Інтелектуальний багатоканальний контролер вентиляторів охолодження для ПК. Частина 1 - Схемотехнічне рішення

Журнал РАДІОЛОЦМАН, листопад 2011

У статті ми розглянемо конструкцію на мікроконтролері, яка дозволить в автоматичному режимі регулювати швидкість обертання вентиляторів охолодження персонального комп'ютера. Управління здійснюється на підставі даних про температуру, яка також вимірюється пристроєм за допомогою датчиків усередині корпусу комп'ютера. При управлінні враховуються призначені для користувача настройки.

Автоматичне управління швидкістю вентиляторів охолодження дозволяє значно знизити створюваний ними шум. Будь-яка людина, що має «галасливий» комп'ютер, а це особливо стосується медіа-центрів, наприклад у вітальні кімнаті, відразу помітить переваги від використання даного пристрою. При низькій температурі вентилятори обертаються дуже повільно, швидкість обертання підвищується в міру необхідності.

Пристрій досить функціонально, але при цьому нескладно у використанні і налаштуванні. Налаштування основних параметрів здійснюється в програмі на ПК з графічним призначеним для користувача інтерфейсом. Крім того, після настройки контролер може функціонувати як автономний пристрій без зв'язку з ПК, що дозволить застосувати його не тільки для управління вентиляторами охолодження ПК. Всі настройки після конфі-гурірованія зберігаються в мікроконтролері.

Відмінні особливості:

  • Конфігурується управління швидкістю обертання вентиляторів на основі даних про температуру;
  • Підтримка управління максимально вісьмома вентиляторами, вимірювання температури в чотирьох окремих каналах;
  • Можливість управління вентиляторами різного типу.
  • USB інтерфейс і програма для Windows для конфігурації і моніторингу;
  • Звукове сповіщення при відмові вентилятора або датчика;
  • Можливість автономної роботи контролера після конфігурації; всі налаштування зберігає мікроконтролер PIC.

Принципова схема і конструкція контролера

Основою схеми є мікросхема Microchip PIC18F2550 - високопродуктивний Flash-мікроконтролер з USB інтерфейсом. Мікроконтролер виконує завдання вимірювання температури по 4 каналам і здійснює управління перетворювачами напруги. Регулювання швидкості обертання вентиляторів здійснюється за допомогою зміни вихідної напруги перетворювачів. Харчування на схему контролера подається від блоку живлення ПК, використовуються напруги +5 В і +12 В.

У контролері використовуються 4 схеми понижуючих перетворювачів напруги (Buck Converter). Мікро-контролер генерує послідовність імпульсів на кожному виході (порти RA4, RA5, RC7, RC8), окремо для кожного перетворювача, і, варіюючи шириною імпульсів, може змінювати вихідна напруга. У нашому випадку частота імпульсів дорівнює 2.5 кГц, а ширина імпульсів змінюється від 0 до 170 мкс, що дає зміна вихідної напруги від 0 В до 12 В. Чотири понижуючих перетворювача побудовані на базі мікросхеми 8-канального лінійного драйвера IC2 UDN2981A і 4-х дроселів, що мають індуктивність 100 мкГн. Для організації одного каналу перетворювача використовуються два канали драйвера зі своїми діодами (діод є обов'язковою умовою при побудові даного понижуючого перетворювача).

До виходів перетворювачів напруги, як видно на схемі, підключено по парі роз'ємів різних типів. Таким чином, можливе підключення до 8 вентиляторів. Кожен перетворювач напруги в схемі управляється незалежно, з різними характеристиками управління, і розрахований на навантаження до 250 мА. Вентилятори охолодження, що застосовуються в системних блоках комп'ютерів, споживають менше 120 мА, що дозволяє підключати на один вихідний канал два вентилятора. Однак перед підключенням вентиляторів до контролера необхідно переконається у виконанні цієї умови.

Для вимірювання температури застосовуються аналогові датчики LM335, позначені на схемі Датчик A - Датчик D, що підключаються до портів мікроконтролера RA0 - RA3, відповідно. Прецизійний датчик температури LM335 - це недорогий термочутливий елемент з діапазоном вимірювань від -40 ° C до + 100 ° C і точністю 1 ° C. Фактично, LM335 - це стабілітрон з нормованим Температурним Коефіцієнтом Напруження (ТКU = 10 мВ / K). Тобто зміна температури датчика на 1 градус веде до зміни напруги на 10 мВ.

Інші компоненти в оточенні мікроконтролера стандартні. Кварцовий резонатор 20 МГц викорис-зуется для тактирования мікроконтролера, звуковий випромінювач - для оповіщення про неполадки датчиків або вентиляторів. Роз'єм USB підключений безпосередньо до мікроконтролера, тому що він має вбудований USB трансивер. Напруга +5 В від USB інтерфейсу, коли кабель USB підключений до контролера, надходить на висновок 1 мікроконтролера і використовується для старту процесу комунікації по інтерфейсу USB.

Контролер зібраний на односторонній друкованій платі з розмірами 100 × 80 мм з урахуванням установки в 3½ "відсік для дисковода. Користувачі можуть самостійно розробити друковану плату, відповідно до своїх потреб і можливостями.

Контролер розрахований на управління вентиляторами охолодження системного блоку, однак його можна при-нити для управління вентиляторами охолодження процесора, відеокарти. В такому випадку необхідно використовувати датчики температури, закріплені на відповідних радіаторах охолодження (обов'язково з використанням термопасти).

Контролер можна використовувати також для управління вентилятором охолодження блоку живлення, але слід пам'ятати, що це небезпечно, тому що багато елементів в блоці живлення знаходяться під напругою мережі.

завантаження

Прнціпіальная схема (jpg, Eagle), малюнки друкованої плати (png, Eagle), список компонентів (pdf) - завантажити

Частина 2 - Детальний опис вузлів, підключення вентиляторів і датчиків температури

© 2008 — 2012 offroad.net.ua . All rights reserved. by nucleart.net 2008