfor.
Modstande
Modstande i serie med en blæsers strømstift er den enkleste metode til at reducere blæserstøj, men de tilføjer den varme, der genereres inde i computerkassen . Da spændingsfaldet er proportionalt med strømmen, starter blæseren muligvis ikke. De skal have en passende effekt. Til variabel blæserstyring kan potentiometre bruges sammen med en transistor, såsom en MOSFET, hvis udgangsspænding styres af potentiometeret. Det er muligt at bruge en reostat i stedet.
Dioder
En diode i serie med blæseren reducerer spændingen, der udsendes til blæseren. En siliciumdiode tilvejebringer et relativt konstant spændingsfald på ca. 0,7 V pr. Diode; datablade for et specifikt diode angive dens spændingsfald, f.eks 1N4001 silicium diodens spændingsfald varierer fra ca. 0,7 til 0,9 V som de nuværende varierer fra 0,01 til 1 A. effekt vurdering skal bemærkes og nogle dioder kan kræve afkøling til operere ved deres nominelle strøm. Spændingsfaldet over dioden vil falde med temperaturen, hvilket får blæseren til at fremskynde.
Ligesom andre serieregulatorer vil dioden aflede strøm svarende til dens spændingsfald gange strømmen, der passerer gennem den.
Spændingsændring ("volt modding")
Spændingen en computerkølevifte modtager er defineret af forskellen mellem spændingskablet (+12 V) og jordledningen (+0 V). Ved at tilslutte en eller begge ledninger til en anden spænding, vil spændingen, som blæseren modtager, være forskellig fra standard 12 V, blæseren var designet til.
Forøgelse af spændingen i forhold til standard 12 V kan opnås ved f.eks. At tilslutte −12 V eller −5 V elledningen i stedet for jordledningen i ventilatorstikket og ved at tilslutte 5 V elledningen i +12 V indgangen på blæserstik. Gennem denne procedure kan der opnås 10, 17 og 24 V spændinger, idet spændinger over 12 V kan være skadelige for computerblæserne, der er vurderet til 12 V. Men kombinationen af moderne strømforsyninger er ikke længere nødvendig for at levere en −5 V strømledning og den begrænsede effektleveringsevne for −12 V -ledningen (normalt mindre end 1 A strøm) reducerer den samlede kapacitet for voltmodificerede blæsere i moderne systemer.
Tilslutning af +5 V -strømledningen til ventilatorens +12 V -indgang reducerer den spænding, blæseren modtager til +5 V. Nogle blæsere fungerer slet ikke ved så lav spænding, mens nogle andre blæsere kan køre med +5 V én gang de er begyndt at rotere med en rimelig hastighed.
En anden metode til at reducere ventilatorhastigheden er ved at flytte 5 V -ledningen i det klassiske Molex -strømstik i stedet for jordledningen til ventilatoren og derved levere +7 V (12 V - 5 V = 7 V) til blæseren . Dette er imidlertid en potentielt risikofyldt metode, fordi +5 V PSU -linje kun er beregnet til at levere strøm, ikke synke den, så PSU'en vil sandsynligvis blive beskadiget i tilfælde af belastning på 5 V PSU -linje under den belastning, der genereres af 7 V -fans (f.eks. Når pc'en går i inaktiv/slumretilstand). Komponenterne inde i computeren, der anvender +5 V strøm, kan også blive udsat for over 5 V i tilfælde af kortslutning i blæseren.
Integrerede eller diskrete lineære regulatorer
Fælles spændingsregulator IC'er som den populære LM78xx -serie bruges undertiden til at levere variabel eller konstant spænding til ventilatorer. Når den er termisk forbundet med computerens chassis, kan en af disse IC'er levere op til 1 A strøm ved en spænding på henholdsvis 6, 8, 9 eller 10 V for LM7806, LM7808, LM7809 og LM7810. Justerbare versioner som den populære LM317 findes også; i kombination med et potentiometer giver disse justerbare regulatorer brugeren mulighed for at variere ventilatorhastigheden på flere blæsere ved strømme langt over det, et standardpotentiometer kunne klare.
For højere strømme er diskrete lineære regulatorer relativt enkle at konstruere ved hjælp af en effekttransistor eller MOSFET og en lille signaltransistor eller en zener -diode som en spændingsreference. Selvom diskrete regulatorer kræver yderligere komponenter (minimum to transistorer, tre modstande og en lille kondensator), tillader de vilkårligt høje strømme, hvilket muliggør regulering af ekstra ventilatorer og tilbehør.
Som med andre lineære regulatorer vil spildvarmen, der produceres, være nogenlunde P = ( V in - V out ) I out .
Pulsbreddemodulation
Pulsbreddemodulation (PWM) er en almindelig metode til styring af computerblæsere. En PWM-kompatibel ventilator er normalt forbundet til et 4-polet stik (pinout: Jord, +12 V, sense, control). Sansestiften bruges til at videresende ventilatorens omdrejningshastighed, og styrepinden er en udløb eller åben kollektorudgang, som kræver en pull-up til 5 V eller 3,3 V i blæseren. I modsætning til lineær spændingsregulering, hvor ventilatorspændingen er proportional med hastigheden, drives blæseren med en konstant forsyningsspænding; hastighedskontrollen udføres af blæseren baseret på styresignalet.
Styresignalet er en firkantbølge, der arbejder ved 25 kHz, hvor driftscyklussen bestemmer blæserhastigheden. 25 kHz bruges til at hæve lyden af signalet over rækkevidden af menneskelig hørelse; brug af en lavere frekvens kan forårsage et hørbart brum eller klynke. Typisk kan en blæser drives mellem ca. 30% og 100% af den nominelle blæserhastighed ved hjælp af et signal med op til 100% driftscyklus. Den nøjagtige hastighedsadfærd (lineær, slukket indtil en tærskelværdi eller en minimumshastighed indtil en tærskel) ved lave kontrolniveauer afhænger af producenten.
Mange bundkort har firmware og software, der regulerer disse ventilatorer baseret på processor- og computerkabinettemperaturer.
Blæserhastighedsregulatorer
En anden metode, der er populær blandt pc -hardwareentusiaster, er den manuelle blæserhastighedsregulator. De kan monteres i en udvidelsesslot eller en 5,25 "eller 3,5" drevplads eller indbygges i en computers etui. Ved hjælp af kontakter eller knapper kan tilsluttede blæsere få deres hastigheder justeret med en af ovenstående metoder.
Hardware
De fleste moderne bundkort har hardwareovervågningschips , som er i stand til at udføre ventilatorstyring, normalt via PWM -metoden som beskrevet ovenfor. Disse chips kan konfigureres via BIOS eller ved hjælp af specialiseret software, når operativsystemet er startet.
Processorer producerer forskellige varmeniveauer afhængigt af systembelastning, og derfor er det fornuftigt at reducere ventilatorernes hastighed under inaktivitet for at reducere støj fra blæsere, der kører fuld hastighed, indtil belastningen stiger, hvorefter ventilatorhastigheden skal justeres straks for at undgå overophedning. Moderne hardwaremonitorchips, når de er konfigureret, er i stand til uafhængigt at køre denne overvågningsløjfe uden behov for et fungerende BIOS eller et operativsystem. Denne automatiske kontrol, der tilbydes af nogle chips, kan kaldes Thermal Cruise -tilstand til vedligeholdelse af en termisk kuvert, samt Fan Speed Cruise -tilstand til automatisk at opretholde en bestemt blæserhastighed.
Imidlertid er ikke al software i stand til at få adgang til disse avancerede konfigurationsparametre fra nogle chips, og det er meget almindeligt, at den generiske software kun implementerer den mest grundlæggende grænseflade med chipsene, nemlig en eksplicit indstilling for driftscyklussen for hver ventilatorstyring indstilling, efterfølgende udfører selv driftscyklusjusteringerne i software og kræver dermed, at både operativsystemet samt denne tredjepartssoftware selv fortsætter med at køre på hoved-CPU'en for at udføre overvågningssløbet. Dette er muligvis ikke et problem, før systemet eller værktøjet går ned, hvorefter systemet kan blive overophedet på grund af, at ventilatorerne ikke kan opretholde tilstrækkelig køling, mens de kører ved reduceret spænding og hastighed.
Software
Mange virksomheder leverer nu software til at styre blæserhastigheder på deres bundkort under Microsoft Windows eller Mac OS X/MacOS. Forskellige software bruges af forskellige bundkort. Der er også tredjepartsprogrammer, der fungerer på en række bundkort og muliggør bred tilpasning af ventilatoradfærd afhængigt af temperaturaflæsninger fra bundkortet, CPU og GPU-sensorer, samt giver mulighed for manuel kontrol. To sådanne programmer er SpeedFan og Argus Monitor.
Se også
Referencer
eksterne links
- 4-tråds PWM-kontrollerede ventilatorer Specifikation v1.3 , Intel
- 3-leder og 4-tråds ventilatorstik , Intel
- 3-Wire , 4-Wire Motherboard Fan Connector Pinouts, AllPinouts
- Hvorfor og hvordan man styrer (2/3/4-leder) ventilatorhastighed til køling af elektronisk udstyr , analoge enheder
- Kontrol af fanhastigheder i Linux på PWM -bundkort, Thinkpads og ASUS Eee PC
