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自动温调速风扇,让你的电脑更冷静
#DIY

电脑机箱内的风扇声总是一个噩梦,好风扇太贵,便宜风扇太差,中等风扇各种难挑……虽然现在有4线PWM主板调速技术,但是往往只有CPU风扇能用,其他的风扇依然是传统的3线不可调速的。而且还有很多好风扇并非4线。面对便宜大碗的风扇而又讨厌其噪声的我,只能选择加装PWM温控电路来智能调节风扇的转速,变相的在不下降太多散热性能的情况下来降低机箱内的风扇噪声。表和我提手动调速,那种需要动手拧旋钮的东西我才不稀罕呢!

电路设计

基础电路就是一个LM555无稳态多谐振荡器,用两个二极管控制电容C1 100NF的充放电回路,电路的占空比可以从0~100自动的根据温度可调,具体值为R3(50K)/R1(15K)。整体电路的工作频率是T=C1*(R1+R3)*ln2。用MJE13003扩流。

元器件选择

作为一个温控电路,传感器是不可缺少的。在这里用传统的热敏电阻来作为温度的感应,这里用的是玻璃封装的负温度系数热敏电阻,温度越高阻值越小,耐高温,大家可以在电磁炉的线圈中心找到这货(不一定是负温度系数的,可能是正温系数的)。 

为了控制体积,设想就是应该体积很小当一个插头直接插主板上面最好了,所以绝大部分的元器件都选用了贴片件。

控制芯片选用了SOP8贴片封装的LM555时基电路来完成,这个逆天的牛叉芯片可以广泛的作为控制电路使用,各种电路非常多,大家可以参照其PDF文档选用。

其他的元器件也都选用贴片器件,因为555本身的输出能力有限,而风扇动不动就上几W的功率,所以加了一只NPN管作为功率输出,这里选用了巨便宜的TO220封装直插MJE13003,输出可以达到20W,恩恩,满意了。

PCB设计

因为要尽量的缩小体积,都使用了贴片元器件,输出功率管选择背后折叠安装,板子作为一个插件直接安装在风扇插头上,尾部加装一个插座。测速功能还是有保留的,方便主板检测。

左边部分安装进插头,右边部分是风扇用插座。整体面积控制在10*30MM以内,还算不错吧。其实挤挤还能短点,不过意义不大,也就算了。因为走线小复杂就使用了双面电路板,FR4材质,1.0MM的厚度,成功的控制了体积和成本。

安装

板子在好几天的等待之后终于到了,做的还算不错哈。

这是正面。

这是反面。

双面裸板,没有做阻焊,只做了过孔。铜箔实际上是镀锡的,银色闪亮的,因为拍摄的缘故变身包公了。因为都是贴片,焊接起来比较费眼神,当然对于熟练工是我来说还是完全没问题的。速度焊接起来。

唔,看起来焊接还行,没给咱师傅丢脸,哈哈。

看看反面。严格来说还是可以控制体积的,以后再改进!

和即将合作的SUNON风扇放一起,是不是很小巧?感温电阻这样焊接的用意,是为了用线单独牵出去,可以贴风扇上,也可以贴其他地方,根据实际情况来决定测温点,这样效果会比较可控。

在原来的皮管里面穿两根线,作为热敏电阻的连线。

在这里,热敏电阻选择安装在风扇的出风口,用耐高温胶带捆扎固定在电源线的线槽内,这样可以感应到气流的温度,控制风扇的转速。

控制电路侧。热敏电阻没有正反,直接焊接就行了。

调试和测试

通上12V直流电,风扇立刻启动,转速很低,接上示波器看输出波形,环境温度11.4摄氏度。

示波器的输出如图,占空比大概只有0.17的样子,声音很低,风量比较小。

手心的表面温度大概是33.3摄氏度,把热敏电阻拿出来,用手心捂住,稳定一会,测试结果如下:

占空比迅速变化,大概是0.26不到一点。风扇转速有显著的变化。

因为这只建准的风扇没有输出转速信号,所以另接了一只带测速输出的风扇来作为实际转速变化的对比。
首先测定这只风扇的满载转速。

脏兮兮的小酷冷,P4 478专用。

运转中,开机进入bios,可以直接看到满载转速是:3375RPM,也就是说,每分钟转3375圈。实际听上去噪声还是蛮大的。

接上温控板后,转速显示变的不稳定且差别太大,看来是PWM太低了无法正常显示。

回到实验室,看满载下的示波器能看见的转速信号输出脉冲。

大概是这样的,102HZ的方波,电脑主板的芯片也是根据这个方波来识别实际转速。一般霍尔器件控制的电脑风扇都是4脉冲一圈。

接上温控板,11.4摄氏度下显示这样,实际上因为有PWM信号的输出间隙,可以看出来转一圈是4个脉冲,且转速明显变慢了。 

热敏电阻放手心的脉冲显示,比之前稍快一些。

总结

从个人使用经验看,这些元件参数已经足够平时使用了。如果初始的转速过低,或者启动不了有咔哒声,可以适当的加大15K电阻的阻值或者干脆外接一个3296可调电阻来做实际调整。工作电压从12V-5V都能正常工作,无需改动,接低压的话风扇也要换低启动电压的才行。整个电路成本极低,也就几块钱的事情,但是可以把原本不能自动调速的风扇变成自动调速的品种,还是很值得的。长时间工作完全没问题,可靠性还是很好的。