2 Спеціальний розділ
2.1 Призначення блоку контролю системи охолодження пк
Блок контролю системи охолодження в ПК (Intelligent Fan Controller) забезпечує контроль температури і управління вентилятором, має ультранизьке енергоспоживання.
Модуль на мікроконтролері (рисунок 2.1) дозволить в автоматичному режимі регулювати швидкість обертання вентиляторів охолодження персонального комп'ютера. Управління здійснюється на підставі даних про температуру, яка також вимірюється пристроєм за допомогою датчиків усередині корпусу комп'ютера. При управлінні враховуються для користувача настройки.
Автоматичне управління швидкістю вентиляторів охолодження дозволяє значно знизити створюваний ними шум. Будь-яка людина, що має «галасливий» комп'ютер, а це особливо стосується медіа-центрів, наприклад у вітальні кімнаті, відразу помітить переваги від використання даного пристрою. При низькій температурі вентилятори обертаються дуже повільно, швидкість обертання підвищується в міру необхідності.
Пристрій досить функціонально, але при цьому нескладно у використанні і конфігуруванні. Налаштування основних параметрів здійснюється в програмі на ПК з графічним призначеним для користувача інтерфейсом. Крім того, після установки контролер може функціонувати як автономний пристрій без зв'язку з ПК, що дозволить застосувати його не тільки для управління вентиляторами охолодження ПК. Всі налаштування після конфі-гурірованія зберігаються в мікроконтролері
2.2 Можливості модулю багатоканального контролера
Блоку контролю системи охолодження ПК (Intelligent Fan Controller) забезпечує такі можливості:
конфігурується керування швидкістю обертання вентиляторів на основі даних про температуру;
Рисунок 2.1 - Модуль багатоканального контролера вентиляторів охолодження для ПК
.
підтримка управління максимально вісьмома вентиляторами, вимірювання температури в чотирьох окремих каналах;
можливість управління вентиляторами різного типу;
USB інтерфейс і програма для Windows для конфігурації і моніторингу;
звукове сповіщення при відмові вентилятора або датчика;
можливість автономної роботи контролера після конфігурування; всі налаштування зберігає мікроконтролер PIC.
2.3 Принципова схема і конструкція блоку контролю
В основі схеми є мікросхема Microchip PIC18F2550 - високопродуктивний Flash-мікроконтроллер з USB інтерфейсом. Мікроконтролер виконує завдання вимірювання температури по 4 каналам і здійснює управління перетворювачами напруги. Регулювання швидкості обертання вентиляторів здійснюється за допомогою зміни вихідного напруги перетворювачів. Живлення контролера подається від блоку живлення ПК, використовуються напруги +5 В і +12 В. Принципова схема представлена на рисунку 2.3.1.
Рисунок 2.3.1 – Принципова схема блоку контроллера
У контролері використовуються 4 схеми понижувальних перетворювачів напруги (Buck Converter). Мікро-контролер генерує послідовність імпульсів на кожному виході (порти RA4, RA5, RC7, RC8), окремо для кожного перетворювача, і, варіюючи шириною імпульсів, може змінювати вихідна напруга. У нашому випадку частота імпульсів дорівнює 2.5 кГц, а ширина імпульсів змінюється від 0 до 170 мкс, що дає зміна вихідної напруги від 0 В до 12 В. Чотири понижуючих перетворювача побудовані на базі мікросхеми 8-канального лінійного драйвера IC2 UDN2981A і 4-х дроселів , що мають індуктивність 100 мкГн. Для організації одного каналу перетворювача використовуються два канали драйвера зі своїми діодами (діод є обов'язковою умовою при побудові даного понижуючого перетворювача).
До виходів перетворювачів напруги, як видно на схемі, підключено по парі роз'ємів різних типів. Таким чином, можливе підключення до 8 вентиляторів. Кожен перетворювач напруги в схемі управляється незалежно, з різними характеристиками управління, і розрахований на навантаження до 250 мА. Вентилятори охолодження, що застосовуються в системних блоках комп'ютерів, споживають менше 120 мА, що дозволяє підключати на один вихідний канал два вентилятори. Однак перед підключенням вентиляторів до контролера необхідно переконається у виконанні цієї умови.
Для вимірювання температури застосовуються аналогові датчики LM335, позначені на схемі Датчик A - Датчик D, що підключаються до портів мікроконтролера RA0 - RA3, відповідно. Прецизійний датчик температури LM335 - це недорогий термочутливий елемент з діапазоном вимірювань від -40 ° C до +100 ° C і точністю 1 ° C. Фактично, LM335 - це стабілітрон з нормованим температурний коефіцієнт напруги (ТКU = 10 мВ / K). Тобто зміна температури датчика на 1 градус веде до зміни напруги на 10 мВ.
Інші компоненти в оточенні мікроконтролера стандартні. Кварцевий резонатор 20 МГц використовується для тактирования мікроконтролера, звуковий випромінювач - для оповіщення про неполадки датчиків або вентиляторів. Роз'єм USB підключений безпосередньо до мікроконтролера, тому він має вбудований USB трансивер. Напруга +5 В від USB інтерфейсу, коли кабель USB підключений до контролера, надходить на висновок 1 мікроконтролера і використовується для старту процесу комунікації по інтерфейсу USB.
Контролер зібраний на односторонній друкованій платі з розмірами 100 × 80 мм з урахуванням установки в 3 ½ "відсік для дисковода. Користувачі можуть самостійно розробити друковану плату, відповідно до своїх потреб і можливостей. Схема друкованої плати представлена на рисунку 2.3.2.
Контролер розрахований на управління вентиляторами охолодження системного блоку (рисунок 2.3.3), проте його можна примінити для управління вентиляторами охолодження процесора, відеокарти. В такому випадку необхідно використовувати датчики температури, закріплені на відповідних радіаторах охолодження (обов'язково з використанням термопасти).
Рисунок 2.3.2 - Розташування елементів на друкованій платі блоку контролера вентиляторів охолодження
Контролер можна використовувати також для управління вентилятором охолодження блоку живлення, але слід пам'ятати, що це небезпечно, так як багато елементів в блоці живлення знаходяться під напругою мережі.
Рисунок 2.3.3 - Варіант розташування контролера всередині системного блоку