Поводом для написания данного материала явилась статья прочитанная на сайте www.ixbt.com . "Термоконтроль вентиляторов на практике" (http://www.ixbt.com/cpu/fan-thermal-control.shtml) . В основе статьи - проблема снижения шума от вентиляторов в ПК. Меня же заинтересовало построение системы охлаждения радиаторов различных устройств. При этом схема должна обладать саморегулирующими свойствами.

Базовая схема терморегулятора

Вначале всех экспериментов была повторена базовая схема первого варианта терморегулятора. Схема оказалась вполне работоспособна и вентилятор в ней оказался действительно малошумным и включался при определенном нагреве датчика температуры. Однако здесь же нашлись и недостатки, а именно сильный разогрев корпуса управляющего компаратора на LM311 и слабый воздушный поток от вентилятора. Ни то, ни другое меня не устраивало. Кроме того при постановке термоконтроллера в УКВ радиостанцию, оно включалось каждый раз при переводе станции на передачу.

Схема контроллера была несколько изменена путем подключения к выходу компаратора на LM311 буферного каскада на биполярном транзисторе КТ817. Входы компаратора были зашунтированы керамическими конденсаторами. Изменена логика сравниваемых напряжений на входе (из-за подключения буферного каскада на выходе). Конденсатор С2 удален, так как вызывал длительную задержку включения - выключения вентилятора. В результате схема стала быстрее реагировать на изменение температуры радиатора. При включении вентилятор сразу набирал обороты на максимальную мощность и давал эффективное охлаждение. Речь о тишине уже не шла!

Измененная схема терморегулятора

Отличие имелось и в отсутствии плавного регулирования скорости вращения. Работа по принципу включено - выключено. При напряжении +13,8 В терморегулятор так же работал устойчиво.

С полным описанием принципа работы схемы можно ознакомиться по вышеприведенной схеме. В модернизируемой схеме он не изменился.

В окончательном варианте устройство собрано на односторонней печатной плате на основе стеклотекстолита, размерами 45,72 х 29,21 мм. Если использовать планарный монтаж, то можно значительно уменьшить геометрические размеры. Устройство предназначено для работы в системе охлаждения мощных регулирующих транзисторов в блоках питания, выходных транзисторов в усилителях мощности ЗЧ, ВЧ, УВЧ, в том числе введения охлаждающей системы в автомобильные радиостанции различного класса (если вы умеете работать с паяльником и не боитесь "влезть" в импортную аппаратуру). Хотя любая аппаратура такого уровня греется "как хороший утюг". С подобной проблемой я столкнулся со своей Alinco DR-130.

Список используемых радиодеталей

R1 - 3,3 кОм
R2 - 20 кОм
R3 - 2 кОм
R4 - 2 кОм
R5 - 15 кОм
R6 - 10 кОм (подстр.)
R7 - 33 кОм
R8 - 330 кОм
R9 - 2,2 кОм
R10 - 5,1 кОм

С1 - 0,068 мкф
С2 - 1000 пф
С3 - 0,1 мкф
С4 - 0,068 мкф

VD1 - стабилитрон с Uстаб = 7,5 В
VT1 - КТ814
VT2 - КТ817

DA1 - LM311 (компаратор с буфером)

Примеры сборки схемы

Примеры модернизации радиостанции Alinco DR-130

Вид сверху Вид снизу

Тепловой датчик непосредственно монтируется на радиатор с внутренней стороны. Обязательно применение термопасты. Дополнительные электроизолирующие прокладки не используются. Плата свободно умещается в основном отсеке радиостанции. Особое внимание уделяется электрической изоляции платы от остальных узлов. Сама схема не требует налаживания, за исключением настройки на определенную температуру включения (регулировка от 40 до 80 градусов цельсия). Среднее положение движка подстроечного резистора соответствует комнатной температуре реакции схемы. Крайний поворот влево (если смотреть сверху) соответствует реакции схемы на нагрев до 80 градусов.

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

Рис.1 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.2 Внешний вид и топология печатной платы.

Cигнализатор вращения кулера

Схема реагирует как на полный останов кулера, так и на потерю оборотов. 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". Схема очень проста и, при желании, может быть оснащена дополнительной звуковой сигнализацией или дополнительным ключом, формирующим сигнал "Reset" или "Power Off".

Продолжение следует...

Источник: evm.wallst.ru

C этой схемой также часто просматривают:

Тем, кто использует компьютер каждый день (и особенно каждую ночь), очень близка идея Silent PC. Этой теме посвящено много публикаций, однако на сегодняшний день проблема шума, производимого компьютером, далека от решения. Одним из главных источников шума в компьютере является процессорный кулер. При использовании программных средств охлаждения, таких как CpuIdle, Waterfall и прочих, или же при работе в операционных системах Windows NT/2000/XP и Windows 98SE средняя температура процессора в Idle-режиме значительно понижается. Однако вентилятор кулера этого не знает и продолжает трудиться в полную силу с максимальным уровнем шума. Конечно, существуют специальные утилиты (SpeedFan, например), которые умеют управлять оборотами вентиляторов. Однако работают такие программы далеко не на всех материнских платах. Но даже если и работают, то, можно сказать, не очень разумно. Так, на этапе загрузки компьютера даже при относительно холодном процессоре вентилятор работает на своих максимальных оборотах. Выход из положения на самом деле прост: для управления оборотами крыльчатки вентилятора можно соорудить аналоговый регулятор с отдельным термодатчиком, закрепленным на радиаторе кулера. Вообще говоря, существует бесчисленное множество схемотехнических решений для таких терморегуляторов . Но нашего внимания заслуживают две наиболее простых схемы термоконтроля, с которыми мы сейчас и разберемся.

Описание

Если кулер не имеет выхода таходатчика (или же этот выход просто не используется), можно построить самую простую схему, которая содержит минимальное количество деталей (рис. 1).

Рис. 1. Принципиальная схема первого варианта терморегулятора

Ещё со времен "четверок" использовался регулятор, собранный по такой схеме. Построен он на основе микросхемы компаратора LM311 (отечественный аналог - КР554СА3). Несмотря на то, что применен компаратор, регулятор обеспечивает линейное, а не ключевое регулирование. Может возникнуть резонный вопрос: "Как так получилось, что для линейного регулирования применяется компаратор, а не операционный усилитель?". Ну, причин этому есть несколько. Во-первых, данный компаратор имеет относительно мощный выход с открытым коллектором, что позволяет подключать к нему вентилятор без дополнительных транзисторов. Во-вторых, благодаря тому, что входной каскад построен на p-n-p транзисторах, которые включены по схеме с общим коллектором, даже при однополярном питании можно работать с низкими входными напряжениями, находящимися практически на потенциале земли. Так, при использовании диода в качестве термодатчика нужно работать при потенциалах входов всего 0.7 В, что не позволяют большинство операционных усилителей. В-третьих, любой компаратор можно охватить отрицательной обратной связью, тогда он будет работать так, как работают операционные усилители (кстати, именно такое включение и использовано).

В качестве датчика температуры очень часто применяют диоды. У кремниевого диода p-n переход имеет температурный коэффициент напряжения примерно -2.3 мВ/°C, а прямое падение напряжения - порядка 0.7 В. Большинство диодов имеют корпус, совсем неподходящий для их закрепления на радиаторе. В то же время некоторые транзисторы специально приспособлены для этого. Одними из таких являются отечественные транзисторы КТ814 и КТ815. Если подобный транзистор привинтить к радиатору, коллектор транзистора окажется с ним электрически соединенным. Чтобы избежать неприятностей, в схеме, где этот транзистор используется, коллектор должен быть заземлен. Исходя из этого, для нашего термодатчика нужен p-n-p транзистор, например, КТ814.

Можно, конечно, просто использовать один из переходов транзистора как диод. Но здесь мы можем проявить смекалку и поступить более хитро. Дело в том, что температурный коэффициент у диода относительно низкий, а измерять маленькие изменения напряжения достаточно тяжело. Тут вмешиваются и шумы, и помехи, и нестабильность питающего напряжения. Поэтому часто, для того чтобы повысить температурный коэффициент датчика температуры, используют цепочку последовательно включенных диодов. У такой цепочки температурный коэффициент и прямое падение напряжения увеличиваются пропорционально количеству включенных диодов. Но ведь у нас не диод, а целый транзистор! Действительно, добавив всего два резистора, можно соорудить на транзисторе двухполюсник, поведение которого будет эквивалентно поведению цепочки диодов. Что и сделано в описываемом терморегуляторе.

Температурный коэффициент такого датчика определяется отношением резисторов R2 и R3 и равен Tcvd*(R3/R2+1), где Tcvd - температурный коэффициент одного p-n перехода. Повышать отношение резисторов до бесконечности нельзя, так как вместе с температурным коэффициентом растет и прямое падение напряжения, которое запросто может достигнуть напряжения питания, и тогда схема работать уже не будет. В описываемом регуляторе температурный коэффициент выбран равным примерно -20 мВ/°C, при этом прямое падение напряжения составляет около 6 В.

Датчик температуры VT1R2R3 включен в измерительный мост, который образован резисторами R1, R4, R5, R6. Питается мост от параметрического стабилизатора напряжения VD1R7. Необходимость применения стабилизатора вызвана тем, что напряжение питания +12 В внутри компьютера довольно нестабильное (в осуществляется лишь групповая стабилизация выходных уровней +5 В и +12 В).

Напряжение разбаланса измерительного моста прикладывается к входам компаратора, который используется в линейном режиме благодаря действию отрицательной обратной связи. Подстроечный резистор R5 позволяет смещать регулировочную характеристику, а изменение номинала резистора обратной связи R8 позволяет менять ее наклон. Емкости C1 и C2 обеспечивают устойчивость регулятора.

Смонтирован регулятор на макетной плате, которая представляет собой кусочек одностороннего фольгированного стеклотекстолита(рис.2).

классической" конструкции, а вот крепление ее к радиаторам цилиндрической формы (например, как у Orb-ов) может вызвать проблемы. Хороший тепловой контакт с радиатором должен иметь только транзистор термодатчика. Поэтому если вся плата целиком не умещается на радиаторе, можно ограничится установкой на нем одного транзистора, который в этом случае подключают к плате с помощью проводов. Саму плату можно расположить в любом удобном месте. Закрепить транзистор на радиаторе несложно, можно даже просто вставить его между ребер, обеспечив тепловой контакт с помощью теплопроводящей пасты. Еще одним способом крепления является применение клея с хорошей теплопроводностью.

При установке транзистора термодатчика на радиатор, последний оказывается соединенным с землей. Но на практике это не вызывает особых затруднений, по крайней мере, в системах с процессорами Celeron и PentiumIII (часть их кристалла, соприкасающаяся с радиатором, не имеет электрической проводимости).

Электрически плата включается в разрыв проводов вентилятора. При желании можно даже установить разъемы, чтобы не разрезать провода. Правильно собранная схема практически не требует настройки: нужно лишь подстроечным резистором R5 установить требуемую частоту вращения крыльчатки вентилятора, соответствующую текущей температуре. На практике у каждого конкретного вентилятора существует минимальное напряжение питания, при котором начинает вращаться крыльчатка. Настраивая регулятор, можно добиться вращения вентилятора на минимально возможных оборотах при температуре радиатора, скажем, близкой к окружающей. Тем не менее, учитывая то, что тепловое сопротивление разных радиаторов сильно отличается, может потребоваться корректировка наклона характеристики регулирования. Наклон характеристики задается номиналом резистора R8. Номинал резистора может лежать в пределах от 100 К до 1 М. Чем больше этот номинал, тем при более низкой температуре радиатора вентилятор будет достигать максимальных оборотов. На практике очень часто загрузка процессора составляет считанные проценты. Это наблюдается, например, при работе в текстовых редакторах. При использовании программного кулера в такие моменты вентилятор может работать на значительно сниженных оборотах. Именно это и должен обеспечивать регулятор. Однако при увеличении загрузки процессора его температура поднимается, и регулятор должен постепенно поднять напряжение питания вентилятора до максимального, не допустив перегрева процессора. Температура радиатора, когда достигаются полные обороты вентилятора, не должна быть очень высокой. Конкретные рекомендации дать сложно, но, по крайней мере, эта температура должна "отставать" на 5 - 10 градусов от критической, когда уже нарушается стабильность системы.

Да, еще один момент. Первое включение схемы желательно производить от какого-либо внешнего источника питания. Иначе, в случае наличия в схеме короткого замыкания, подключение схемы к разъему материнской платы может вызвать ее повреждение.

Теперь второй вариант схемы. Если вентилятор оборудован таходатчиком, то уже нельзя включать регулирующий транзистор в "земляной" провод вентилятора. Поэтому внутренний транзистор компаратора здесь не подходит. В этом случае требуется дополнительный транзистор, который будет производить регулирование по цепи +12 В вентилятора. В принципе, можно было просто немного доработать схему на компараторе, но для разнообразия была сделана схема, собранная на транзисторах, которая оказалась по объему даже меньше (рис.3).

Рис. 3. Принципиальная схема второго варианта терморегулятора

Поскольку размещенная на радиаторе плата нагревается вся целиком, то предсказать поведение транзисторной схемы довольно сложно. Поэтому понадобилось предварительное моделирование схемы с помощью пакета PSpice. Результат моделирования показан на рис. 4.

http://pandia.ru/text/80/325/images/image005_23.gif" width="584" height="193 src=">

Рис. 5. Монтажная схема второго варианта терморегулятора

Конструкция аналогична первому варианту, за исключением того, что плата имеет немного меньшие размеры. В схеме можно применить обычные (не SMD) элементы, а транзисторы - любые маломощные, так как ток, потребляемый вентиляторами, обычно не превышает 100 мА. Замечу, что эту схему можно использовать и для управления вентиляторами с большим значением потребляемого тока, но в этом случае транзистор VT4 необходимо заменить на более мощный. Что же касается вывода тахометра, то сигнал тахогенератора TG напрямую проходит через плату регулятора и поступает на разъем материнской платы. Методика настройки второго варианта регулятора ничем не отличается от методики, приведенной для первого варианта. Только в этом варианте настройку производят подстроечным резистором R7, а наклон характеристики задается номиналом резистора R12.

Практическое использование терморегулятора (совместно с программными средствами охлаждения) показало его высокую эффективность в плане снижения шума, производимого кулером. Однако и сам кулер должен быть достаточно эффективным. Например, в системе с процессором Celeron566, работающем на частоте 850 МГц, боксовый кулер уже не обеспечивал достаточной эффективности охлаждения, поэтому даже при средней загрузке процессора регулятор поднимал напряжение питания кулера до максимального значения. Ситуация исправилась после замены вентилятора на более производительный, с увеличенным диаметром лопастей. Сейчас полные обороты вентилятор набирает только при длительной работе процессора с практически 100% загрузкой.

Управляем вентилятором в компьютере - кулером (термоконтроль - на практике)

При использовании программных средств охлаждения, таких как CpuIdle, Waterfall и прочих, или же при работе в операционных системах Windows NT/2000/XP и Windows 98SE средняя температура процессора в Idle-режиме значительно понижается. Однако вентилятор кулера этого не знает и продолжает трудиться в полную силу с максимальным уровнем шума. Конечно, существуют специальные утилиты (SpeedFan, например), которые умеют управлять оборотами вентиляторов. Однако работают такие программы далеко не на всех материнских платах. Но даже если и работают, то, можно сказать, не очень разумно. Так, на этапе загрузки компьютера даже при относительно холодном процессоре вентилятор работает на своих максимальных оборотах.

Выход из положения на самом деле прост: для управления оборотами крыльчатки вентилятора можно соорудить аналоговый регулятор с отдельным термодатчиком, закрепленным на радиаторе кулера. Вообще говоря, существует бесчисленное множество схемотехнических решений для таких терморегуляторов. Но нашего внимания заслуживают две наиболее простых схемы термоконтроля, с которыми мы сейчас и разберемся.

Описание

Рис. 1. Принципиальная схема первого варианта терморегулятора

Ещё со времен "четверок" использовался регулятор, собранный по такой схеме. Построен он на основе микросхемы компаратора LM311 (отечественный аналог — КР554СА3). Несмотря на то, что применен компаратор, регулятор обеспечивает линейное, а не ключевое регулирование. Может возникнуть резонный вопрос: "Как так получилось, что для линейного регулирования применяется компаратор, а не операционный усилитель?". Ну, причин этому есть несколько. Во-первых, данный компаратор имеет относительно мощный выход с открытым коллектором, что позволяет подключать к нему вентилятор без дополнительных транзисторов. Во-вторых, благодаря тому, что входной каскад построен на p-n-p транзисторах, которые включены по схеме с общим коллектором, даже при однополярном питании можно работать с низкими входными напряжениями, находящимися практически на потенциале земли. Так, при использовании диода в качестве термодатчика нужно работать при потенциалах входов всего 0.7 В, что не позволяют большинство операционных усилителей. В-третьих, любой компаратор можно охватить отрицательной обратной связью, тогда он будет работать так, как работают операционные усилители (кстати, именно такое включение и использовано).

В качестве датчика температуры очень часто применяют диоды. У кремниевого диода p-n переход имеет температурный коэффициент напряжения примерно -2.3 мВ/°C, а прямое падение напряжения — порядка 0.7 В. Большинство диодов имеют корпус, совсем неподходящий для их закрепления на радиаторе. В то же время некоторые транзисторы специально приспособлены для этого. Одними из таких являются отечественные транзисторы КТ814 и КТ815. Если подобный транзистор привинтить к радиатору, коллектор транзистора окажется с ним электрически соединенным. Чтобы избежать неприятностей, в схеме, где этот транзистор используется, коллектор должен быть заземлен. Исходя из этого, для нашего термодатчика нужен p-n-p транзистор, например, КТ814.

Можно, конечно, просто использовать один из переходов транзистора как диод. Но здесь мы можем проявить смекалку и поступить более хитро:) Дело в том, что температурный коэффициент у диода относительно низкий, а измерять маленькие изменения напряжения достаточно тяжело. Тут вмешиваются и шумы, и помехи, и нестабильность питающего напряжения. Поэтому часто, для того чтобы повысить температурный коэффициент датчика температуры, используют цепочку последовательно включенных диодов. У такой цепочки температурный коэффициент и прямое падение напряжения увеличиваются пропорционально количеству включенных диодов. Но ведь у нас не диод, а целый транзистор! Действительно, добавив всего два резистора, можно соорудить на транзисторе двухполюсник, поведение которого будет эквивалентно поведению цепочки диодов. Что и сделано в описываемом терморегуляторе.

Температурный коэффициент такого датчика определяется отношением резисторов R2 и R3 и равен Tcvd*(R3/R2+1), где Tcvd — температурный коэффициент одного p-n перехода. Повышать отношение резисторов до бесконечности нельзя, так как вместе с температурным коэффициентом растет и прямое падение напряжения, которое запросто может достигнуть напряжения питания, и тогда схема работать уже не будет. В описываемом регуляторе температурный коэффициент выбран равным примерно -20 мВ/°C, при этом прямое падение напряжения составляет около 6 В.

Датчик температуры VT1R2R3 включен в измерительный мост, который образован резисторами R1, R4, R5, R6. Питается мост от параметрического стабилизатора напряжения VD1R7. Необходимость применения стабилизатора вызвана тем, что напряжение питания +12 В внутри компьютера довольно нестабильное (в импульсном источнике питания осуществляется лишь групповая стабилизация выходных уровней +5 В и +12 В).

Рис. 2. Монтажная схема первого варианта терморегулятора

Для уменьшения габаритов платы желательно использовать SMD-элементы. Хотя, в принципе, можно обойтись и обычными элементами. Плата закрепляется на радиаторе кулера с помощью винта крепления транзистора VT1. Для этого в радиаторе следует проделать отверстие, в котором желательно нарезать резьбу М3. В крайнем случае, можно использовать винт и гайку. При выборе места на радиаторе для закрепления платы нужно позаботиться о доступности подстроечного резистора, когда радиатор будет находиться внутри компьютера. Таким способом можно прикрепить плату только к радиаторам "классической" конструкции, а вот крепление ее к радиаторам цилиндрической формы (например, как у Orb-ов) может вызвать проблемы. Хороший тепловой контакт с радиатором должен иметь только транзистор термодатчика. Поэтому если вся плата целиком не умещается на радиаторе, можно ограничится установкой на нем одного транзистора, который в этом случае подключают к плате с помощью проводов. Саму плату можно расположить в любом удобном месте. Закрепить транзистор на радиаторе несложно, можно даже просто вставить его между ребер, обеспечив тепловой контакт с помощью теплопроводящей пасты. Еще одним способом крепления является применение клея с хорошей теплопроводностью.

Электрически плата включается в разрыв проводов вентилятора. При желании можно даже установить разъемы, чтобы не разрезать провода. Правильно собранная схема практически не требует настройки: нужно лишь подстроечным резистором R5 установить требуемую частоту вращения крыльчатки вентилятора, соответствующую текущей температуре. На практике у каждого конкретного вентилятора существует минимальное напряжение питания, при котором начинает вращаться крыльчатка. Настраивая регулятор, можно добиться вращения вентилятора на минимально возможных оборотах при температуре радиатора, скажем, близкой к окружающей. Тем не менее, учитывая то, что тепловое сопротивление разных радиаторов сильно отличается, может потребоваться корректировка наклона характеристики регулирования. Наклон характеристики задается номиналом резистора R8. Номинал резистора может лежать в пределах от 100 К до 1 М. Чем больше этот номинал, тем при более низкой температуре радиатора вентилятор будет достигать максимальных оборотов. На практике очень часто загрузка процессора составляет считанные проценты. Это наблюдается, например, при работе в текстовых редакторах. При использовании программного кулера в такие моменты вентилятор может работать на значительно сниженных оборотах. Именно это и должен обеспечивать регулятор. Однако при увеличении загрузки процессора его температура поднимается, и регулятор должен постепенно поднять напряжение питания вентилятора до максимального, не допустив перегрева процессора. Температура радиатора, когда достигаются полные обороты вентилятора, не должна быть очень высокой. Конкретные рекомендации дать сложно, но, по крайней мере, эта температура должна "отставать" на 5 — 10 градусов от критической, когда уже нарушается стабильность системы.

Рис. 3. Принципиальная схема второго варианта терморегулятора

Принципиальные схемы этих двух вариантов терморегулятора имеют много общего. В частности, датчик температуры и измерительный мост совершенно идентичны. Разница заключается лишь в усилителе напряжения разбаланса моста. Во втором варианте это напряжение поступает на каскад на транзисторе VT2. База транзистора является инвертирующим входом усилителя, а эмиттер — неинвертирующим. Далее сигнал поступает на второй усилительный каскад на транзисторе VT3, затем на выходной каскад на транзисторе VT4. Назначение емкостей такое же, как и в первом варианте. Ну, а монтажная схема регулятора показана на рис. 5.

Рис. 5. Монтажная схема второго варианта терморегулятора

Конструкция аналогична первому варианту, за исключением того, что плата имеет немного меньшие размеры. В схеме можно применить обычные (не SMD) элементы, а транзисторы — любые маломощные, так как ток, потребляемый вентиляторами, обычно не превышает 100 мА. Замечу, что эту схему можно использовать и для управления вентиляторами с большим значением потребляемого тока, но в этом случае транзистор VT4 необходимо заменить на более мощный. Что же касается вывода тахометра, то сигнал тахогенератора TG напрямую проходит через плату регулятора и поступает на разъем материнской платы. Методика настройки второго варианта регулятора ничем не отличается от методики, приведенной для первого варианта. Только в этом варианте настройку производят подстроечным резистором R7, а наклон характеристики задается номиналом резистора R12.

Выводы

Данная статья является результатом эксперимента и не служит руководством к действию. Автор не несет никакой ответственности за поломку любого аппаратного обеспечения вашего компьютера, а также за сбои и "глюки" в работе любого программного обеспечения, установленного на вашем компьютере.

В настоящее время все чаще можно встретить на прилавках в интернет-магазинах и на рынке разнообразные компьютерные аксессуары. Серия аксессуаров Thermaltake Hardcano представляет широкий спектр интерфейсных устройств, а также устройств контроля / охлаждения / и т.д.

Не так давно видел на рынке Thermaltake Hardcano 7. Что это такое? Это алюминиевая заглушка на 5.25 дюймовый отсек компьютера, на передней панели которой расположены разъемы для одного порта IEEE1394 и двух USB, движковый переключатель на три положения для регулировки оборотов вентилятора (L-M-H), а также ЖКИ-панель термометра. Термометр питается от батарейки-таблетки. Весь крепеж и шнуры - в комплекте. Стоит эта штука 20 долларов США. Ну, порты постольку - поскольку, ведь пользователей, которые каждый день дома подключают / отключают цифровые фотоаппараты, сканнеры, мыши посредством интерфейса USB не так много. Переключатель оборотов дополнительно устанавливаемых в системный блок компьютера вентиляторов (FanBus) актуален для оверклокеров, которые стараются выжать как можно больше мегагерц из своего железа, и, которое в свою очередь, нуждается в более интенсивном охлаждении и хорошей циркуляции воздуха внутри системного блока.

Удачных технических решений, доступных для изготовления мануально (в домашних условиях) можно найти куда больше на англо- и русскоязычных интернет-ресурсах, посвященных данной тематике, к тому же не только FanBus, но и RheoBus и т.д. А вот термометр – это вещь нужная. Но отдавать 20 долларов США за термометр – это не есть гууд. И идея пришла ко мне в голову не отходя от прилавка ларька: спаять термометр самому. А лучше два термометра - как у Thermaltake Hardcano 2, который и послужил прототипом. Но настраивать их придется тщательнее, т.к. расхождения в показаниях двух термометров Thermaltake Hardcano (при прочих равных условиях) может составлять несколько градусов.

Радиотехникой я занимаюсь уже очень давно - так что, опыт есть. В течение 3-х дней было просмотрено около десятка схем цифровых термометров, и, в качестве наиболее подходящей была выбрана принципиальная схема термометра . Судя по заявленным параметрам - это то, что надо. Да, и элементная база тех времен сейчас уже общедоступна. В статье приведен рисунок печатной платы, но я его повторять не стал – разработал свой. На следующий день были куплены все необходимые радиокомпоненты на радиорынке (на все - про все я потратил 9 долларов США, что в два раза дешевле прототипа) и были изготовлены три печатные платы: две для двух термометров

третья - для ЖКИ-панелей

Вид со стороны пайки элементов:

И вид со стороны монтажа элементов:

Вид со стороны монтажа элементов крупным планом:

Процесс налаживания и тестирования термометра описан в . Единственное, на чем хочется заострить ваше внимание - это связь атмосферного давления и температуры кипения воды, которое сильно зависит от высоты над уровнем моря. Наши термометры должны быть настроены точно, т.к. мы ведь собираемся измерять температуру микросхем нашего "железного друга", а не окружающей среды.

Я замерял атмосферное давление барометром, поместив его на подставке около стакана с закипающей водой на одном уровне с поверхностью жидкости. У меня на столе атмосферное давление составило 728 мм.рт.ст. В приведена температура кипения воды в 100 o С при атмосферном давлении 760мм.рт.ст. У нас же разница в двух значениях атмосферного давления значимая (целых 32 мм.рт.ст., а это 1.5 o С). Интересно, при какой температуре будет кипеть вода в нашем случае? Не при 100 o С – так это точно.

Прибегнув к помощи математического аппарата из области молекулярной физики и теплофизики, я получил, что при атмосферном давлении 728 мм.рт.ст. вода кипит уже при температуре 98.28 o С, а расчет по формулам дает температуру кипения воды в 100 o С только при атмосферном давлении 775,0934286 мм.рт.ст. Промышленный термометр, помещенный в стакан с кипящей водой показывал 98.4 o С.

Я, честно говоря, больше доверяю математике, нежели какому-то . Если нет барометра, то величину атмосферного давления вы можете узнать, например, в Гидрометцентре.

Формулы для расчета имеют вид:

Таким образом, в формулу (2) подставляем температуру кипения воды в градусах Цельсия и, полученное значение Т подставляем в формулу (1) . Т.е. мы получаем искомое давление Р. Для того, чтобы узнать при какой температуре должна кипеть вода при заданном давлении, достаточно эти две формулы "загнать" в Excel и методом подбора температуры добиться минимального расхождения между действующим атмосферным давлением {в мм.рт.ст} и расчетным.

Наша задача – добиться минимального расхождения в показаниях двух термометров (при прочих равных условиях). У меня расхождение в показаниях либо отсутствовало вообще, либо составляло 0.1 o С, а это соответствует заявленной автором погрешности измерения температуры в середине температурного диапазона. Весь диапазон измеряемых температур составляет -60...+100 o С. На самом же деле термометр способен измерять температуру как более "горячих" объектов, так и "холодных".

Мои термометры легко измеряли температуру жала паяльника при разогреве и показывали 175 o С. Почти также легко была измерена температура "подогретых" паров жидкого азота – она составила -78 o С (контрольные замеры проводились параллельно при помощи термопары в одной и той же точке с термодатчиком), хотя температура самого жидкого азота составляет -190 o С, я все же не решился окунать термодатчик в жидкость из-за угрозы его разрушения и, как следствие, небольшого местного закипания жидкого азота с выбросом капель (а то было бы как в фильме "Терминатор-2":-).

Как видите, диапазон измеряемых температур в некоторой степени определяется типом используемого датчика температуры, но есть и ограничения в диапазоне, заложенные в принципиальной электрической схеме термометра: реально возможно измерение температур в диапазоне от -100 o С до +199.9 o С при наличии соответствующего датчика температуры, например, термопары. Но при использовании термопары придется значительно видоизменять принципиальную электрическую схему термометра.

Для установки плат термометров я использовал металлическое шасси от испорченного привода CD-ROM.

Спереди к шасси крепится пустая заглушка от вашего системного блока с прорезанными дремелем окнами для ЖКИ-панелей, на которую предварительно устанавливается печатная плата с запаянными ЖКИ-панелями.

В качестве ограничителей высоты (стоек) использованы полиэтиленовые втулки фильтров от сигарет "West".

На заглушку, к которой при помощи винтов прикреплена печатная плата с ЖКИ-панелями, крепится фальш-панель с проточенными углублениями с внутренней стороны под шляпки винтов. Для крепления фальш-панели я использовал клей на основе дихлорэтана.

Фальш-панель можно и не изготавливать, если для крепления ЖКИ-панелей к заглушке использовать пластмассовые стойки, прикрепленные к заглушке с внутренней стороны при помощи какого-либо клея, например, на основе того же дихлорэтана. Печатные платы термометров крепятся непосредственно к шасси на латунных стойках.

На одну из плат термометров питание подается посредством MOLEX-переходника "папа – две мамы" у которого выводы питания от одной "мамы" запаяны непосредственно в печатную плату.

Для питания термометров использованы выводы на 12V. Для получения напряжения питания 9V использован стабилизатор КРЕН9А. Если Вы хотите, чтобы температура отображалась и при выключенном питании компьютера, можно подключить батарею типа "Крона" через диод.

Термодатчики, которые я использовал в своей конструкции, отличаются от использованных автором. И, как следствие, мне пришлось пересчитывать сопротивления резисторов в делителях напряжений. Пересчитанные номиналы резисторов значительно отличаются от номиналов, приведенных на принципиальной схеме.

Датчики температуры крепятся куда вам будет угодно. Самое простое устройство крепления термодатчиков – прижим температурного датчика посредством деревянной бельевой прищепки, но ее надо существенно доработать. Для крепления термодатчиков я использовал кусок эбонита цилиндрической формы диаметром 16 мм с просверленным перпендикулярно продольной оси симметрии отверстием круглой формы под радиус терморезистора. По продольной оси симметрии был также проточен дремелем паз для крепления датчика с торца печатных плат. Это обеспечивает максимальную легкость в установке на планку RAM...

и на VideoRAM...

с торца печатной платы видеокарты, а также плотное прилегание термодатчика к микросхеме (при использовании бельевой прищепки сила прижима заметно выше, поэтому смотрите – не перестарайтесь – так можно и термодатчик раздавить) и надежное крепление всей системы в целом.

У прижима для крепления датчика на видео карте (у меня Radeon 9100 noname) спилен один "зуб", т.к. на моей видеокарте установлены микросхемы видеопамяти в "уходящих в историю" корпусах и с обратной стороны под микросхемами запаяно очень много бескорпусной мелочи.

У Вас же память может стоять в корпусах BGA, причем, с двух сторон печатной платы зеркально. В этом случае толщины в 16 мм может не хватить.

Для крепления датчика на планке RAM я использовал симметричный прижим. Планка памяти RAM с закрепленным датчиком температуры приведена на фото:

Еще один вариант крепления датчика температуры – офисные "крокодилы", которыми скрепляется толстая пачка страниц различного формата. В этом случае придется проложить твердый нетолстый диэлектрик между нижней частью прижима и печатной платой видеокарты, чтобы избежать выхода из строя последней.

Пластмассы для изготовления прижимов не годятся, т.к. нам нужно, чтобы периодическое нагревание/охлаждение не приводило к изменению линейных размеров прижима термодатчика. Можно, конечно, использовать и капролон (тоже диэлектрик), но это очччень твердый материал и его обработка весьма трудоемкая. Ширину внутреннего паза, пропиленного по продольной оси симметрии прижима, следует подбирать практически – приложение незначительных усилий при "надевании" прижима на планку памяти может дорогого стоить из-за мизерной разницы в высоте монтажа микросхем памяти на планке в 0.055 мм.

Удобнее всего термодатчик крепится между ребрами радиаторов охлаждения чипсетов материнских плат, видеокарт и т.д.

Теперь, когда все установлено надлежащим образом и все работает, видно, что на штатных частотах (250/250) температура VideoRAM составляет 31.7 o С, а на повышенных частотах (300/285) температура VideoRAM составила 38.3 o С при выполнении 3DMark2001SE /1024х768х32/. Температура RAM /Mtec 256Mb/ 40.4 o С и 49 o С соответственно.

На индикаторе слева отображается температура VideoRAM, на индикаторе справа – температура оперативной RAM примерно через минуту после включения компьютера.

Литература:

В.Суетин, Радио № 10, 1991 г., с.28 ( http://m33gus.narod.ru/G_RADIO/1991/10/og199110.html)
А.С.Енохович, М., Просвещение, Справочник по физике и технике, 1989г., с.115

Удачного моддинга Вам.

Апранич Сергей aka Pryanick

[email protected]