Конструкції радіоаматорів
Спершу все йшло, як завжди. Після натискання на кнопку включення задзижчав хард, загули вентилятори і пролунав короткий писк. Але потім тишу раптом порушив довгий звуковий сигнал, і на екрані після звичайної інформації про напруги з'явився і заблимав тривожний червоний напис - "System hardware abnormal.". Більше уважне вивчення написів на екрані прояснило, що було " abnormal " - обороти процесорного вентилятора стояли на " нулі " . Довелося лізти всередину системного блоку та витягувати вентилятор для "профілактики".
А якби плата була стара, і на ній не був би передбачений контроль напруги та обертів вентиляторів? Все вже точно дійшло б до стадії появи "характерного запаху", коли обгоряє ізоляція на дротах.
Зазвичай у таких випадках доводиться стикатися із заміною чи ремонтом вентилятора. Замінити найчастіше не проблема, тільки от не завжди і не у всіх є така можливість. Тоді доведеться лізти всередину цієї "хитрої штуки" і з'ясовувати, у чому річ. А запитати поради не буде в кого.
Більшість вентиляторів виконані у вигляді безколекторних двигунів із зовнішнім ротором, з крильчаткою. Напруга живлення зазвичай 12 Вольт, споживаний струм, залежно від розмірів та потужності, від 70 мА до 0,35 А (у найбільш потужних). Колекторні двигуни не застосовують, тому що їх щітки досить швидко зношуються та створюють сильні шуми та вібрації, а також електричні перешкоди.
На роторі безколекторного двигуна встановлені постійні магніти, а на статорі, що знаходиться всередині, - обмотки. Перемикання струму в обмотках здійснюється за допомогою вузла, що визначає положення ротора впливу магнітного поля на датчик Холла. Такі датчики зовні нагадують транзистори і мають три висновки - напругу живлення, вихід та загальний.Напруга на виході може змінюватися або пропорційно до напруженості поля, або стрибком, залежно від конкретної моделі датчика.
На малюнку 1 наведено схему двигуна SU8025-M. На статорі двигуна розташовані чотири ідентичні котушки, що містять по 190 витків. Намотані вони складеним удвічі дротом. Залежно від кутового положення датчика Холла щодо ротора на виході датчика буде низький або високий рівень напруги.
Якщо рівень високий, відкритий транзистор VT1, VT2 закритий, і через обмотки групи А протікає струм. Ротор повертається, разом із ним повертається і його магнітне поле. Коли рівень сигналу на виході ВН1 зміниться низьким, VT1 закриється, а VT2 відкриється, пропускаючи струм у групу обмоток Б. Ротор обертається далі, струм знову перемикається в обмотки групи А і процес повторюється знову і знову.
У моменти перемикання струму на обмотках двигуна виникають викиди напруги (завдяки явищу самоіндукції). Для зменшення цих викидів паралельно ділянкам колектор-емітер транзисторів VT1 та VT2 підключені конденсатори С1 та С2. Діод на вході захищає решту схем від пошкоджень у разі неправильного підключення живлення.
Є інші варіанти схем вентиляторів. На малюнку 2 наведено схему виробу MD1208PTS1. У цій схемі датчик Холла управляє парою комутують транзисторів через спеціальний каскад на транзисторі VT1 (рисунок 2). Ну, і що може статися при тривалій експлуатації вентиляторів?
При висиханні мастила ушкоджуються поверхні осі ротора та втулки, що призводить до посилення вібрації або навіть заклинювання ротора. Отже, якщо з'явився гул, який зникає після кількох хвилин роботи, - це характерна ознака того, що в підшипниках немає мастила. Якщо використовувати для змащеннящо потрапило, то це "що потрапило" може потім загуснути і буде чудовим гальмом для ротора. У зазначеній статті згадуються види мастила, які найкраще підходять для ремонтних цілей. Буває, що в підшипники набивається пил, в цьому випадку абсолютно необхідні розбирання та мастило. При розбиранні не можна докладати надто великих зусиль, тому що вісь ротора виготовлена з твердого металу, а він досить крихкий.
Інший тип несправностей – електричні. Як і в будь-якому іншому пристрої, несправності ці бувають двох видів - "немає контакту, де має бути, або він є там, де його не повинно бути" - обрив чи замикання. У обмоток статора малий "омічний" опір, тому при пробої комутувального транзистора або зупинці крильчатки (попадання туди чогось або заклинювання підшипника) струм в обмотці значно зростає, а це може призвести до перегорання проводів.
Для обмеження струму у разі можливої аварії послідовно до ланцюга живлення вентилятора необхідно включити резистор опором 10 Ом. Якщо виникло бажання (просто непереборне) перемотати згорілі обмотки, слід використовувати дроти марок ПЕВ-2, ПЕТВ-2, ПЕЛБО, ПЕЛШО відповідного діаметра. Провід ПЕЛ застосовувати не рекомендується. Точно дотримуйтесь числа витків, інакше нові обмотки перегріватимуться.
Транзистори, що вийшли з ладу, краще заміняти більш високовольтними, що підходять за параметрами (ну і за розмірами теж.), якщо зможете такі знайти. Швидше за все, доведеться шукати інший згорілий вентилятор для розбирання.
Якщо встановлені в двигуні конденсатори розраховані на напругу менше 50 Вольт, їх рекомендують замінювати високовольтними. Хоча розглянути на дрібних деталях маркування буває важко.
Ремонт плати, ймовірно, буде утруднений черезїї малих габаритів та особливостей поверхневого монтажу. Зверніть увагу на якість паяння - під час роботи двигун досить сильно вібрує, і іноді деталі просто відвалюються. Після закінчення ремонту та встановлення кулера на місце перевірте, чи не заважають його обертанню шлейфи та дроти, інакше доведеться повторювати процедуру ремонту знову.
Отже, двигун крутиться, і все начебто в нормі. Добре, якщо плата здатна контролювати обороти вентиляторів, але ж у багатьох ще працюють раритети, які і не підозрюють про існування кулерів з датчиками оборотів. Що можна зробити у цьому випадку?
Можна спробувати придбати пристрій, описаний в одному з номерів "UPGRADE", - він називається просто і невигадливо: TTC-ALC Fan Alarm. До цього пристрою підключаються до трьох вентиляторів, і під час зупинки будь-якого з них лунає звуковий сигнал. Сигнал звучатиме доти, доки не почне обертатися вентилятор або не відключиться живлення. Тільки на зниження обертів (без повної зупинки вентилятора) ця штука не реагує. Вказана вартість "вартового" становила 11 доларів.
А чому б не спробувати зробити такого "Великого Брата" для кулера? Ось і схема для тих, хто зацікавився - малюнок 3.
Схема варта контролю оборотів двигуна з датчиком обертання. Вихід датчика - транзистор з "відкритим колектором", під час роботи цей транзистор відкривається і закривається (два імпульси за кожен оборот ротора). База транзистора VT1 періодично з'єднуватиметься із загальним проводом, і транзистор буде закритий. При зниженні оборотів "замикання" бази VT1 на корпус відбуватиметься все рідше, і напруга на С1 почне збільшуватися (адже він заряджається через R1).
Як тільки напруга стане достатньою для відкриття транзистора,засвітиться індикатор HL1 і запрацює мультивібратор на транзисторах VT2 та VT3. Якщо вентилятор все ще намагається обертатися, то сигнали набувають вигляду коротких звукових та світлових імпульсів.
При повній зупинці ротора сигнал стає безперервним. Недолік цієї схеми з'ясувався у процесі дослідної перевірки - якщо ротор повністю зупиняється у певному положенні щодо статора, тривожний сигнал не подається, хоча зменшення оборотів схема реагує нормально. (Можливо, просто вентилятор такий невдалий попався.)
Ще одне стеження
Ось ще одна схема, яка розрахована на підключення до двигуна без датчика тахометра. Реагує вона і уповільнення обертання ротора, і його повну зупинку (рисунок 4).
Послідовно з двигуном увімкнено резистор R1, який обмежує струм, що подається на двигун в аварійних ситуаціях. У процесі роботи проходження струму через обмотки носить імпульсний характер, відповідно, на R1 з'являтимуться імпульси напруги. При струмі через резистор, що дорівнює 130 мА, падіння напруги на ньому складе трохи більше 1 Вольта (у повній відповідності до закону Ома). Імпульси надходять з урахуванням VT1, який виконує роль " підсилювача " . З його колектора через конденсатор С1 ці імпульси керують транзистором VT2, який періодично відкривається цими імпульсами і конденсатор розряджає С2.
Напруга на С2 недостатньо для відкривання VT3, сигналізація мовчить. При уповільненні обертання ротора двигуна імпульси надходять все рідше, і коли напруга на С2 досягне величини, достатньої для відкривання транзистора VT3, світиться світлодіод і зазвучить тональний сигнал. Мультивібратор - такий самий, як і в попередній схемі. Схема, можливо, далека від оптимальної, але працює цілкомнадійно.
У питаннях по залізу зустрілося питання про програму, яка б відрубувала всю діяльність процесора з перевищення певної температури, наприклад, при зупинці кулера. Програм, які відрубували процесор, начебто поки що не було (якщо не брати до уваги команди на закінчення роботи та відключення).
Програми, що контролюють обороти кулерів та напруга на платі, є, але вони працюють із сучасними платами. А що робити іншим? Відповідь така - зібрати і випробувати схему, описану вище, і ввести туди діод, ланцюг якого показано штриховими лініями. Можливо, доведеться збільшити ємність конденсатора С2, щоб скидання відбувалося за дуже малих обертів вентилятора, недостатніх для нормального охолодження процесора. Працювати схема буде так само, як і раніше, але при зупинці кулера крім спрацьовування сигналізації відбуватиметься безперервний "скидання". Світлова сигналізація у разі просто необхідна, щоб одразу встановити причину тривоги.
Питання з виготовлення
У схемах застосовні транзистори, подібні за звичайними параметрами КТ315, з граничною робочою напругою колектор-емітер не менше 15 Вольт. Світлодіоди – які вдасться дістати, бажано з червоним кольором свічення – сигнал тривоги все-таки. Можна використовувати світлодіоди підвищеної яскравості. Закріпити їх можна у кришці вільного відсіку (наприклад, 5”).
Бажано буде підписати, який індикатор якого вентилятора відноситься. Величину обмежувального резистора R1 необхідно уточнити - головне, щоб при роботі в нормальному режимі напруга на ньому була трохи більше 1 Вольта. Для звукової сигналізації можна використовувати навіть вихідні трансформатори з динаміками від старих транзисторних приймачів (якщо вони ще в когось залишилися.). У цьому випадку вонивключаються замість показаного на схемі випромінювача.
Якщо звуковий випромінювач підібраний невдало (наприклад, просто динамік від чогось китайського), то транзистор ключа (VT1 малюнку 1, VT3 малюнку 4) буде сильно нагріватися. Бажаний тон звукового сигналу можна підібрати зміною величин ємностей конденсаторів С2 та С3 (рисунок 3). Взагалі, необхідно, щоб звуковий сигнал був добре чутний під час роботи комп'ютера, інакше ви самі собі придумаєте додаткову складність.
Деякі користувачі хочуть розігнати у своєму комп'ютері абсолютно все, включаючи вентилятори в кулерах. Наприклад, прийшло питання такого роду: "Є бажання поглузуватись над своїм кулером Golden Orb, пограти з напругою (в основному, з підвищеним). Підключив його до зовнішнього джерела, а хотілося б знати і кількість обертів. Як його підключити до матері, щоб нічого не спалити і обороти визначалися? Для відповіді це питання наводиться схема малюнку 5.
Мінус зовнішнього джерела з'єднується з мінусовим проводом вентилятора та роз'єму. Плюсовий провід від вентилятора підключається до виведення зовнішнього джерела. Вихід датчика обертів не чіпаємо.
Пам'ятайте, що зазвичай для регулювання обертів напругу змінюють у межах 7. 13,5 Вольт. Якщо хочете подати більше – ваша справа, тільки потім не кажіть, що вас не попереджали. І найкраще тримайте напоготові запасний кулер.