市场上有不少带有PWM功能的机箱风扇,这类型的风扇可以通过主板BIOS中的风扇转速设置来对风扇转速进行设定,但这类机箱风扇都不便宜。除此之外,还有一类自带热敏电阻的机箱风扇,无需通过主板BIOS设置与支持,则可以自行调整风扇转速,不过第二类风扇并不常见。由于并不是所有的风扇都具有温控功能,要在保证散热的同时让风扇噪音达到可接受范围,我们或许会通过减速线、改接风扇输入电压、调速器等办法来达到目的。但这些都并不能很方便地让我们更省心地调整风扇转速,而且如果需要应对不同的环境,手动调速未免显得麻烦,那该如何是好呢?如果能让所有散热风扇都变成温控风扇那将会省下不少另外购置PWM风扇的成本。
笔者以LM317三端正电压可调稳压管为基础,制作了一个带有手动/温控可切换风扇调速,可同时对三个风扇进行调速,调速模式可以在手动调整和智能温控之间进行切换的调速器。在手动调速模式中,可以对风扇进行0~12V的电压调整。在温控调速模式中,调速器以NTC热敏电阻为温度探头,风扇转速会随着温度的升高而升高。而且调速器可自由添加或移除40℃/50℃温控开关模块。
改造材料与工具
47Ω电阻、150Ω电阻、蓝色LED一颗、8×8自锁式开关按钮、6Pin单排针、40℃/50℃温度常关开关片、NTC 47-15D热敏电阻、470Ω电位器、电位器旋钮帽×1、LM317三端可调稳压管、TO-220云母片、绝缘垫、M3螺丝、TO-220适用散热片、16V/100μf电容、电烙铁、焊锡、5×7万用板一片。
上图为本次改造所使用的电路,参考LM317典型应用电路以及LM317的输出电压公式Vo=1.25×[1+(R2/R1)],我们可以通过改变R1、R2、R3、R4电阻的阻值对LM317的输出电压进行调整。其中R1为NTC 47-15D热敏电阻,R4为470Ω电位器。图中R2与R1、R4与R3分别构成LM317电压输出调整电路,两组调整电路通过8×8自锁式开关进行切换,最后输出端再并联上一个16V/100μf的电容作为输出滤波电容,保证风扇在稳定的电力下工作。
尽管LM317的输出电压可以通过公式进行调整,但是在公式中的R2与R1的取值并不是随意选择的。从LM317的1.25V~37V电压可调范围可得知,R2与R1的比值范围只能在0~28.6的区间中,而LM317的最小工作电流为1.5mA,为了保证LM317在空载时能够稳定工作,所以Vo/(R1+R2)的值需要大于1.5mA。经计算,R1与R2需要同时满足R1≦830Ω、R2≦23.74kΩ这两个条件,方可保证LM317工作在最小工作电流上。电路设计好以后,便可准备材料着手制作调速器了。
小贴士:热敏电阻是一种敏感元件,其分类可以根据温度系数分为正温度系数热敏电阻(PTC)和负温度系数热敏电阻(NTC),前者特点是电阻阻值会随着温度的升高而升高,而后者则相反,阻值随着温度的升高而降低,而在应用的时候,需要注意弄清楚电路中温度与电阻阻值之间的关系,一旦选错类型,则会得到与目的相反的结果。
电路板布局与焊接
在焊接的时候,需要事先对元件在万用板上的排布以及布线有一个整体的规划,规划好以后,我们便将元件依次安装并用电烙铁焊接在万用板上。 焊接的时候需要注意电烙铁在万用板的焊盘上所停留的时间,一般要求不超过3秒,否则会引起万用板上的焊盘脱落。
在不用温度开关时,要使用跳线帽将温度开关接口短接,另外,当我们需要用到温度开关片时,则需要把跳线帽拔下,然后连接上温度开关片,在输入接口的另一端,散热片的旁边,笔者设置了防止跳线帽弄丢的两个空脚插针。到这里,制作就全部完成了,接下来需要对温控调速器进行测试。
功能测试
电路板焊接完成以后,接下来便需要对电路进行测试的,测试的时候,笔者将三个风扇接口全部接上,接上的风扇参数分别为12V/0.6A、12V/0.35A、12V/0.15A,额定总电流为1A。尽管笔者在本次采用的LM317T可调稳压管输出电流为2.2A,但实际上一般的散热风扇很少有超过1A的电流。
首先测试温度开关片,先按下开关进行温控/手动双功能切换到温控调速模式,然后接上温度开关片,并不断加热温度开关片,直至调速器启动为止,最后对开关片停止加热,直至开关片断开为止。在这里,调速器上的指示灯则为调速器启动指示灯,指示灯亮起时,说明调速器已经启动,指示灯灭掉时,说明调速器已经关闭,风扇也随之关闭。
然后测试调速功能,首先将调速器切换至手动调速模式,切换后转动电位器旋钮,观察风扇转速是否有变化。然后再切换至温控模式,接上NTC热敏电阻,并在室温下观察风扇转速(也可以用万用板测量输出电压),笔者在这里为调速器设定的是室温下输出电压7V,电压随温度的升高而升高。因此在测试的时候,首先将NTC热敏电阻接上,并对热敏电阻进行加热,观察输出电压是否能够提升至12V左右(实测最大输出电压值为11V,这是由LM317管压降所致的)。 总结
在经过一番测试以后,本次的调速器制作成功。有了调速器,我们在清凉的冬天不必再忍受噪音,而在炎热的夏天里再也不需要担心风扇狂转的困扰了,而且温控、手动双模式可切换更是满足了不同的调速需求,实在是里机箱风扇的好伴侣!
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