自動溫調速風扇,讓你的電腦更冷靜手工電子DIY教程
電腦機箱內的風扇聲總是一個噩夢,好風扇太貴,便宜風扇太差,中等風扇各種難挑……雖然現在有4線PWM主板調速技術,但是往往只有CPU風扇能用,其他的風扇依然是傳統的3線不可調速的。而且還有很多好風扇並非4線。面對便宜大碗的風扇而又討厭其噪聲的我,只能選擇加裝PWM溫控電路來智能調節風扇的轉速,變相的在不下降太多散熱性能的情況下來降低機箱內的風扇噪聲。表和我提手動調速,那種需要動手擰旋鈕的東西我纔不稀罕呢!
電路設計基礎電路就是一個LM555無穩態多諧振盪器,用兩個二極管控制電容C1 100NF的充放電迴路,電路的佔空比可以從0~100自動的根據溫度可調,具體值爲R3(50K)/R1(15K)。整體電路的工作頻率是T=C1*(R1+R3)*ln2。用MJE13003擴流。
元器件選擇作爲一個溫控電路,傳感器是不可缺少的。在這裏用傳統的熱敏電阻來作爲溫度的感應,這裏用的是玻璃封裝的負溫度係數熱敏電阻,溫度越高阻值越小,耐高溫,大家可以在電磁爐的線圈中心找到這貨(不一定是負溫度係數的,可能是正溫係數的)。
爲了控制體積,設想就是應該體積很小當一個插頭直接插主板上面最好了,所以絕大部分的元器件都選用了貼片件。
控制芯片選用了SOP8貼片封裝的LM555時基電路來完成,這個逆天的牛叉芯片可以廣泛的作爲控制電路使用,各種電路非常多,大家可以參照其PDF文檔選用。
其他的元器件也都選用貼片器件,因爲555本身的輸出能力有限,而風扇動不動就上幾W的功率,所以加了一隻NPN管作爲功率輸出,這裏選用了巨便宜的TO220封裝直插MJE13003,輸出可以達到20W,恩恩,滿意了。
PCB設計因爲要儘量的縮小體積,都使用了貼片元器件,輸出功率管選擇背後摺疊安裝,板子作爲一個插件直接安裝在風扇插頭上,尾部加裝一個插座。測速功能還是有保留的,方便主板檢測。
左邊部分安裝進插頭,右邊部分是風扇用插座。整體面積控制在10*30MM以內,還算不錯吧。其實擠擠還能短點,不過意義不大,也就算了。因爲走線小複雜就使用了雙面電路板,FR4材質,1.0MM的厚度,成功的控制了體積和成本。
安裝板子在好幾天的等待之後終於到了,做的還算不錯哈。
這是正面。
這是反面。
雙面裸板,沒有做阻焊,只做了過孔。銅箔實際上是鍍錫的,銀色閃亮的,因爲拍攝的緣故變身包公了。因爲都是貼片,焊接起來比較費眼神,當然對於熟練工是我來說還是完全沒問題的。速度焊接起來。
唔,看起來焊接還行,沒給咱師傅丟臉,哈哈。
看看反面。嚴格來說還是可以控制體積的,以後再改進!
和即將合作的SUNON風扇放一起,是不是很小巧?感溫電阻這樣焊接的用意,是爲了用線單獨牽出去,可以貼風扇上,也可以貼其他地方,根據實際情況來決定測溫點,這樣效果會比較可控。
在原來的皮管裏面穿兩根線,作爲熱敏電阻的連線。
在這裏,熱敏電阻選擇安裝在風扇的出風口,用耐高溫膠帶捆紮固定在電源線的線槽內,這樣可以感應到氣流的溫度,控制風扇的轉速。
控制電路側。熱敏電阻沒有正反,直接焊接就行了。
調試和測試通上12V直流電,風扇立刻啓動,轉速很低,接上示波器看輸出波形,環境溫度11.4攝氏度。
示波器的輸出如圖,佔空比大概只有0.17的樣子,聲音很低,風量比較小。
手心的表面溫度大概是33.3攝氏度,把熱敏電阻拿出來,用手心捂住,穩定一會,測試結果如下:
佔空比迅速變化,大概是0.26不到一點。風扇轉速有顯著的變化。
因爲這隻建準的風扇沒有輸出轉速信號,所以另接了一隻帶測速輸出的風扇來作爲實際轉速變化的對比。
首先測定這隻風扇的滿載轉速。
髒兮兮的小酷冷,P4 478專用。
運轉中,開機進入bios,可以直接看到滿載轉速是:3375RPM,也就是說,每分鐘轉3375圈。實際聽上去噪聲還是蠻大的。
接上溫控板後,轉速顯示變的不穩定且差別太大,看來是PWM太低了無法正常顯示。
回到實驗室,看滿載下的示波器能看見的轉速信號輸出脈衝。
大概是這樣的,102HZ的方波,電腦主板的芯片也是根據這個方波來識別實際轉速。一般霍爾器件控制的電腦風扇都是4脈衝一圈。
接上溫控板,11.4攝氏度下顯示這樣,實際上因爲有PWM信號的輸出間隙,可以看出來轉一圈是4個脈衝,且轉速明顯變慢了。
熱敏電阻放手心的脈衝顯示,比之前稍快一些。
總結從個人使用經驗看,這些元件參數已經足夠平時使用了。如果初始的轉速過低,或者啓動不了有咔噠聲,可以適當的加大15K電阻的阻值或者乾脆外接一個3296可調電阻來做實際調整。工作電壓從12V-5V都能正常工作,無需改動,接低壓的話風扇也要換低啓動電壓的才行。整個電路成本極低,也就幾塊錢的事情,但是可以把原本不能自動調速的風扇變成自動調速的品種,還是很值得的。長時間工作完全沒問題,可靠性還是很好的。
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