как узнать скорость вращения вентилятора

Узнаем количество оборотов вентилятора у разных компонентов в системном блоке

Всем привет! Сегодня обсудим, как узнать количество оборотов кулера компьютера — процессора, видеокарты, на корпусе или блока питания, с помощью какой программы можно определить их скорость вращения, и как ее отрегулировать в случае необходимости. О конструкции охладителя для ПК можно почитать в этой статье.

Приложение SpeedFan и его возможности

Есть простая и бесплатная, но очень неплохая программа для управления работой вентилятора — SpeedFan. С ее помощью можно отрегулировать работу любого пропеллера, подключенного к материнской плате к подходящему разъему, а также посмотреть его параметры. Давайте рассмотрим, как это сделать.

После запуска приложения откройте вкладку показатели. Слева вверху есть список вентиляторов, подключенных к материнке. Отображаются они как FAN1, FAN2 и далее по списку. Информацию SpeedFan считывает с датчиков, встроенных в системную плату.

Названием FAN1 здесь обычно маркируется кулер центрального процессора. Скорость указана в RPM, то есть оборотах в секунду. Чтобы ее отрегулировать, в разделе чуть ниже с помощью кнопок со стрелками измените процентное значение. По умолчанию там всегда установлено 100%.

Если процессорный кулер слишком сильно шумит, обороты можно снизить до 80% и проверить, не начинает ли перегреваться CPU. Справа вверху указаны актуальные температуры ключевых компонентов ПК.

Если после снижения частоты вращения лопастей ЦП не начинает перегреваться, можно оставить такое значение.

Следите, чтобы процессор не нагревался сильнее 85 – 90 градусов, иначе в кристалле могут начаться необратимые процессы, которые разрушат его структуру и связи между микросхемами.

Недостаток SpeedFan в том, что она не определяет скорость вентиляторов, которые подключены не к системной плате, а напрямую к блоку питания. Также она не определяет частоту вращения кулера в самом БП.

Диагностические утилиты

Узнать скорость вращения крыльчатки на видеокарте можно с помощью диагностических утилит — например, AIDA64, Everest, Speccy, HWMonitor или PC Wizard. Однако не все модели видеокарт корректно коннектятся с этими приложениями.

С помощью этих же утилит вы можете посмотреть скорость вращения лопастей вентилятора центрального процессора.

Однако управлять параметрами работы устройства с помощью этих приложений невозможно. Они предназначены только для мониторинга рабочих параметров и не могут влиять на функции оборудования.

К сожалению, узнать скорость вращения лопастей на кулере блока питания можно только на дорогих моделях со встроенными датчиками, так же, как и подключенных к нему вентиляторов.

Как правило, такие девайсы поддерживают фирменную утилиту, разработанную производителем. Модели же попроще без встроенных датчиков информации о работе крыльчатки не предоставят.

Также советую почитать о правильной установке вентиляторов охлаждения в системном блоке. Подписывайтесь на меня в социальных сетях и делитесь публикациями этого блога, буду весьма признателен. До скорой встречи!

Источник

Компьютерный блог в помощь пользователям за операционной системой Windows. Варианты решения компьютерных проблем и популярных ошибок. Компьютерные инструкции, полезные статьи, качественные программы, обзоры по востребованным утилитам в системе Windows. Самостоятельное обслуживание и настройка ОС Windows 7/8/10 и программ. Устранение неполадок в windows, оптимизация и защита компьютера. Обзоры проверенных и полезных интернет-сервисов. А также много других статей на тему информационных технологий.

Pages

среда, 13 ноября 2019 г.

Как узнать частоту вращения вентилятора, и управлять ею?

Иногда возникает такая потребность, узнать частоту вращения вентилятора (кулера), а также порой нужно управлять частотой оборотов.

Бывают случаи, когда вам кажется охлаждения вашего компьютера не соответствует нормам, то есть что-то происходит с компьютером, а так как компьютер новый то обычно на корпусе системного блока присутствуют разного рода наклейки пломбы.

SpeedFan еще надо настроить! Открываете программу, ставите галочку в пункте «automatiс fan speed» потом жмем на кнопку «configure» в появившемся окне выбираете вкладку «speed» выбираете строку на «speed1«, ставите значение «maximum value» на значение 40% и ставите галочку правее значения, затем выбираете строку на «speed2«, ставите значение «maximum value» на значение 60% и ставите галочку правее значения, потом выбираете строку на «speed3«, ставите значение «maximum value» на значение 100% и ставите галочку правее значения, переходите на вкладку «options«, там ставите галочки в пунктах «start minimized«, «minimize on close» и «set fans to 100% on program exit«, потом жмете «ok» если вы сделали все правильно, то вентилятор должен начать работать тише, а если закрыть программу speedfan то она не закроется совсем, а свернется в трей. Для того, что бы все осталось после перезагрузки, вам надо скопировать ярлык программы speedfan в автозапуск.

Источник

Измеряем скорость вращения вентилятора

Измеряем 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.

предположим, что вентилятор вращается со скоростью 1754 об/мин. (29,2333 об/сек); если мы считали обороты в течение минуты, то такое число и получим в результате измерения; если мы считали обороты в течение секунды, то получим только 1740 об/мин (29 об/сек).

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:

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:

1. использовать дополнительный генератор стабильного импульсного сигнала (измерительный генератор), период этого сигнала должен быть намного меньше периода измеряемого сигнала таходатчика;

2. сформировать из сигнала таходатчика измерительный импульс, равный по длительности периоду вращения крыльчатки (два периода сигнала таходатчика);

3. посчитать, сколько импульсов от измерительного генератора поступит за время измерительного импульса (период вращения крыльчатки).

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:

Рис.1 Схема 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 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:

Рис.2 Схема измерителя скорости вращения вентилятора с кварцевым резонатором

Рис.3 Так выглядит мой макет измерителя частоты вращения

И, напоследок, прошивки для мироконтроллеров:

Скачать прошивку к схеме рис. 1 Скачать прошивку к схеме рис. 2

Что еще можно сделать:

Получится дешевый продвинутый реобас.

Рис.4 Схема светодиодного индикатора

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

Рис.5 Обозначение сегментов индикатора

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

Источник

Экспериментальное определение скорости воздуха в кулерах и вентиляторах

Потребляемая энергия и мощность в современных компьютерах растут все быстрее. Соответственно увеличивается и количество тепла, выделяемого рабочими элементами ПК. Скоро его уже будет достаточно, чтобы и курицу пожарить. Хотя тепловыделение на один диод у современных компьютеров значительно меньше, чем у ЭВМ 60-70 годов, количество их непрерывно растет. Период, когда ничего не надо было специально охлаждать, быстро закончился. Теперь наступил этап принудительного охлаждения узлов компьютера. Путь усовершенствования систем охлаждения и повышения их эффективности прошли многие быстроразвивающиеся отрасли, например, авиация. И здесь уже без исследования аэродинамики охлаждающих потоков обойтись нельзя.

Как известно, тепловой поток, отбираемый от охлаждающей поверхности, описывается формулой Ньютона:

Температура охлаждаемой поверхности в нашем случае напрямую связана с температурой кристалла, которая является строго ограниченной величиной для обеспечения нормальной устойчивой работы компьютера. Вообще говоря, все равно, что охлаждать — корпуса процессоров, жестких дисков и т. п. — меняется лишь величина теплового потока и предельно допустимая температура узла. Схема же охлаждения остается по сути дела одинаковой.

Самый простой способ решения данной задачи — это уменьшение температуры воздуха внутри корпуса компьютера. Естественно, что далеко не каждый имеет дома кондиционер. Да и понижение температуры окружающей среды тоже имеет свои пределы, дабы не подорвать здоровье пользователя и не вывести из строя другие узлы компьютера. Чтобы температура внутри корпуса компьютера была хотя бы максимально приближена к температуре помещения, на корпус был поставлен вентилятор. Но куда он там внутри дует, и где образуются застойные зоны, доподлинно неизвестно. У каждого пользователя внутри столько своего добра понаверчено. Конечно, можно вообще снять крышку корпуса и обдувать внутренности системного блока бытовым вентилятором. Но летом все же жарче, чем зимой, температура может и выше 30 подняться (то есть градусов на 10 выше комнатной зимой), и сей способ уже не будет эффективным.

Другой способ — это увеличение площади поверхности теплообмена. Поэтому гладкую поверхность заменили оребренной. Но до бесконечности увеличивать ее невозможно, так как в силу законов теплопроводности эффективное увеличение высоты ребер имеет свой предел.

Значение критерия Re пропорционально скорости движения потока воздуха. То есть, чем выше скорость, тем больше коэффициент теплоотдачи и поток тепла, отбираемого от охлаждаемой поверхности. Скорость движения воздуха определяется параметрами и геометрией охлаждающего вентилятора и радиатора. Термин «кулер», широко применяющийся во всех статьях, наиболее правильно определяется, на наш взгляд, как устройство для охлаждения узлов компьютера, состоящее из вентилятора и радиатора. В дальнейшем мы тоже будем использовать этот термин в такой трактовке.

При переходе к охлаждению при помощи вынужденной конвекции (постановке на радиатор вентилятора), на наш взгляд, часто не принимают во внимание особенности принудительного охлаждения. Расход и, следовательно, скорость воздуха определяются гидравлическими потерями в тракте кулера, в частности, в радиаторе. В этом случае оребрение не только улучшает теплообмен, но, с другой стороны, и ухудшает его, увеличивая коэффициент гидравлического сопротивления, что приводит к уменьшению расхода воздуха через вентилятор. В старые времена каждый серийный отечественный вентилятор имел расходную характеристику. То есть, определялась взаимосвязь расхода, напора и частоты вращения вентилятора. Достать такие данные для современных кулеров сейчас практически невозможно. И часто приходится выбирать их, полагаясь на слухи, рекламу или просто методом тыка. Хорошо хоть, есть статьи, описывающие их сравнительную эффективность

Самый простой, на первый взгляд, способ увеличения расхода воздуха — это увеличение частоты вращения вентилятора, которая ограничивается его конструктивными особенностями. Вентилятор должен иметь большой ресурс работы и низкий уровень шума. В основном эти условия зависят от конструкции его подшипников, а также лопаточного аппарата.

Вообще говоря, качественно о расходе воздуха через вентилятор можно судить по частоте его вращения. У нас под рукой оказался новый кулер EISCA. Этакий монстр с очень большим радиатором (по сравнению с площадью контактной с кристаллом поверхности) и относительно высокими ребрами. Отношение высоты ребра к его толщине (мм) — 16/2 =8. Зазор между верхней точкой ребра и корпусом составлял 2 мм.

Вентилятор подключался к компьютеру без установки его в рабочее положение. Плоскость его вращения располагали горизонтально и вертикально (в двух положениях — направление течения воздуха вниз и вверх). Частота вращения (обороты в минуту) измерялась штатным датчиком кулера для трех позиций: 1. Кулер в сборе. 2. Без радиатора. 3. Вместо радиатора на расстоянии 6мм от среза вентилятора устанавливалась гладкая пластина.

Из приведенных данных видно, что частота вращения зависит от положения вентилятора. В вертикальном положении во всех случаях она несколько больше. В горизонтальном положении тоже есть небольшая разница частоты вращения в зависимости от положения кулера. Все это однозначно обусловлено конструкцией подшипников вала вентилятора. А вот постановка пластины вместо радиатора существенно влияет на частоту вращения, а, следовательно, и на расход воздуха. Гидравлическое сопротивление тракта в этом случае ощутимо возросло. А связано это, по всей видимости, с тем, добивает ли струя воздуха до основания ребер кулера или нет. Коэффициенты сопротивления для этих случаев существенно отличаются. В конечном счете, все это приведет и к значительной разнице в теплоотводе от поверхности. Но это все качественные эксперименты, которые просто заставляют задуматься об эффективности работы кулера.

Перейдем теперь к количественным измерениям на выходе из кулеров и вентиляторов

Измерение малых скоростей (меньше 5 м/с) и расходов воздуха — весьма сложное и кропотливое дело. Традиционный способ измерения при помощи трубки Пито — Прандтля здесь уже непригоден из-за весьма малой величины скоростного напора (меньше 1 мм водяного столба). На “коленке” такие измерения не проведешь. Приходится искать довольно сложную специальную аппаратуру. На счастье, у нас в загашнике сохранился практически непользованный термоанемометр DISA 55D80. Даже комплект датчиков заводской тарировки к нему остался. Прибор предназначен для измерения крайне низких скоростей воздуха с высокой точностью в конвективных и вентиляционных потоках.

Измерительный стенд

DISA 55D80

Принцип действия термоанемометров, измеряющих скорости порядка нескольких метров в секунду и более, основан на поддержании постоянной величины силы тока через проволочный датчик при изменении скорости обтекающего его воздуха. На выходе прибора, после преобразования и усиления сигнала, фиксируется величина напряжения, соответствующая определенной скорости воздуха.

Данный прибор имеет два режима измерения. Первый — от 0 до 30 см/с, что соответствует скоростям при свободной конвекции воздуха. Здесь применяется еще более сложная схема измерения. На датчик, при помощи специального осциллятора, подается сигнал с частотой 300 Гц и амплитудой ±0,03 мм, которая поддерживается вблизи резонансной частоты датчика. Скорость обтекания датчика складывается из скорости движения датчика и скорости внешнего потока воздуха. По разности сигналов в моменты, когда датчик движется в противоположных направлениях, можно определить скорость и направление течения воздуха.

Во втором режиме можно измерять скорости воздуха от 0 до 2 м/с при функционировании прибора в режиме постоянного тока. Здесь определяется только абсолютная величина скорости перпендикулярно датчику.

Сам датчик представляет собой миниатюрный держатель — усики с наваренной между ними проволочкой диаметром порядка нескольких десятых мм и длиной порядка 1мм. Первоначально каждый датчик калибровался по заранее известным значениям скоростей на специальном заводском стенде.

Напомним, что исследование и проектирование любых систем охлаждения включает в себя две взаимосвязанные части — аэродинамическую (или гидравлическую) и тепловую. Попробуем при помощи DISA 55D80 разобраться с первой, то есть, измерим поле скоростей на выходе из кулеров и их вентиляторов.

Рассмотрим уже упомянутый кулер №1 и два других кулера ACORP (№2) и ЕС-4510 (№3). Конечно, это не последнее слово техники, но они или им подобные еще очень часто используются, и скорости воздуха в них как раз составляют 0,5 — 2 м/с. С точки зрения аэродинамики, процессы, возникающие в них, аналогичны и более поздним моделям.

Питание вентиляторов (12 В — контролировалось мультиметром) осуществлялось от компьютера. Датчик перемещался вдоль неподвижного кулера в горизонтальной плоскости при помощи координатника, имеющего точность отсчета перемещений 0,1 мм. Нулевой точкой во всех измерениях являлась точка напротив боковой стенки с левой стороны кулера, смотря по ходу движения воздуха. Вращение вентилятора направлено от правой стенки к левой.

На рисунке 1 представлено поле скоростей на выходе из радиатора №1. Измерения проводились на расстоянии 3мм от его среза в среднем по высоте сечении. Шаг измерений составлял 1 мм.

Видно, что максимальные скорости составляют порядка 1,3-1,4 м/с. Сто процентов шкалы прибора составляют 2 м/с. Шкала линейная. Хорошо видно расположение ребер — скорость за ними минимальна. Направление скорости воздуха — горизонтальное, что было проверено путем изменения плоскости измерения датчика, то есть, эффект закрутки потока вентилятором здесь уже отсутствует. Наблюдается некоторая асимметричность потока воздуха. По-видимому, это связано с различным числом щелей на боковой поверхности радиатора. С правой стороны существует еще две дополнительные щели шириной аж 9 мм против 2 мм у всех остальных. Зачем это сделано — совершенно непонятно. Скорость в них составляет порядка 0,08-0,1 м/с

На следующем рисунке представлена скорость воздуха в среднем сечении боковых щелей.

Нумерация щелей начиналась от среза радиатора, где проводились предыдущие измерения. Видно, что крайние щели практически не работают. Основной же расход воздуха проходит через щели, расположенные напротив вентилятора. Что совершенно естественно, принимая во внимание закрутку потока вентилятором. Но вот хорошо ли это — большой вопрос. Получается, что значительная часть воздуха вообще не участвует в охлаждении большей части такого здорового радиатора.

На следующем рисунке приведены измерения скорости воздуха по высоте щели.

Здесь все выглядит очень прилично. Прямо-таки классическая эпюра скорости для установившегося течения воздуха в щели. Это тоже косвенно указывает на то, что поток воздуха уже стабилизировался после вентилятора.

Приступим теперь к рассмотрению течения воздуха в кулерах №2 и №3.

Первое, что бросается в глаза при взгляде на клер №2 — это то, что, глядя сверху, видно — площадь вентилятора меньше площади радиатора. Он проработал у меня в компьютере не один год когда он был внутри корпуса, я на него внимания не обращал. Поэтому первое, что было измерено — это направление скорости воздуха на выходе из радиатора. Этого можно добиться путем изменения угла наклона датчика к горизонтальной поверхности и фиксирования максимального значения скорости. Оказалось, что поток выходит из щелей вверх под углом 15-20 градусов к горизонтальной плоскости. Таким образом, что же получается — нагретый после радиатора воздух опять идет на вход вентилятора. Ясно, что сие не есть хорошо, и так быть не должно.

Поэтому терять время на этот кулер не стали, а заменили его вентилятор на другой, который полностью закрыл радиатор. Так и получили кулер №3. Вверх он не дует — проверили.

На рисунке представлено поле скоростей, измеренное на расстоянии 1,5 мм за срезом радиатора.

Здесь измерения проводились в середине и по краям каждой из щелей (шаг — 0,5 мм), а также в середине ребра (шаг от края щели 1 мм). Обращает на себя внимание тот факт, что скорость воздуха в середине щелей в левой половине радиатора ниже, чем у ребер, и уж тем более ниже, чем в правой части. Опять же, после нахождения максимальной составляющей скорости потока оказалось, что она направлена под углом 15 градусов к нормали. То есть, закрутка потока воздуха вентилятором сильно сказывается. Поля скоростей с противоположной стороны радиатора оказались идентичными. Поэтому здесь мы их не приводим.

Рассмотрим теперь поле скоростей воздуха непосредственно за вентиляторами кулеров №2 и№3. Всю центральную зону проточной части вентилятора занимает его двигатель. Расстояние от среза вентилятора до охлаждаемой поверхности определяется высотой ребра радиатора и обычно составляет для кулеров такого типа 3-5 мм. Сразу можно предположить, что скорость воздуха в центральной зоне ниже, чем скорость напротив рабочих щелей. Эта зона находится как раз напротив основной зоны охлаждения кристаллов. Здесь-то, вроде бы и надо иметь максимальную скорость воздуха и, соответственно, максимальный коэффициент теплоотдачи. Определим это количественно. Измерялись значения скорости, направленной по нормали к поверхности вентилятора. В принципе, эта составляющая и является определяющей в интенсивности теплообмена на поверхности такого рода кулеров. Скорость воздуха измерялась в трех сечениях. Первое — 5 мм от среза вентилятора. Далее к вентилятору присоединялись цилиндрические насадки с диаметром, равным диаметру рабочей части вентилятора, высотой 20 и 50 мм.

Второе и третье измерение проводились на срезе этих насадок соответственно.

Скорость воздуха за вентилятором №2

Скорость воздуха за вентилятором №3

Ясно видно, что в первом сечении имеется весьма существенный провал скорости в центральной части. Но уже на расстоянии 20 мм от вентилятора центральная зона с низкими значениями скоростей значительно сужается. Далее поле скоростей продолжает выравниваться, но уже не так заметно. Заметим, что полное выравнивание поля скоростей в цилиндрическом канале происходит на расстоянии не менее 10 его диаметров от начала. Здесь по нашему методу и можно определять расход воздуха через вентилятор. Следует отметить, что удлинение цилиндрического канала приводит к увеличению гидравлического сопротивления за вентилятором и, следовательно, к уменьшению расхода воздуха через него. Таким образом, ясно, что для интенсификации теплообмена необходимо подбирать оптимальное расстояние между вентилятором и радиатором.

В настоящее время на рынке имеется море различных моделей кулеров, и число их все растет и растет. И сейчас уже, по-видимому, настало время оптимизации конструкций, а не просто увеличения мощностей двигателей вентиляторов. Для этого необходимо представлять картину течения воздуха в кулерах, что мы здесь и попытались сделать. А также и его тепловые характеристики, что, возможно, сделаем в дальнейшем. Конечно, мы охватили лишь малую толику проблем, но, в принципе, эта методика и оборудование позволяют проводить и дальнейшие исследования на других моделях.

Источник