Před časem jsem opravoval ATX zdroj pro PC a tak, jsem našel vynikající popis jeho funkce

### Ventilátory používané v počítači - DC BRUSHLESS FANS

### Základní popis:

Dnešní počítače jsou stále modernější, rychlejší, výkonnější a to s sebou také přináší některá úskalí, jako je např. nadbytečné ohřívání. Pokud nestačí chlazení přirozenou cirkulací vzduchu, nebo sáláním do okolí, nebo vedením tepla do pasivního chladiče, je nutné použít ventilátor pro nucené odvádění tepla prouděním vzduchu. Dnes se většinou v počítači nacházejí 2 ventilátory. Jeden větší ve zdroji, který zajišťuje chlazení zdroje a všech ostatních částí v počítači. Druhý menší se používá přímo na procesoru. Někdy je také počítač doplněn třetím pomocným větrákem, který je vhodný zvláště v serverech a počítačích s větším počtem karet a disků. Funkční ventilátory zajišťují bezchybný chod stroje i při vyšších teplotách okolí a klidný spánek spravců. V našich končinách se nejčastěji objevují ventilátory s kluznými ložisky nevalné kvality, které mají omezenou životnost. Běžně vydrží jen několik měsíců při trvalém provozu. Ventilátory na procesoru odejdou někdy již po jednom měsíci. Ventilátory s kuličkovými ložisky jsem viděl zatím jen dva a to z odešlou elektronikou. Kvalitní procesorové větráčky jsou např. na tzv. boxovaných procesorech firmy Intel do počítačů typu PC.

### Mechanická konstrukce:

Většina ventilátorů v dnešních počítačích používá velmi podobnou konstrukci a zapojení. Ventilátor se skládá ze základny, do které je vsazeno ložisko. Ložisko je nejčastěji kluzné (třecí) vyrobeno z bronzu, nebo kuličkové. Na středový trn základny je nalisována destička s elektronikou a na ni je upevněna kostřička se čtyřmi cívkami a kovovým jádrem.

Menší ventilátorky, např. na chlazení procesoru mají elektroniku s cívkami a ložiskem samonosnou a nalisovanou do umělohmotné základny. Cívky jsou speciálně vinuté a plechy složené, aby byly co nejtenčí. Elektronika je většinou v provedení SMD.

Vrtule má uprostřed ocelovou osu a na vnitřní straně výlisku je přilepen magnet ve tvaru prstence, který je na jednom místě přerušen a má 2 severní a jižní póly. Osička má na konci vyfrézovaný zářez, do kterého se po nasunutí do ložiska z druhé strany nasune "ségrovka", která zajistí vrtuli proti vypadnutí. Zajišťovací podložka je nejčastěji vyrobena z plastu, nebo z kovu.

### Elektronika:

Elektrické zapojení je ve všech větráčcích prakticky shodné a liší se jen v drobných detailech a hodnotách součástek. Základ tvoří Hallova sonda H1, která je citlivá na magnetické pole. Výstup sondy je přiveden do prvního tranzistoru T1, který spíná dvě protilehlé cívky L1 a L3. Na jeho výstup je také připojen přes odpor R2 druhý tranzistor T2 spínající zbývající dvě protilehlé cívky L2 a L4 umístěné kolmo na první dvě cívky. Na vstupu bývá také ochranná dioda D1, která zabraňuje nechtěnému přepólování napájení ventilátoru. Na výstup Hallovy sondy bývá připojen "pullup" rezistor R1. Je to zřejmě proto, že výstup je zapojen jako otevřený kolektor.

#### Obrázek typického zapojení ventilátoru

### Popis funkce:

Po zapnutí je vrtule v určité poloze. Můžou nastat dva případy: 1. Hallova sonda H1 není sepnutá, tranzistor T1 se díky R1 otevře a cívkami L1 a L3 prochazí proud. T2 je uzavřen. Vrtule se dá do pohybu a až urazí maximálně čtvrt otáčky, tak se sepne Hallova sonda, T1 se zavře, T2 sepne cívku L2 a L4 a vrtule pokračuje v pohybu opět o čtvrt otáčky. Po té se Hallova sonda opět rozepne a celý postup se opakuje. Otáčky jsou přímo úměrné napájecímu napětí. Otáčky také závisí na hodnotách součástek, mechanickém tření, odporu vzduchu apod.

### Závady a jejich řešení:

#### Oprava zadřeného ventilátoru:

Nejčastější poruchy jsou způsobené zadřením ložiska. Je to z důvodu použití nekvalitních materiálů na kluzná ložiska, nepřesné výroby, velké prašnosti, nebo vysoké teploty. Často je to vinou více těchto vlivů dohromady. Tomuto lze těžko předcházet. Pokud se ventilátor zadře a elektronika neshoří, dá se větrák opravit. Větrák se rozebere odlepením samolepky, sundáním zajišťovací podložky z osy a vyndáním vrtule. Je třeba si dát pozor na poztrácení různých distančních podložek a gumových kroužků vymezujících polohu osy. Štětcem, hadrem a vysavačem odstraníme hrubý prach ze všech částí ventilátoru. Do ložiska a na osu kápneme olej a necháme chvilku působit. Po té osu vyleštíme hadříkem a ložisko vatičkou namotanou na tenkém šroubováčku, nebo špejli. Postup můžeme několikrát opakovat. Po vyčištění ložiska a osy obě tyto části namažeme olejem a větrák smontujeme opačným postupem, než jsme ho rozebrali. S použitím vazelíny nemám dobré zkušenosti. Větrák se může zadřít za pár dnů. Osvědčil se mi olej na kola a šicí stroje, ale příliš na tom nezáleží. Opravený ventilátor obvykle vydrží několik týdnů, měsíců až let podle typu a podle opotřebení ložiska. Pokud má ložisko již velkou vůli, nemůžeme počítat s dlouhou životností.

Může také dojít ke zničení elektroniky vinou vyššího napájecího napětí, nebo mezizávitovým zkratem cívky. Může to být take způsobeno nejdříve zadřením ventilátoru, následným přehřátím cívek, zkratem na vinutí a likvidací tranzistorů.

Pokud je ventilátor mechanicky v pořádku, točí se volně, ale má problémy s rozběhem a nedosáhne plných obrátek, může být problém ve spínání jedné dvojice cívek. Pokud větráček postrčíte, obvykle se rozjede a setrvačností jede i na jednu dvojici cívek. Tato kuriozní závada byla u jednoho větráčku, který měl omylem kapkou cínu spojenu bázi a kolektor jednoho tranzistoru.

### 3 drátové ventilátory:

Také už jste se pozastavili nad tím, proč má ten větrák 3 dráty, nebo jak je možné, že počítač ví, kolik má větrák na procesoru otáček? Je to jednoduché, černý vodič bývá obvykle zem. Další drát +12V a třetí je výstup z Hallovy sondy označován jako "rotation", nebo "speed". Barevné značení a zapojení konektoru není moc standardizováno. Výstup "rotation" je obvykle posílen jedním tranzistorem. Výstup je zapojen jako otevřený kolektor. Na jednu otáčku připadají dva impulzy. Při 3000 ot./min. je na výstupu 6000 impulzů za minutu, tj 100Hz. Hardware v počítači pro snímání obvykle umí měřit s poměrem 1:1, 1:2, 1:4 a dalšími. Zřejmě se používá u větráčků s jiným počtem pólů. V našem případě se nastaví dělicí poměr na 1:2 a software by měl ukazovat 3000RPM. Hardware v počítači je také někdy schopen měnit otáčky ventilátoru podle teploty. Používá se buď metoda snižování napětí, nebo řízení šířky impulzu.. Počítač má také zpětnou kontrolu přes snímač otáček. Ventilátory při maximálních otáčkách někdy dost hlučí, proto je vhodné jim snížit otáčky.

#### Obrázek znázorňuje výstupní signál z větráčku používaný pro měření otáček. Tento konkrétně pochází od firmy NIDEC

3 drátový ventilátor je také možné si lehce vyrobit z jakéhokoliv 2 drátového pomocí jednoho tranzistoru a dvou odporů. Stačí to zapojit podle originálního 3 drátového větráčku. Inspiraci najdete na této stránce se schématy.

### Problém s hlukem:

Některé počítače mají dost hlučný větráček a jiné ne. Jak je to možné? Někdy je ve zdroji vestavěn obvod pro regulaci otáček ventilátoru v závislosti na teplotě. Pak samozřejmě jsou otáčky nižší a hluku menší. Pro nižši hladinu hluku je vhodné zvolit větrák s nižším počtem otáček např. 2300rpm. Pokud takový větrák nemáme, je možné připojit napájení místo 12V na 5V. Toto řešení má ovšem dvě úskalí. Větrák se může špatně rozbíhat a také nemusí stíhat dostatečně odvádět teplo. Můžeme ho také zapojit mínusem na +5V a plusem na +12V. Tím získáme napětí pro větrák 7V jako vhodný kompromis. Můžeme také použít speciální regulátor otáček v závislosti na teplotě, nebo využít hardware počítače, pokud má pro toto podporu.

### Situace na našem trhu:

V našich krajích to není s větráčky moc růžové. O ventilátorech nikdo nic neví, snad jen, že jsou velké a malé. Po delším hledání se mi podařilo narazit pouze na značku SUNON. Dodává je např. GM Electronic, nebo GES. Bohužel je k dispozici pouze sortiment větráčků s kluznými ložisky, i když firma vyrábí téměř všechny typy v provedení i s kuličkovým ložiskem. Cena větráků do PC zdroje o rozměrech 80x80x25mm se pohybuje kolem 120,- Kč, což je docela rozumné. Bohužel je to opět typ s kluzným ložiskem a vysokými otáčkami 3000RPM. (Mimochodem byl mi prodán jako typ s 2300RPM). Takže lze očekávat, že po nějakém čase opět odejde a ještě k tomu bude docela hlasitě hučet. Ale co, v levnějších sestavách se stejně jiné větráčky nedodávají.
Dají se u nás sehnat ventilátory do zdroje s kuličkovým ložiskem značky Titan za cenu kolem 180,- Kč.

Autor:©2003 pavouk[at]pavouk.org

Za případné újmy na zdraví nebo majetku způsobené elektrickým proudem neberu žádnou zodpovědnost.