Компьютерное управление вентилятором - Computer fan control

Корпуса Full Tower. Настройка управления вентилятором компьютера

Управление вентилятором это управление скоростью вращения электровентилятора. В компьютерах разные типы компьютерные фанаты используются для обеспечения адекватных охлаждение, а различные механизмы управления вентиляторами уравновешивают их охлаждающую способность и шум они производят. Обычно это достигается материнские платы имея аппаратный мониторинг схема, которая может быть настроена конечным пользователем через BIOS или другое программное обеспечение для управления вентилятором.[1]

Необходимость контроля вентилятора

Как современные ПК становятся более мощными, поэтому их требования к электрические мощность. Компьютеры испускать эту электрическую мощность как высокая температура генерируется всеми основные компоненты. Выработка тепла зависит от нагрузки на систему, при этом периоды интенсивной вычислительной деятельности выделяют гораздо больше тепла, чем праздный время делает.[1]

Процессоры в большинстве ранних компьютеров на базе x86, вплоть до некоторых из первых 486с, не нуждалась в активной вентиляции. Источники питания требовалось принудительное охлаждение, а вентиляторы блока питания также обеспечивали циркуляцию охлаждающего воздуха через остальную часть ПК с ATX стандарт. Побочным продуктом повышенного тепловыделения является то, что вентиляторы должны перемещать все большее количество воздуха и, следовательно, должны быть более мощными. Поскольку они должны пропускать больше воздуха через одну и ту же область пространства, вентиляторы станут более шумными.

Вентиляторы, установленные в корпусе ПК, могут производить шум до 70дБ. Поскольку шум вентилятора увеличивается с пятой мощностью вентилятора скорость вращения,[2] сокращение число оборотов в минуту (Об / мин) на небольшую величину потенциально означает значительное снижение шума вентилятора. Это нужно делать осторожно, поскольку чрезмерное снижение скорости может вызвать перегрев компонентов и их повреждение. Если все сделано правильно, шум вентилятора может быть значительно снижен.

Разъемы вентилятора

В обычных охлаждающих вентиляторах, используемых в компьютерах, используются стандартные разъемы с двумя-четырьмя контактами. Первые два контакта всегда используются для подачи питания на двигатель вентилятора, а остальные могут быть дополнительными, в зависимости от конструкции и типа вентилятора:

  • Земля - ​​общая земля
  • Vcc (Power) - номинально питание +12 В, хотя оно может изменяться в зависимости от типа вентилятора и желаемой скорости вращения вентилятора.
  • Сенсорный (или тахометр) выход вентилятора - выдает сигнал, который повторяется дважды на каждый оборот вентилятора в виде последовательности импульсов, частота сигнала пропорциональна скорости вращения вентилятора.
  • Управляющий вход - a широтно-импульсная модуляция (ШИМ) входной сигнал, используемый, когда блок охлаждающего вентилятора имеет внутреннюю схему управления двигателем. Блоки вентиляторов с этим входом управления обеспечивают возможность регулировки скорости вращения вентилятора без изменения входного напряжения, подаваемого на блок охлаждающего вентилятора. Переменная скорость вращения позволяет регулировать скорость охлаждения в соответствии с потребностями, уменьшая шум вентилятора и экономя энергию, когда полная скорость не требуется.

Цвет проводов, подключенных к этим контактам, варьируется в зависимости от количества разъемов, но роль каждого контакта стандартизирована и гарантированно одинакова в любой системе. Охлаждающие вентиляторы, оснащенные двух- или трехконтактными разъемами, обычно рассчитаны на работу в широком диапазоне входных напряжений, которые напрямую влияют на скорость вращения лопастей.

Виды контроля

Термостатический

Основная статья: Контроль взрыва

В этом стиле управления вентилятором вентилятор либо включен, либо выключен. Температура внутри корпуса проверяется, и при обнаружении температуры вне допустимого диапазона вентиляторы устанавливаются на максимальную скорость. Когда температура снова падает ниже порогового значения, вентиляторы снова выключаются. Этот метод управления снижает проблемы с шумом и снижает требования к мощности в периоды низкой нагрузки, но когда система работает на полную мощность, шум вентилятора может снова стать проблемой.

Линейное регулирование напряжения

Стандартный вентилятор охлаждения по сути является лопастным. Двигатель постоянного тока. Изменяя входное напряжение в допустимом диапазоне для вентилятора, скорость вентилятора будет увеличиваться (для увеличения напряжения) и уменьшаться (для уменьшения напряжения); более быстрый вентилятор означает больший поток воздуха и, следовательно, более высокую скорость теплообмена. Есть несколько способов выполнить это регулирование, как описано ниже.

Резисторы

Резисторы последовательно с выводом питания вентилятора - это самый простой метод снижения шума вентилятора, но они добавляют к теплу, генерируемому внутри чехол для компьютера. Поскольку падение напряжения пропорционально току, вентилятор может не запуститься. Они должны быть соответствующей номинальной мощности. Для переменного управления вентилятором, потенциометры может использоваться вместе с транзистор например, МОП-транзистор выходное напряжение которого контролируется потенциометром. Можно использовать реостат вместо.

Диоды

А диод последовательно с вентилятором снизит выходное напряжение на вентилятор. А кремниевый диод обеспечивает относительно постоянное падение напряжения около 0,7 В на диод; В технических характеристиках конкретного диода указывается его падение напряжения, например, падение напряжения на кремниевом диоде 1N4001 варьируется от 0,7 до 0,9 В при изменении тока от 0,01 до 1 А.[3] В мощность Следует отметить номинальные характеристики, и некоторым диодам может потребоваться охлаждение для работы при номинальном токе. Падение напряжения на диоде будет падать с температурой, что приведет к увеличению скорости вентилятора.

Как и другие регуляторы серии, диод рассеивает мощность, равную падению его напряжения, умноженному на ток, проходящий через него.

Модификация напряжения ("модификация вольт")

Напряжение, которое получает вентилятор охлаждения компьютера, определяется разницей между проводом напряжения (+12 В) и проводом массы (+0 В). При подключении одного или обоих проводов к другому напряжению напряжение, получаемое вентилятором, будет отличаться от стандартного 12 В, на которое рассчитан вентилятор.

Повышение напряжения[4] по умолчанию 12 В может быть достигнуто, например, подключив линию питания –12 В или –5 В вместо заземляющего провода в разъеме вентилятора, и подключив линию питания 5 В ко входу +12 В разъема вентилятора. С помощью этой процедуры могут быть достигнуты напряжения 10, 17 и 24 В, при этом напряжения, превышающие 12 В, потенциально могут повредить компьютерные вентиляторы, рассчитанные на 12 В. Однако комбинация современных источников питания больше не требуется для обеспечения −5 В. Линия электропередачи и ограниченная мощность линии -12 В (обычно ток менее 1 А) снижает общую мощность для вентиляторов с модулированным напряжением в современных системах.

Самый безопасный метод изменения напряжения - это подключить линию питания +5 В к входу +12 В вентилятора, что снижает напряжение, получаемое вентилятором, до +5 В. Некоторые вентиляторы вообще не будут работать при таком низком напряжении, а некоторые другие вентиляторы могут работать при +5 В после того, как они начнут вращаться с разумной скоростью.

Еще один способ снижения скорости вентилятора[5] заключается в перемещении провода 5 В в классическом Разъем питания Molex вместо заземляющего провода, идущего к вентилятору, подавая на вентилятор +7 В (12 В - 5 В = 7 В). Однако это потенциально опасный метод, потому что линия блока питания +5 В предназначена только для источника тока, а не для его поглощения, поэтому блок питания может быть поврежден в случае, если нагрузка на линии блока питания 5 В ниже нагрузки, создаваемой током 7. Вентиляторы V (например, когда ПК переходит в состояние ожидания / сна). Кроме того, компоненты внутри компьютера, использующие питание +5 В, могут подвергнуться воздействию напряжения более 5 В в случае короткого замыкания вентилятора.

Интегрированные или дискретные линейные регуляторы

SMSC EMC2102 Контроллер вентилятора на основе скорости вращения с аппаратным тепловым отключением

Обычные микросхемы стабилизаторов напряжения, такие как популярная серия LM78xx, иногда используются для подачи переменного или постоянного напряжения на вентиляторы. При термической связи с корпусом компьютера одна из этих микросхем может обеспечивать ток до 1 А при напряжении 6, 8, 9 или 10 В для LM7806, LM7808, LM7809 и LM7810 соответственно.[6] Регулируемые версии, такие как популярные LM317 тоже существуют; в сочетании с потенциометр Эти регулируемые регуляторы позволяют пользователю изменять скорость вращения нескольких вентиляторов при токах, намного превышающих то, что может выдержать стандартный потенциометр.[7]

Для более высоких токов относительно просто построить дискретные линейные регуляторы с использованием силового транзистора или МОП-транзистор и небольшой транзистор сигнала или диод Зенера в качестве опорного напряжения. Хотя для дискретных регуляторов требуются дополнительные компоненты (минимум два транзистора, три резистора и небольшой конденсатор), они допускают сколь угодно высокие токи, позволяя регулировать дополнительные вентиляторы и аксессуары.

Как и в случае с другими линейными регуляторами, выделяемое отходящее тепло будет примерно п = (Vв - Vиз) яиз.[8]

Широтно-импульсная модуляция

Широтно-импульсная модуляция (ШИМ) - распространенный метод управления компьютерными вентиляторами. Вентилятор с функцией ШИМ обычно подключается к 4-контактному разъему (распиновка: земля, +12 В, контроль, управление). Сенсорный штырь используется для реле скорости вращения вентилятора, а управляющий штифт представляет собой выход с открытым стоком или открытым коллектором, для чего требуется напряжение на вентиляторе до 5 В или 3,3 В. В отличие от линейного регулирования напряжения, при котором напряжение вентилятора пропорционально скорости, вентилятор приводится в действие постоянным напряжением питания; регулирование скорости осуществляется вентилятором на основании управляющего сигнала.

Управляющий сигнал представляет собой прямоугольную волну, работающую на частоте 25 кГц, с рабочий цикл определение скорости вентилятора. 25 кГц используется для повышения уровня звука сигнала выше диапазона человеческого слуха; использование более низкой частоты может вызвать слышимый гул или вой. Обычно вентилятор может приводиться в движение от 30% до 100% номинальной скорости вентилятора с использованием сигнала с рабочим циклом до 100%. Точное поведение скорости (линейное, выключено до порогового значения или минимальная скорость до порогового значения) на низких уровнях управления зависит от производителя.[9]

На многих материнских платах есть микропрограммное обеспечение и программное обеспечение, регулирующее работу вентиляторов в зависимости от температуры процессора и корпуса компьютера.

Контроллеры скорости вентилятора

Контроллер вентилятора со светодиодами, показывающими состояние вентилятора, потенциометрами и переключателями для управления скоростью вентилятора.

Другой метод, популярный среди геймеров, - это ручной регулятор скорости вращения вентилятора. Их можно установить в слот расширения или в 5,25 или 3,5 дюйма. отсек для дисков или встроены в корпус компьютера. С помощью переключателей или ручек скорость подключенных вентиляторов можно регулировать одним из описанных выше способов.

Аппаратное обеспечение

Особенности большинства современных материнских плат аппаратный мониторинг микросхемы, способные управлять вентиляторами,[1] обычно через ШИМ метод, как описано выше. Эти чипы можно настроить через BIOS,[10]:§11.1 или с помощью специального программного обеспечения после загрузки операционной системы.

Процессоры выделяют различный уровень тепла в зависимости от загрузки системы, поэтому имеет смысл снизить скорость вентиляторов во время праздный для уменьшения шума, производимого вентиляторами, работающими на полной скорости, до тех пор, пока нагрузка не возрастет, после чего скорость вентилятора необходимо быстро отрегулировать, чтобы избежать перегрева. Современные микросхемы аппаратного монитора после настройки способны независимо запускать этот цикл мониторинга без необходимости в его функционировании. BIOS или операционная система. Это автоматическое управление, предлагаемое некоторыми чипами, можно назвать режимом Thermal Cruise для поддержания теплового диапазона, а также режимом Fan Speed ​​Cruise для автоматического поддержания определенной скорости вентилятора.[10]:§12

Однако не все программное обеспечение способно получить доступ к этим расширенным параметрам конфигурации, предоставляемым некоторыми микросхемами, и очень часто общее программное обеспечение реализует только самые основные сопряжение с микросхемами, а именно, явная установка рабочего цикла для каждой настройки управления вентилятором, последующее выполнение самой регулировки рабочего цикла в программном обеспечении, и, таким образом, требование, чтобы как операционная система, так и само это стороннее программное обеспечение продолжали работать на главном ЦП для выполнения цикла мониторинга.[10]:§11.3 Это может не быть проблемой до тех пор, пока система или энергосистема не выйдут из строя, после чего система может перегреться из-за того, что вентиляторы не смогут поддерживать надлежащее охлаждение при работе с пониженным напряжением и скоростью.

Программного обеспечения

Смотрите также: SpeedFan, AIDA64, Монитор Аргуса, lm_sensors, hw.sensors, и envsys

Метод, с помощью которого программное обеспечение физически управляет вентилятором, обычно ШИМ (см. выше). Многие компании теперь предоставляют программное обеспечение для управления скоростью вращения вентиляторов на своих материнских платах под Майкрософт Виндоус или Mac OS X / MacOS.

  • AOpen материнские платы могут использовать «СайлентТЭК».[11]
  • ASUS материнские платы могут использовать Fan Xpert[12] или "Тепловой радар" [13]
  • MSI материнские платы могут использовать "Core Center".
  • Универсальный abit материнские платы могут использовать «μGuru».
  • Гигабайт материнские платы могут использовать «EasyTune 6».
  • Intel Системные платы для настольных ПК (более старый разъем 478 и т. д.) используют «Активный монитор» и «Центр управления рабочим столом».[14][15]
  • Intel системные платы для настольных ПК (более новые socket 775 и т. д.) используют «Desktop Utilities».[16]
  • Ноутбуки Dell могут использовать i8kutils.[17]
  • Lenovo ThinkPad ноутбуки могут использовать бесплатное программное обеспечение «TPFanControl».[18]
  • Lenovo ThinkPads работает FreeBSD можно использовать fan_level sysctl из acpi_ibm Водитель.[19]
  • Lenovo ThinkPads работает DragonFly BSD можно использовать fan_level sysctl из acpi_thinkpad Водитель.[20]
  • Компьютеры Macintosh могут использовать Fan Control.[21]
  • Компьютеры работают Linux можно использовать lm_sensors.[22]
  • Компьютеры работают OpenBSD или же DragonFly BSD с hw.sensors Патч для Fan-Control применен.[23]

Существуют также сторонние программы, которые работают на различных материнских платах и ​​допускают широкую настройку поведения вентилятора в зависимости от показаний температуры материнской платы, датчиков процессора и графического процессора, а также позволяют управлять вручную. Две такие программы SpeedFan[24] и Монитор Аргуса.[25]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б c Константин Александрович Муренин (17.04.2007). "1. История". Обобщенное взаимодействие с аппаратными мониторами микропроцессорной системы. Материалы Международной конференции IEEE 2007 г. по сетям, зондированию и контролю, 15–17 апреля 2007 г. Лондон, Соединенное Королевство: IEEE. С. 901–906. Дои:10.1109 / ICNSC.2007.372901. ISBN  978-1-4244-1076-7. IEEE ICNSC 2007, стр. 901–906.
  2. ^ Парикмахер, Энтони (1992). Справочник по контролю шума и вибрации - Энтони Барбер - Google Книги. ISBN  9781856170796. Получено 2014-01-01.
  3. ^ http://www.diodes.com/datasheets/ds28002.pdf
  4. ^ Раскрутите поклонников
  5. ^ Получите 12 В, 7 В или 5 В для своих поклонников
  6. ^ «LM7808». fairchildsemi.com. Архивировано из оригинал на 2015-04-02. Получено 2014-08-13.
  7. ^ "LM317 - Одноканальный LDO - Линейный регулятор (LDO) - Описание и параметры". ti.com.
  8. ^ «Тепловые аспекты линейных регуляторов». 28 ноября 2006 г. Архивировано с оригинал на 2015-04-02. Получено 2015-02-26.
  9. ^ «Спецификация вентиляторов с 4-проводным ШИМ-управлением» (PDF). Сентябрь 2005 г. Архивировано с оригинал (PDF) на 2011-07-26. Получено 2011-07-21.
  10. ^ а б c Константин Александрович Муренин (21.05.2010). Аппаратные датчики OpenBSD - мониторинг окружающей среды и управление вентиляторами (MMath Тезис). Университет Ватерлоо: UWSpace. HDL:10012/5234. Идентификатор документа: ab71498b6b1a60 ff817 b29d56997a418.
  11. ^ Майк Чин (2002-12-29). «Обзор: SilentTEK - встраиваемый контроллер вентилятора AOpen». Получено 2019-03-25.
  12. ^ "Fan Xperts". asus.com. Архивировано из оригинал на 2013-03-02.
  13. ^ "тепловизионный радар2 / detail-2.jpg". Получено 2019-03-25.
  14. ^ «Системные платы Intel® для настольных ПК - Активный монитор Intel®». Intel.com. 2004-12-16. Архивировано из оригинал на 2014-01-01. Получено 2009-02-27.
  15. ^ «Центр управления Intel® для настольных ПК». Intel. Архивировано из оригинал на 2014-01-01. Получено 2009-02-27.
  16. ^ «Утилиты Intel® для настольных ПК». Intel. Архивировано из оригинал на 2014-01-02. Получено 2009-02-27.
  17. ^ "i8kutils в Launchpad". launchpad.net.
  18. ^ "TPFanControl by Troubadix". tpfancontrol.com. Архивировано из оригинал на 2016-07-14. Получено 2016-07-17.
  19. ^ "acpi_ibm.c". Перекрестная ссылка BSD. FreeBSD. Сложить резюме. dev.acpi_ibm.0.fan_level
  20. ^ "acpi_thinkpad.c". Перекрестная ссылка BSD. DragonFly BSD. Сложить резюме. hw.acpi.thinkpad.fan_level
  21. ^ "Управление вентилятором". www.derman.com. Архивировано из оригинал на 2016-12-20. Получено 2016-12-06.
  22. ^ "lm-сенсоры". lm-sensors.org. Архивировано из оригинал 28 февраля 2009 г.
  23. ^ Константин Александрович Муренин (14.03.2010). «Тихие вычисления с BSD: управление вентилятором с помощью sysctl hw.sensors и lm (4) в OpenBSD и DragonFly BSD». Получено 2019-03-25.
  24. ^ «SpeedFan - Доступ к датчику температуры на вашем компьютере».
  25. ^ «Argus Monitor - Программное обеспечение для управления вентиляторами процессора, графического процессора и системы с использованием любого доступного источника температуры ПК».

внешняя ссылка