Как измерить скорость вращения вентилятора

Начнем с математики.

Единицей измерения скорости вращения (частоты) крыльчатки вентилятора обычно являются обороты в минуту (об/мин). Что это значит для нас с практической точки зрения? Это значит, что нужно взять секундомер и в течение одной минуты считать обороты. Очень долго и непрактично.

Куда потерялись еще 14 оборотов?

т.е. за секунду мы зафиксируем 58 импульсов таходатчика, тогда измеренных оборотов получим

Как видите, то, что таходатчик выдает два импульса за оборот крыльчатки, нам не слишком помогло повысить точность измерения. Попробуем подойти к решению проблемы точности измерений с другой стороны. Вспомним, что частота и период связаны простым соотношением:

здесь F-частота, T-период.

Если измерять не частоту (как мы это делали в примерах выше), а период следования импульсов таходатчика, можно существенно повысить точность измерения, при этом время измерения будет достаточно малым.

Как можно измерить период? Для этого нужно:

Теперь можно вычислить скорость вращения крыльчатки вентилятора:

Посмотрим расчет на примере. Пусть время измерительного импульса (период вращения крыльчатки вентилятора) составляет 0,0342 с, а период следования импульсов измерительного генератора 0,00001 с (10 мкс), тогда за период вращения крыльчатки мы зафиксируем:

N=0,0342/0,00001=3420 (импульсов), и скорость вращения будет F=60/(3420*0,00001)=1754 (об/мин.)

что и требовалось. Конечно, все эти вычисления выполнить на простых логических микросхемах практически невозможно, поэтому измеритель сделаем на микроконтроллере.

Рисуем схему измерителя скорости вращения вентилятора:

Как видите, схема получилась очень простой.

Для удешевления и упрощения схемы использовано включение микроконтроллера с использованием внутреннего генератора 4 МГц.

Сигнал с таходатчика вентилятора поступает на вход микроконтроллера, а формирование измерительного интервала, импульсов эталонной частоты, все вычисления производятся программно. Показания выводятся на девятиразрядный цифровой ЖКИ индикатор, передача информации в индикатор производится в последовательном коде. Конденсатор С1 служит для снижения возможных импульсных помех в сигнале таходатчика.

Питание вентилятора на схеме показано от +12 В компьютерного блока питания, однако нет никаких ограничений на питание его от другого источника, например от реобаса. Учтите только, что при низкой скорости вращения крыльчатки сигнал таходатчика может стать нестабильным.

Диапазон измеряемых скоростей вращения крыльчатки вентилятора составляет 240-9999 об/мин., при условии, что импульсы тахосигнала формируются дважды за один оборот крыльчатки.

Измерение скорости производится каждые 2 секунды.

Вариант схемы с кварцевым резонатором приведен ниже:

И, напоследок, прошивки для мироконтроллеров:

Что еще можно сделать:

Получится дешевый продвинутый реобас.

Обозначение сегментов индикатора приведено на рис.5. Сегмент P (точка) не используется.

Внимание: работу индикатора на светодиодах я на практике не проверял, оставляю это на энтузиазм желающих.

Источник

Как настроить скорость вращения кулеров (вентиляторов)

Поиграв минут 40-50 в одну компьютерную игру (прим.: название вырезано) — температура процессора вырастает до 70-85 градусов (Цельсия). Поменял термопасту, почистил от пыли — результат такой же.

Конечно, от температуры помещения, в котором стоит компьютер — сильно зависит и температура компонентов, да и нагрузка на систему охлаждения (поэтому, с перегревом чаще всего, приходится сталкиваться в летнее жаркое время). 👀

То, что у вас температура доходит до 80-85 градусов — явление не нормальное (хотя некоторые производители ноутбуков допускают такой нагрев).

В большинстве случае, можно попробовать выставить настройки вращения кулера на максимум, но я все же бы рекомендовал провести комплекс мер (о них можете узнать из статьи по 📌 измерению и контролю температуры процессора, видеокарты, HDD).

Кстати, также часто возникает обратная сторона медали: кулеры вращаются на максимуме и создают сильный шум (в то время, как пользователь вообще ничем не нагружает компьютер, и они могли бы вращаться куда медленнее и тише).

Ниже рассмотрю, как можно отрегулировать их скорость вращения, и на что обратить внимание.

Увеличение/уменьшение скорости вращения кулеров

Основы, важное примечание

Вообще, на современном компьютере (ноутбуке) скорость вращения кулеров устанавливает материнская плата, на основе данных от датчиков температуры (т.е. чем она выше — тем быстрее начинают вращаться кулеры ☝) и данных по загрузке.

Параметры, от которых отталкивается мат. плата, обычно, можно задать в BIOS.

☝ В чем измеряется скорость вращения кулера

Что касается, кулера, то оптимальная скорость вращения, обычно, составляет порядка 1000-3000 rpm. Но это очень усредненное значение, и сказать точное, какое нужно выставить — нельзя. Этот параметр сильно зависит от типа вашего кулера, для чего он используется, от температуры помещения, от типа радиатора и пр. моментов.

Способы, как регулировать скорость вращения:

Способ 1: регулировка с помощью SpeedFan (универсальный вариант)

Кроме этого, можно динамически изменять скорость вращения вентиляторов ПК, в зависимости от температуры компонентов.

Все изменяемые значения, статистику работы и пр., программа сохраняет в отдельный log-файл. На основе них, можно посмотреть графики изменения температур, и скоростей вращения вентиляторов.

Выбор русского языка в SpeedFan

Главное окно и внешний вид программы SpeedFan

Главное окно программы SpeedFan

Важно!

Список некоторых показателей в SpeedFan не всегда будет совпадать с тем кулером, которым он подписан. Дело все в том, что некоторые сборщики компьютеров подключают (по тем или иным соображениям), например, кулер для процессора не в гнездо CPU Fan.

Настройка скорости вращения вентиляторов в SpeedFan

Вариант 1

Вариант 2

Если вы хотите, чтобы был задействован «умный» режим работы (т.е. чтобы программа динамически меняла скорость вращения, в зависимости от температуры процессора ), то необходимо сделать следующее (см. скриншот ниже):

Режим автоскорости вентиляторов

Желательно также зайти во вкладку «Температуры» и найти датчик температуры процессора.

В его настройках задайте желаемую температуру, которую будет поддерживать программа, и температуру тревоги. Если процессор нагреется до этой тревожной температуры — то SpeedFan начнет раскручивать кулер на полную мощность (до 100%)!

Способ 2: с помощью утилиты MSI Afterburner (регулировка кулера видеокарты)

Вообще, эта утилита предназначена для разгона видеокарт (однако, в своем арсенале имеет опции для записи видео, тонкой подстройки кулера, функцию вывода FPS на экран и др.).

MSI Afterburner — открываем настройки программы

Запускать вместе с Windows

3) После, перейти во вкладку «Кулер» и переставить контрольные точки на графике согласно вашим требованиям. См. на скрин ниже : первая контрольная точка показывает нам, что при температуре в 40°C — кулер будет работать всего на 30% своей мощности.

Передвигаем контрольные точки под нужный режим

Собственно, вам нужно-то всего передвинуть 3-4 точки, и дело «решено»! 👌

Способ 3: утилиты от производителя (обычно, для игровых устройств)

Режим охлаждения ЦП — MyAsus

FAN SPEED — скорость вращения кулеров (Dragon Center)

Чаще всего параметр «Fan Speed» для ручной настройки нужно перевести в режим «Advanced» (расширенный).

Fan Speed — переводим в режим Advanced (т.е. расширенные настройки)

А после отрегулировать кулер так, как это нужно вам. Например, если наступило лето (за окном стало жарко) и вы загрузили новый игровой хит — стоит прибавить мощности ☝.

Ручная регулировка кулера видеокарты (GPU) и ЦП (CPU)

Разумеется, у разных производителей могут быть свои решения. Dragon Center — это только пример.

Способ 4: настройка вращения кулера в BIOS

Не всегда утилиты SpeedFan, MSI Afterburner (и другие) корректно работают (особенно на ноутбуках).

Дело в том, что в BIOS есть специальные функции, отвечающие за автоматическую регулировку скорости вращения кулеров. Называться в каждой версии BIOS они могут по-разному, например, Q-Fan, Fan Monitor, Fan Optomize, CPU Fan Contol и пр.

И сразу отмечу, что далеко не всегда они работают хорошо, по крайне мере SpeedFan позволяет очень точно и тонко отрегулировать работу кулеров, так чтобы они и задачу выполняли, и пользователю не мешали. 👌

👉 В помощь! Г орячие клавиши для входа в меню BIOS, Boot Menu, восстановления из скрытого раздела.

Настройка вращения кулеров в BIOS

Настройки UEFI (AsRock)

Правда, в некоторых (например, у линейки HP Pavilion) кулер можно отключить (опция «Fan Always On» — кулер отключается, когда вы не нагружаете устройство 👇).

На этом сегодня всё, всем удачи и оптимальной работы вентиляторов.

Источник

Методика тестирования корпусных вентиляторов

Предисловие

Корпусной вентилятор — весьма простая вещь, однако, его тестирование не такая тривиальная задача, как может показаться на первый взгляд. Для того чтобы оценить конкретный корпусной вентилятор, мы разработали методику тестирования, которая ориентирована на определение таких важных характеристик, как шум и создаваемый воздушный поток.

В компьютерной технике, воздушное охлаждение до сих пор является основным методом отвода тепла от различных элементов и компонентов системы. Мобильные ПК, такие как ноутбуки, ультрабуки в основном обходятся единой системой охлаждения, которая отвечает за отвод тепла от самых горячих элементов. Но если говорить о настольных компьютерах, то здесь складывается несколько иная ситуация, в силу того, что такие компьютеры, как правило, покупаются с расчетом на дальнейшую модернизацию или же изначально представляют собой высокопроизводительные системы, где активное охлаждение требуется не только процессору и видеокарте, но и остальным не менее важным компонентам. Корпуса для настольных ПК в своем большинстве имеют не одно посадочное место для установки вентиляторов различного размера. Установка этих вентиляторов должна помочь в обеспечении отвода тепла от разных внутренних компонентов ПК: системной платы, корзины дисков, видеокарты и т. д. В ряде случаев они играют лишь вспомогательную роль, однако самые мощные и высокопроизводительные настольные ПК зачастую нуждаются в них, так как элементы такого компьютера выделяют слишком много тепла.

За основу новой методики мы взяли часть наработок из нашей недавней статьи, посвященной тестированию процессорных кулеров, так как эти устройства в большинстве своем несут в себе обычный или несколько видоизмененный корпусной вентилятор. Для того чтобы оценить конкретный вентилятор, необходимо выделить наиболее важные характеристики исследуемой модели. На наш взгляд такими характеристиками являются шум и производительность, выраженная в создаваемом вентилятором воздушном потоке. Совокупность этих двух параметров может достаточно четко охарактеризовать вентилятор, что позволит сравнивать разные модели между собой. Построив график зависимости этих двух величин, а именно зависимости объемной производительности вентилятора от уровня шума, на выходе мы получим однозначный критерий оценки потребительских качеств вентилятора, так как эти два параметра взаимосвязаны. Кроме того, используя такой подход, можно сравнивать модели вентиляторов разной размерности, что очень удобно в силу того, что на рынке представлена масса различных вентиляторов, отличающихся как по конструкции, так и по типоразмеру.

Корпусные вентиляторы, как и процессорные кулеры, имеют два основных типа управления скоростью вращения крыльчатки: с помощью сигналов от ШИМ-контроллера и с помощью изменения напряжения питания в диапазоне от 1 до 12 В. Более подробно об этих методах управления мы рассказывали в нашей методике посвященной тестированию кулеров, поэтому мы не будем останавливаться на этом. Отметим лишь один важный момент. Современные системные платы имеют несколько разъемов для подключения корпусных вентиляторов. Бюджетные платы в большинстве своем имеют лишь один или два 4-контактных разъема, которые предполагают управление вентилятором посредством ШИМ, в то время как более дорогие модели плат могут похвастаться целым набором 4-контактных разъемов для подключения корпусных вентиляторов. С другой стороны, на рынке представлено немало различных внешних блоков управления корпусными вентиляторами, которые могут регулировать напряжение питания в диапазонах от 5 до 12 В. Более того, зачастую корпусные вентиляторы подключают напрямую к 5 В или 12 В шине питания, без использования промежуточных резисторов или реостатов. Таким образом, можно констатировать, что для корпусных вентиляторов до сих пор основным методом управления остается динамическое изменение напряжения питания. Поэтому при тестировании вентиляторов мы использовали оба метода управления, чтобы «отвязать» процесс от конкретной системной платы, блока питания или реостата.

Условия и инструменты тестирования

Чтобы обеспечить одинаковые условия тестирования всех исследуемых моделей корпусных вентиляторов, мы использовали отдельный стенд, который ранее задействовали при тестировании процессорных кулеров.

Стенд базируется на системной плате Biostar TPower X79 и процессоре Intel Core i7-3820, однако в процессе тестирования он применялся только для снятия показаний с отдельных инструментов и фактически не участвовал в процессе тестирования. Температура окружающей среды в ходе тестирования поддерживалась на уровне 22-24 °C, а сам стенд для тестирования располагался в открытом корпусе Cooler Master Lab Test Bench.

Для формирования управляющих ШИМ-импульсов применялся отдельный ШИМ-контроллер, который позволял задавать коэффициент заполнения в пределах от 0 до 100% с частотой 25 кГц и амплитудой 5 В.

Для задания необходимого напряжения питания использовался внешний блок питания Mastech HY1802D, позволяющий регулировать напряжение питания в диапазоне от 0 до 18 В. Скорость вращения вентилятора контролировалась посредством данных утилиты AIDA64 и данных, полученных с платы ШИМ-контроллера (к ней также был подключен провод от тахометра вентилятора).

Для определения создаваемого вентилятором воздушного потока мы использовали анемометр Smart Sensor AS856, который подключается к компьютеру по USB и позволяет экспортировать полученные данные в xls-файл. Измерение скорости воздушного потока производилось с помощью специальной камеры, в основе которой лежит обычный таз. С одной стороны через специальный переходник к этой камере прикреплялся тестируемый вентилятор, а с другой была установлена крыльчатка ручного анемометра. Для этого в дне таза было просверлено отверстие, в которое и «устанавливался» анемометр.

Вообще конструкция данной камеры весьма забавна, а описание ее создания может занять целую статью, но в рамках этого материала нам достаточно сказать следующее: каждая исследуемая модель крепится к камере с помощью своего собственного переходника таким образом, чтобы внутри камера оставалась полностью герметичной. Это необходимо для того, чтобы установленный вентилятор мог работать в качестве всасывающего элемента. Анемометр, установленный напротив вентилятора, в данном случае снимает показания о скорости воздушного потока, который вытягивается исследуемым вентилятором. Измерение скорости потока на входе в камеру позволяет избежать влияния вихревых потоков, генерируемых крыльчаткой вентилятора, в выдуваемом потоке воздуха. Отметим, что такая камера позволяет измерять воздушный поток у вентиляторов различного типоразмера. Однако полученные в результате этих измерений данные можно использовать только для сравнения вентиляторов одинакового типоразмера, так как создаваемое входным отверстием и крыльчаткой анемометра воздушное сопротивление постоянно и не меняется. Тогда как в условиях реальной эксплуатации вентилятор большего размера обычно нагружается пропорционально меньше, например, устанавливается на решетку большего размера или на соответствующее диаметру крыльчатки отверстие.

Указываемые в технических характеристиках вентиляторов значения производительности или объемного расхода (чаще всего в м³/ч или в кубических футов в минуту, CFM — cubic feet per minute) будут отличаться от полученных нами значений, так как измерения производятся различными способами и другими измерительными приборами. При этом, очевидно, что производитель приводит данные по расходу, полученные в условиях свободного потока воздуха (если не указано иное), когда создаваемое вентилятором статическое давление равно нулю. В реальности (как и в условиях нашего теста) движению воздуха от и/или к вентилятору всегда всегда создается какое-то сопротивление и поток воздуха будет гораздо меньше, приведенного производителем на коробке с вентилятором. К сожалению, в случае компьютерных вентиляторов зависимости давления от объемного расхода обычно не приводятся. Поскольку это новая методика, мы допускаем, что в дальнейшем этот тест и инструменты для измерения могут быть несколько модифицированы или заменены.

Измерение уровня шума проводилось в специальной звукопоглощающей камере. Высокочувствительный шумомер располагался в 21 см от верхнего торца вентилятора. В свою очередь сам вентилятор подвешивался на четырех резинках, которые проходили через штатные отверстия для крепления. Резинки растягивались, и вентилятор как бы «подвисал» в воздухе, что позволило нивелировать возможные шумы, в том случае если бы вентилятор просто стоял на полу или был бы закреплен на плоскости. Такое местоположение было выбрано и для того, чтобы не привязываться к габаритам тестируемого вентилятора. Показания уровня шума снимались после стабилизации в течение 3-5 минут. Отметим, что при измерении уровня шума не использовалась стандартная методика, по которой тестируют вентиляторы сами производители. Поэтому надо понимать, что полученные нами данные нельзя сравнивать с уровнем шума, указанным в технических характеристиках вентиляторов, а можно применять только для сравнения уровня шума моделей, протестированных именно по нашей методике. Согласно нашим замерам, при отсутствии источников шума показания шумомера в звукопоглощающей комнате составляют 17,5-17,9 дБА. Субьективно уровень шума в этой комнате настолько низкий, что воспринимается среднестатистическим человеком как полная и «гнетущая» тишина.

Этапы тестирования

В качестве наглядного примера, мы приведем данные полученные нами для корпусного вентилятора SilverStone FW141 (кодовое обозначение S1501312HP-4M), который использовался нами при разработке этой методики. Все данные приведены в отдельном XLS-файле, который можно загрузить для более подробного ознакомления.

Этап 1. Определение зависимости скорости вращения вентилятора от коэффициента заполнения ШИМ-импульсов и/или напряжения питания

Как видно из приведенных графиков, минимальные и максимальные значения скорости вращения для разных типов управления у одной и той же модели вентилятора могут отличаться. Более того, для этой модели предпочтительнее использовать метод динамического изменения питания, так как в этом случае можно получить более широкий диапазон скоростей вращения, что позволит добиться совершенно иного графика соответствия шума и скорости вращения. В применении к данному вентилятору управление с помощью динамического изменения питания позволяет добиться разницы в 600 об/мин на минимальных оборотах, что, в конечном счете, сказывается на уровне шума.

Этап 2. Определение объемной производительности вентилятора при управлении с помощью ШИМ-импульсов и/или изменением напряжения питания

График зависимости объемной производительности вентилятора практически в точности повторяет график зависимости скорости вращения от оборотов, что неудивительно, так как эти величины связаны напрямую. Стоит отметить очень слабый воздушный поток при минимальных оборотах в том случае, если управление осуществляется с помощью изменения напряжения питания.

Этап 3. Определение уровня шума в зависимости от скорости вращения вентилятора при управлении с помощью ШИМ-импульсов и/или изменением напряжения питания

Как видно из приведенного графика, использование ШИМ-контроллера не позволяет добиться минимальных значений уровня шума для данной модели вентилятора. С учетом того, что от корпусного вентилятора такого типа не зависят важные компоненты, управление с помощью понижения напряжения для этой модели предпочтительнее. В режиме минимальных оборотов его не будет слышно на расстоянии одного метра.

Этап 4. Построение кривой соответствия объемной производительности вентилятора и уровня шума в зависимости от скорости вращения вентилятора кулера при управлении с помощью ШИМ-импульсов и/или изменением напряжения питания

На кривой соответствия объемной производительности вентилятора и уровня шума для данной модели вентилятора хорошо виден недостаток при управлении с помощью ШИМ-контроллера.

Этапы 5 и 6. Определение напряжения питания, при котором вентилятор начинает свое вращение, и определение напряжения питания, ниже которого вентилятор прекращает свое вращение

Для вентилятора SilverStone FW141 минимальное напряжение, при котором он начинает свое вращение, почти на 1,7 В выше, чем минимальное напряжение, при котором он еще крутится. Это достаточно важный параметр, так как эта разница может быть и больше, и меньше в зависимости от модели. К слову сказать, этот параметр зависит еще и от наработки, то есть от износа и загрязненности подшипников, от степени деградации смазки в подшипниках. С учетом того, что к этой модели идет переходник с 4-контактного разъема на Molex (питание вентилятора подключается к шине 5 В), то можно сказать следующее. Данная модель вентилятора, несмотря на наличие 4-контактного разъема и возможности управления с помощью ШИМ-импульсов, не имеет возможности раскрыть весь свой потенциал, поэтому ее настоятельно рекомендуется подключать к плате или реостату, используя метод динамического изменения напряжения питания.

Заключение

В качестве небольшого заключения еще раз подчеркнем, что данная методика новая, и поэтому в ней могут быть недочеты. В силу объективных причин у нас нет возможности оценивать производительность вентиляторов тем способом, которые используют сами производители, однако на наш взгляд наша методика также имеет право на жизнь и позволяет определить все важные параметры корпусных вентиляторов. Что касается определения уровня шума вентилятора в различных условиях эксплуатации (с разными типами решеток гриль или же сетками в корпусах), то тут для каждого случая это будет индивидуальный показатель, поэтому на данный момент мы не учитываем сопротивление таких конструкций, а также дополнительный шум, создаваемый ими при работе вентилятора. Возможно, в будущем мы вернемся к этому вопросу. На наш взгляд, для общей оценки конкретной модели вентилятора хватает двух параметров: производительность и уровень шума. Поэтому в этой методике тестирования мы сосредоточились на измерении и сопоставлении именно этих двух характеристик.

Источник

• ← Как использовать стопор для поплавка
• В чем заключается причина появления у микроорганизмов вредителей сельского хозяйства и других →