Как сделать кулеры охлаждения тише

21.03.202319.04.2023 admin 0 Комментариев

Это устройство сделает тише любой кулер: тестируем 2 варианта

Любой компьютер, 3д принтер, или что там у вас жужжит, можно сделать тихим, ну почти тихим.
И дело тут не только в дорогущих кулерах, просто далеко не всегда требуется обдув «на все деньги». Охлаждение всюду проектируется с заметным запасом. Для примера можно посмотреть мощность, потребляемую компьютером (порядка 60 ватт у моего) и номиральную мощность блока питания (700 ватт в моем случае). А адаптивная подстройка оборотов вентилятора в зависимости от температуры есть далеко не во всех устройствах. Теперь автоматическую регулировку можно добавить куда угодно, плата контроллера стоит пару сотен рублей. И имеет преимущество над готовыми решениями — ее можно настроить под свои потребности.

Вот как она выглядит:

Бывает в двух вараинтах: для кулеров с регулировкой оборотов посредством pwm (шим) модуляции и без такой регулировки. В последнем случае обороты регулируются изменением напряжения на выходе платы.

На плате имеется:
1. проводок с разъемом входа — подключается туда, куда раньше подключался вентилятор.
2. разъем выхода — сюда подключается вентилятор теперь. Можно по двухпроводной схеме (плюс и минус), трехпроводной (плюс, минус и датчик оборотов) или четырехпроводной (плюс, минус, управление оборотами, датчик оборотов)
3. разъем термодатчика.
4. микроконтроллер N76E003 — сердце всего устройства.
5. рассыпуха — транзисторы, резисторные сборки, диоды. Во варианте с управлением напряжением деталек чуть побольше.
6. кнопка — все управление контроллером возложено на нее.
7. три красных светодиода — они помогут настроить устройство.

Варианты платы немного отличаются. У PWМ датчик — «капелька» на коротком проводке. У регулятора по напряжению — 40 сантиметровый провод с термопарой в виде шайбы под болт. Датчики взаимозаменяемы.

Пробежимся по характеристикам:
Номинальное напряжение: PWM: 8-18В, V: 9-14В
Максимальный ток вентилятора: PWM: 3А, V: 0.8A
Потребляемый ток: 20 мА
Максимальная температура измерения: PWM: 110°C, V: 120°C

Всем этим хозйством заведует Nuvoton 1T 8051-based Microcontroller N76E003. Это 8-битный микроконтроллер, с флеш памятью 18 кбайт, оперативкой 256 байт и работающий на частоте 16 Мгц. У него довольно широкие возможности, один только датшит на 276 страниц. Когда-то такие характеристики вполне себе быть у настольного компьютера, а теперь такая фитюлька всего лишь рулит вентилятором.

Настройка устройства не очень сложная, но требует постоянно подглядывать в мануал:

Сперва настраиваем минимальный уровень напряжения (скважность сигнала для pwm). Одно краткое нажатие повышает напряжение, два кратких — понижает. После любого нажатия начинает быстро моргать светодиод №2. Он моргает 20 секунд, а после текущая настройка сохраняется как постоянная и все мигания прекращаются. Всего у этой настройки 20 градаций.
Достижение минимального напряжения можно определить по включению светодиода №1, достижение максимума — по включению светодиода №3.
Возможные значения настройки такие:

10%	15%	20%	25%	30%	35%	40%	45%	50%	55%	60%	65%	70%	75%	80%	85%	90%	95%	100%
2,6В	3,6В	5,0В	6,1В	7,0В	7,7В	8,3В	8,8В	9,2В	9,5В	9,8В	10,0В	10,2В	10,4В	10,5В	10,7В	10,8В	10,9В	11,3В	11,6В

Т.е. 19 градаций у PWМ и 20 — у контроллера по напряжению.

Можно настроить так, чтобы кулер сразу стартовал на минимальных оборотах, можно сделать так, чтобы включался только при нагреве. При подаче питания импульса повышенного напряжения для старта кулера не подается, так что если вам требуется, чтоб кулер крутился постоянно, то этой настройкой нужно выставлять не напряжение, при котором он поддерживает вращение, на напряжение старта, оно обычно повыше.

Затем нужно задать тепмературу, с которой кулер начнет повышать обороты. Для этого требуется долгое нажатие на кнопку. Допустимые значения — от 30 до 70 градусов. Определить текущую настройку можно по комбинации зажженных светодиодов.

Еще одно долгое нажатие переводит в редим задания конечной температуры, при достижении которой кулер выйдет на полные обороты.

Двумя этими настройками по сути регулируется гистерезис работы вентилятора. Можно сделать так, чтоб обороты следовали за температурой, а можно чтоб вертилятор периодически включался, сбрасывал лишнее тепло и выключался.

Я собрал воедино три термопары: капельку, шайбу и датчик температуры прибора. На осциллографе видно изменение скважности сигнала PWM устройства, на вольтметре — напряжения устройства, регулирующего напряжение. К нему же подключен кулер. На экранчике токоизмерительных клещей — температура.

Посмотрим, что выдает PWM:

Частота 25 КГц, амплитуда 5В. Кстати, В интернете можно найти схемы для подключения вентилятора без поддержки PWM к интерфейсу с PWM. Схемки буквально на одном транзисторе и резисторе. Возможно и обратное, это вообще не потребует схем.

В итоге, решил поставить устройство в 3д принтер Anycubic Mega S. Там у меня приделан воздуховод для охлаждения драйверов шаговых двигателей. Наиболее жаркий радиатор — драйвера двигателя перемещения стола. Туда и ставлю термопару.

Протягиваю провода. Плату клею на двухсторонний скотч.

Все работает идеально. При активном перемещении стола кулер разгоняется, под небольшими нагрузками кулер останавливается. В совокупности с тихими драйверами стало настолько тихо, что можно печатать ночью в жилой комнате — шум не мешает.

Я подобрал для вас продавцов с наибольшим рейтингом и наименьшей ценой этих плат.
Завтра начинается распродажа, цены будут еще ниже. Отзывы у обоих продавцов хорошие, да и товар такой, что ломаться там особо нечему — просто работает.

Источник

Как организовать вентиляцию ПК. Краткое руководство для начинающих

Содержание

Вопрос, который рано или поздно встает перед любым владельцем ПК, — охлаждение. Перегрев комплектующих вызывает снижение производительности, а в худшем случае дело заканчивается деградацией процессора и отвалом чипов. И наоборот — бездумное обвешивание корпуса вентиляторами может превратить его в настоящий пылесос, который будет раздражать домочадцев своим гулом.

Качество работы системы вентиляции зависит от типа и количества вентиляторов, способа подключения их к материнской плате и правильного расположения в корпусе компьютера. Впрочем, обо всем по порядку.

Основные характеристики вентиляторов

Статическое давление — напор воздуха, создаваемый вентилятором. Зависит от его конструкции и скорости вращения крыльчатки. Чем выше этот показатель, тем лучше работает вентилятор в условиях большого сопротивления (например, при прокачке воздуха через мелкоячеистый радиатор).

Воздушный поток (CFM) — количество прокачиваемого воздуха. Исторически сложившиеся единицы измерения — кубические футы в минуту. Эффективную работу показывают устройства с CFM больше 50.

Скорость вращения (RPM) — количество оборотов в минуту. Чем больше, тем выше производительность (и шум). У большинства моделей не превышает 2000.

Широтно-импульсная модуляция (ШИМ, или PWM) — автоматическая регулировка оборотов вентилятора с помощью материнской платы. Требует разъема 4 pin. Провести точную настройку можно с помощью специальных фирменных утилит.

Толщина вентилятора — обычно составляет около 25 мм. Для небольших корпусов (HTPC) выпускаются более тонкие версии, однако их эффективность ниже ввиду более слабого статического давления и CFM.

Тип подшипника — важная характеристика, от которой зависит ресурс и уровень создаваемого шума. В современных моделях можно встретить несколько видов: от самого дешевого подшипника скольжения (с низким ресурсом) до самых дорогих и редких керамического подшипника качения и подшипника с магнитным центрированием. Золотой серединой по ресурсу, цене и шуму являются вертушки с гидродинамическим подшипником.

Уровень шума — измеряется в дБА. Значение, комфортное для человеческого уха, не должно превышать 30 дБА. Больше вентиляторов — не значит шумнее. Чаще всего дело обстоит наоборот, особенно если вентиляторами управляет материнская плата, контролирующая температуру компонентов.

Размер имеет значение

От размера вентилятора зависит его производительность и уровень шума. Чем больше диаметр, тем меньше нужно сделать оборотов для достижения нужного эффекта и тем тише он работает. Чаще всего рядовому пользователю приходится иметь дело с вентиляторами следующих типоразмеров:

92 х 92 мм — уходящий формат, которому производители корпусов уделяют все меньше внимания. По стоимости сравнимы с более эффективными вентиляторами большего размера.

120 х 120 мм — дешево и сердито. Самые распространенные и универсальные. Хороший четырехпиновый вариант можно купить в пределах 1000 рублей.

140 х 140 мм — идеальный, по мнению автора, баланс шума и производительности. Цена за приличную модель стартует от 1000 рублей.

200 х 200 мм — решение редкое, но довольно эффективное в плане охлаждения и тишины. Главная проблема — найти замену в случае поломки. Второй спорный момент — стоимость, которая у именитых производителей начинается от четырех тысяч рублей.

Отдельные производители встраивают в свои корпуса настоящих монстров.

Стоит понимать, что выбор корпуса с вентиляторами редких размеров в случае их поломки может обернуться некоторыми проблемами. Если же корпус рассчитан на стандартные 120/140-миллиметровые вертушки, возместить потерю будет проще и быстрее. Как показывает практика, хорошие 140-миллиметровые вентиляторы при 600–800 об/мин или 120-миллимитровые на 800–1000 оборотах обеспечат хороший результат и максимальный акустический комфорт.

Варианты подключения вентиляторов к материнской плате. Типы разъемов

Современные вентиляторы подключаются к материнской плате посредством 3- или 4-пинового разъема. От типа подключения будет зависеть возможность управления скоростью вентиляторов программным способом. Более экзотическими являются 2-пиновый разъем (обычно используется в БП) и 6-пиновый (с управлением подсветкой). Подключение вентиляторов напрямую к блоку питания через Molex считается устаревшим.

У 3-пиновых моделей скорость вращения зависит от изменения напряжения. Возможен мониторинг скорости, однако ШИМ отсутствует. Часто такие вентиляторы работают на повышенных оборотах и издают больше шума.

У 4-пиновых моделей скорость вращения регулируется материнской платой с помощью дополнительного провода. Современные BIOSы прекрасно справляются с автоматическим управлением вентиляторов, главное — правильно выставить температурные лимиты в настройках материнской платы.

Большинство современных материнских плат имеют 4-пиновые разъемы, но варианты с 3 pin еще встречаются. В случае необходимости можно подключить 4-пиновый вентилятор к материнской плате с 3-контактными разъемами и наоборот. Вентиляторы при этом будут работать на стандартных оборотах.

Регулировать скорость вентиляторов можно и с помощью реобаса. Но эпоха подобных устройств уходит в прошлое: в современных корпусах для них не осталось места, а их функции взяли на себя материнские платы.

Если вентиляторов больше, чем разъемов на МП, используются специальные разветвители. Однако увлекаться ими не стоит: на один канал больше двух вентиляторов лучше не вешать. В противном случае придется обеспечить им дополнительное питание, что приведет к появлению лишних проводов в корпусе.

В любом случае уже на этапе покупки материнской платы нужно понимать, какое количество вертушек понадобится будущей системе. Несмотря на более высокую стоимость, предпочтение стоит отдать 4-пиновым вентиляторам с наиболее совершенным способом управления.

Сколько нужно вентиляторов и как их установить

Современная модель корпусостроения предполагает создание своеобразной аэродинамической трубы: холодный воздух поступает спереди, а горячий — выбрасывается через заднюю и верхнюю стенки. Корпуса с вентиляторами на боковой стенке и на дне из продажи почти исчезли. Чаще всего производители стараются создать в корпусе избыточное давление (ставят больше вентиляторов на вдув), и это не просто так. Во-первых, горячий воздух будет удалятся эффективнее, во-вторых, в корпусе будет оставаться меньше пыли.

Одного вентилятора вполне хватит, чтобы охладить системник офисного уровня без видеокарты с каким-нибудь селероном, пентиумом, семпроном или A10, где TDP процессора находится в районе 50 Вт. Автор предпочитает установку вентилятора на вдув, так как с выбросом горячего воздуха поможет кулер на процессоре, особенно если он башенного типа.

Расположение вентилятора показано схематично и зависит от типа корпуса и расположения в нём комплектующих.

Два корпусных вентилятора (один спереди, один сзади) вполне справятся с комбинацией типа Ryzen 3 (Core i3) + GTX 1650 (RX 550).

Три вентилятора (два спереди, один сзади) — заявка на средний уровень: Ryzen 5 (Core i5) + 2060 (RX 5500XT).

Четыре вертушки обеспечат нормальную работу для Ryzen 7 (Core i7) + 2070 (RX 5600XT).

Все меняется, когда в корпус приходит Ее Величество Игровая Видеокарта — главный отопитель любого игрового ПК. Чтобы удержать в узде тепловыделение HEDT-систем, кроме просторного корпуса нужно пять-шесть вентиляторов: два-три лицевых на вдув, один задний и два верхних на выдув. Или кастомная СВО.

Несколько советов

Открытая крышка системника — не панацея и решает вопрос только охлаждения процессора и видеокарты, а вот другие компоненты — чипсет, цепи питания, m.2 накопитель — обдува не получат и продолжат греться.

Современные производители часто делают сплошную лицевую панель с боковым забором воздуха. В таком случае хороший результат дает установка дополнительных вытяжных вентиляторов на верхнюю крышку.

Для процессорных кулеров и радиаторов СВО ищите вентиляторы с более высоким значением статического давления, которые смогут эффективнее прогонять через них воздух.

Подвод холодного воздуха через вентилятор на дне — неплохое решение, но автор бы от него отказался ввиду большого количества пыли, забрасываемой таким вентилятором в корпус.

Ставить вентиляторы на вдув на задней и верхней стенке нельзя, как и передние на выдув.

Автор не рекомендует переворачивать блок питания вентилятором вверх: он начнет засасывать горячий воздух от видеокарты и нагревать свои компоненты.

Источник

Вступление

Я же предлагаю рассмотреть более конкретную и приближенную к реальности ситуацию: как эффективно охладить комплектующие внутри системного блока, имея всего два вентилятора? Давайте рассмотрим как классические схемы охлаждения, так и нетипичные способы расположить вентиляторы в корпусе.

Предлагаю перейти к тестовому стенду.

Тестовый стенд

В статье такого формата было решено немного изменить структуру описания тестового стенда.

Итак, в качестве «подопытного» корпуса был выбран Thermaltake View 31 TG, довольно часто появляющийся в наших экспериментах. Выбор данной модели в качестве «испытуемой» был обусловлен тем, что View 31 TG позволяет практически как угодно расположить вентиляторы внутри себя, а благодаря съемной передней панели данный корпус позволяет имитировать модели с плохой и хорошей продуваемостью.

За охлаждение комплектующих внутри корпуса отвечали два комплектных вентилятора Riing 14 LED Blue. Участие этих вентиляторов в эксперименте обусловлено тем, что они создают достаточно мощный воздушный поток, относительно шума, исходящего от них. И, собственно, мощный воздушный поток «раскроет» схему расположения вентиляторов, так как слабые вентиляторы смогли бы обеспечить достаточную мощность вдува или выдува и эксперимент можно было бы считать не достаточно честным и объективным.

Прогревали корпус изнутри процессор AMD Ryzen 7 2700, разогнанный до частоты в 3.9 ГГц по всем ядрам, тепловыделение которого составило порядка 140 ватт, и видеокарта NVIDIA GeForce GTX 1060 c TDP около 120 ватт. За охлаждение процессора отвечала двухбашенная система охлаждение GELID Phantom, обзор и тестирование которой были проделаны в прошлой статье. Рекомендую к ознакомлению.

Тестирование проходило при комнатной температуре в 22 градуса. Температура поддерживалась сплит-системой. Прогрев комплектующих осуществлялся программой OCCT. В качестве теста был выбран стресс-тест как видеокарты, так и процессора одновременно, AVX инструкции при этом были задействованы. Каждый тестовый прогон длился чуть больше 15 минут, чтобы обеспечить практически максимально возможный нагрев комплектующих в созданных условиях.

Тест «пристрелочный»: тестирование без использования вентиляторов

Для начала было решено провести «пристрелочное» тестирование, которое заключалось в том, что комплектующие внутри закрытого корпуса будут нагреваться при естественной циркуляции воздушных потоков. Смысл же этого тестирования заключался в том, чтобы выявить «эталонную» температуру, с которой мы в последующем будем сравнивать, чтобы определить, какая схема расположения вентиляторов покажет себя максимально эффективно.

В процессе тестирования горячие воздушные потоки будут выходить естественным путем через перфорационные отверстия на верхней крышке корпуса, а также «выбрасываться» через перфорацию в задней стенке при помощи башенного кулера GELID Phantom.

Тест первый, схема первая: оба вентилятора на выдув, плохой забор воздуха спереди / хороший забор воздуха с передней стенки

Итак, при плохом заборе воздуха (закрытой передней стенке) нам удается выиграть практически 10 градусов по температуре процессора относительно корпуса без вентиляторов. Видеокарта становится холоднее на 4 градуса. А скорость вращения вентиляторов на башне сократилась на 100 оборотов. Компьютер стал заметно тише и холоднее.

Прошу ознакомиться с полученными результатами

При хорошем заборе воздуха (открытой передней панели) удается выиграть дополнительный градус по температуре процессора. Скорость вращения процессорных вентиляторов несколько сокращается. Компьютер становится более шумным из-за худшей звукоизоляции.

Прошу ознакомиться с более подробными результатами во вложении.

Тест дополнительный, схема упрощенная: один вентилятор на выдув (закрытая передняя панель)

Далее предлагаю выяснить, насколько необходимо иметь два вентилятора на выдув горячего воздуха. Для этого, разумеется, я убираю вентилятор, находящийся над процессорным кулером.

Данное действие привело к чуть заметному ухудшению результатов относительно схемы с двумя вентиляторами на выдув. Температура процессора поднялась на 1 градус, видеокарта же также прогрелась на 1 градус больше. Скорость вращения вентиляторов возросла.

Прошу ознакомиться с более подробными результатами во вложении.

Тест второй, схема вторая: два вентилятора на вдув, закрытая и открытая передняя панель

Теперь посмотрим, на сколько эффективными себя покажут оба вентилятора, расположенные спереди корпуса. Выдув горячего воздуха будет осуществляться силами вентиляторов башенного кулера, а также естественным путем через перфорацию в верхней части корпуса.

С закрытой передней панелью данная схема расположения вентиляторов оказалась абсолютно неэффективной. Температура процессора поднялась на два градуса относительно схемы без использования корпусных вентиляторов. Но видеокарту удалось охладить на пару градусов.