مشاهده نسخه کامل
: Kianoosh
05-08-2010, 05:39
[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
شاید برای برخی دوستان تکراری باشه ولی نیاز دیده شد یک توضیح کلی و جامع در مورد فنها ساختار و روش نصب و استفاده بهینه .... داده بشه
نقل قول می کنید منابع یارتون نره :دی
با تشکر
اشاره :
دراين مقاله سعي داريم شما را با انواع فن و تکنولوژي‌هاي متداول آن آشناسازيم و در نهايت نحوه چيدمان فنها در کيس و تأثير آنها بر خنک سازي قطعات را بررسي نماييم.در قسمت اول به آشنايي با تعاريف و اصطلاحات اين مبحث مي‌پردازيم.
راندمان فن
يکي از پارامتر‌هايي که براي يک مجموعه و يا سيستم تعريف مي‌شود، "مقاومت سيستم" يا همان System Resistance است.
فرضکنيد درون کيس شما از انواع مختلف قطعات کامپيوتري مانند مادربورد، کارتگرافيک، هاردديسک، پاور، سيم‌هاي اتصالي بين آنها و... پر شده است بههمين دليل اين قطعات جلوي جريان هوا را مي‌گيرند و هر چه فضاي بيشتري درونکيس اشغال شده باشد هوا براي عبور با مقاومت بيشتري روبرو خواهد شد و سرعتجريان هوا کاهش خواهد يافت. با توجه به اين توضيح
به اين ترتيب براي فن، "مقاومت سيستم" در حقيقت همان جلوگيري از جريان و حرکت هوا است.
با کاهشسرعت جريان ( به دليل مقاومت سيستم )، گراديان فشار در پشت مانع، افزايشمي‌يابد و درنتيجه افت فشار استاتيک رخ مي‌دهد. اين افت فشار، نشان دهندهمقاومت سيستم است که در تقابل با جريان هواي سيستم قرارمي‌گيرد. مقاومتقطعات مختلفي که در يک سيستم نصب‌اند، در افت فشار استاتيکي کل سيستمتاثير دارند و بوسيله منحني مقاومت سيستم
(SRC (System Resistance Curve نمايش داده مي‌شوند(شکل1).
ميزانمقاومت سيستم مشخص مي‌کند که هوا چگونه مي‌تواند در سيستم جريان داشتهباشد؛ به بيان ساده‌تر مقاومت سيستم با وجود قطعاتي که در مسير جريان هوايکيس مانع ايجاد مي‌کنند بالا مي‌رود و هر چه داخل کيس شلوغ‌تر و فاصلهقطعات از هم کمتر باشد، ميزان مقاومت افزايش خواهد يافت.
[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
شکل1 : منحني مقاومت سيستم(SRC) و مسير کاهش و افزايش آن
منحنيمقاومت سيستم، مقدار افت فشار استاتيکي را که جريان هوا جهت رسيدن بهميزان هوادهي مطلوب، مي‌بايست بر آن غلبه کند را مشخص مي‌سازد. اين منحنيبه صورت تجربي و به وسيله اندازه‌گيري افت فشار استاتيک سيستم از طريقتونل باد براي هر سيستم بدست مي‌آيد. براي انجام اين آزمايش مي‌توانمقاومت جريان هوا را با استفاده از تنظيم سايز دريچه ورودي هوا تغيير داد.
منحني ديگري به نام منحني فن يا منحني راندمان فن
(FPC (Fan Performance Curveنيز وجود دارد.
اينمنحني به مشخصات ذاتي فن باز مي‌گردد و توسط آزمايشات در محفظه هوا و تونلباد بدست مي‌آيد. اين منحني و نتايج مربوطه توسط سازنده فن منتشر مي‌گردد.
اين دو منحني در نموداري برحسب فشار استاتيک (Static Pressure) و جريان هوا
(AirFlow) ترسيم مي‌شوند (شکل2). تقاطع دو منحني FPC و SRC نقطه کار ناميدهمي‌شود(OP). پس بايد براي هر سيستم، يک منحني مقاومت بهينه يافت تا بهترينراندمان کولينگ به دست آيد. به اين ترتيب که وقتي فن مورد نظر خود راانتخاب کرديم، با چيدمان بهينه قطعات داخلي سيستم، اطمينان حاصل کنيم کهحداکثر جريان هوا براي انتقال گرما به دست آمده است.
[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
شکل2 : از تقاطع دو منحني FPC و SRC نقطه کار (OP) مشخص مي‌شود
نقطهPa در شکل نشان دهنده وضعيتي است که مقاومت کانال و در نتيجه فشار استاتيکآنچنان بالا مي‌باشد که فن نمي‌تواند هيچ جريان هوايي ايجاد نمايد و نقطهQa نشان دهنده حالتي است که در فشار استاتيک صفر، فن به حداکثر توان خودبراي ايجاد جريان هوا رسيده است.
فشار استاتيک، در حقيقت يک فشارميکروسکوپي است که در سيال به جهات مختلف وارد مي‌شود و برآيند کل آنبرابر با صفر مي‌باشد و در کل مي‌توان ماهيت آن را شبيه به انرژي پتانسيلبيان نمود.
هنگامي که فن کار مي‌کند يک اختلاف فشار استاتيک، بيرون ودرون کيس ايجاد مي‌کند که اين فشار مي‌تواند توسط يک مانومتر اندازه‌گيريشود.
حالت‌هاي متفاوت هوا
هوا داراي دو حالت متفاوت به نام‌هاي Standard-State Air و Base-State Air است.
• حالت استاندارد هوا (Standard-State Air):
هواياستاندارد، هوايي است با درجه حرارت 20 درجه سانتيگراد، فشار اتمسفر 760ميليمتر جيوه و رطوبت 65 درصد. وزن واحد حجم اين هوا که از آن به وزنمخصوص نام برده مي‌شود 1.2 کيلوگرم بر متر مکعب مي‌باشد.
• حالت پايه هوا (Base-State Air):
هوايپايه، هوايي است با دماي صفر درجه سانتيگراد، فشار اتمسفر 760 ميليمترجيوه و رطوبت صفر درصد. وزن واحد حجم اين هوا (وزن مخصوص) 1.293 کيلوگرمبر متر مکعب مي‌باشد.
جريان هوا (Air Flow)
مقدارحجم هوايي است که فن در زمان مشخص مي‌تواند آن را جابجا نمايد و با واحدCubic Feet per Minute)CFM)اندازه‌گيري مي‌شود. يعني مقدار حجم هوايي کهدر يک دقيقه و در فشار استاتيک صفر، جابجا مي‌شود.
ورودي جريان هوا،حجم جريان هوايي مي‌باشد که توسط فن در واحد زمان وارد مي‌شود. حجم هوا بافشار و دما تغيير مي‌يابد. بنابراين زماني که قصد بيان جريان هواي وروديرا داريم، بايد دما و فشار محيط را نيز درنظر داشته باشيم.
منحني FPCبر حسب مشخصه‌هاي ذاتي براي هر فن ترسيم مي‌شود و کارخانه سازنده ايناطلاعات را در ديتا شيت هر فن قرار مي‌دهد. با استفاده از FPC مي‌توانبهترين فن براي يک سيستم را انتخاب نمود.
در شکل3 ، دو فن a و b را با استفاده از منحني راندمانشان، با هم مقايسه کرده‌ايم.
همانطورکه مشاهده مي‌شود، منحني راندمان فن a، منحني بهينه R1 را در نقطه بالاترينسبت به منحني فن b قطع کرده بنابراين راندمان در نقطه Opa از نقطه Opbبهتر است. همچنين در نمودار شکل 3 مشاهده مي‌شود که ظرفيت فشار استاتيک وجريان هوا در فن b بالاتر است، ولي با اين وجود فن a نقطه بهينه را دراختيار دارد.
طراحي مقاومت سيستم يکي از عوامل مهم در انتخاب فنمي‌باشد. در اينجا R1 بهترين، R2 بالاترين و R3 پايين‌ترين مقاومت سيستمرا دارا مي‌باشند.
[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
شکل3 : مقايسه نقطه کار دو فن a و b (R1,R2,R3 منحني‌هاي مقاومت سيستم در حالات مختلف)
فن‌هاي موازي و سري
درحالتي که فنها به صورت موازي بسته شده باشند، در فشار استاتيک يکسان،جريان هوا دو برابر خواهد شد و بلعکس زماني که فنها به صورت سري بسته شدهباشند، درجريان هواي يکسان، فشار استاتيک را دو برابر خواهيم نمود. به اينترتيب منحني برآيند دو فن بدست مي‌آيد.
[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
شکل4 : تاثير نحوه همبندي دو فن در عملکرد آنها
سيستم مکانيکي فن
فنها را مي‌توان از نظر فني به 4 بخش مختلف تقسيم کرد:
1ـ تکنولوژي ساخت موتور فن
2ـ نوع هسته فن
3ـ اندازه فن
4ـ نوع فن بر اساس سيستم کنترلي
يکي از مهمترين بخش‌هاي يک فن، تکنولوژي ساخت موتور آن است که در عملکرد آن تاثير بسزايي دارد.
تکنولوژي ساخت موتور فن
براي ساخت موتور فن از روش‌هاي متفاوتي استفاده مي‌شود که ما در ادامه به توضيح روش Brushless مي‌پردازيم.
فن‌هاي Brushless
مطمئناکلمه Brushless را روي فنها زياد ديده‌ايد. در حال حاضر در ساخت موتورفن‌هاي کامپيوتر اکثرا از اين تکنولوژي استفاده مي‌شود.
براي آشنايي با فن‌هاي Brushless بايد ابتدا کمي با فن‌هاي قديمي‌تر يعني Brush (جاروبک) آشنا شويم(شکل5).
موتور‌هايBrush از دو قطعه مغناطيسي به نام‌هاي استاتور (ثابت) و روتور (متحرک)تشکيل شده‌اند. استاتور توسط يک جفت آهنربا ميدان مغناطيسي مورد نياز راايجاد مي‌کند. روتور نيز داراي يک جفت سيم پيچ مي‌باشد که با عبور جرياندر جهات مختلف از آنها، ميدان مغناطيسي با قطب‌هاي مختلف در هسته اين سيمپيچ‌ها ايجاد خواهد شد. همچنين روتور در انتهاي خود داراي يک رينگ فنري ازجنس مس به نام کموتاتور است که اين رينگ توسط چند عدد جاروبک به منبع DCمتصل مي‌باشند.
[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
شکل5 : طرحي از موتور Brush ـ استاتور ثابت و سيمپيچ روتور، چرخان است
بنابراينبا ايجاد جريان درون سيم پيچ، ميدان مغناطيسي موافق با ميدان استاتورايجاد خواهد شد و باعث دفع روتور و چرخش 180 درجه‌اي آن مي‌شود. با گردشروتور، جاروبک‌ها جهت جريان سيم پيچ‌ها را عوض مي‌کنند و ميداني خلاف جهتقبل توليد مي‌کند که اين بار نيز موافق ميدان استاتور بوده و باز باعثگردش روتور مي‌شود. ادامه اين سيکل، منجر به چرخش روتور خواهد شد.
مشکلعمده اين سيستم‌ها وجود جاروبک‌هاي متصل به کموتاتور مي‌باشد. اين قطعاتدر اثر چرخش روتور و اصطکاک بعد از مدتي از بين مي‌روند. همچنين تغيير جهتجريان باعث ايجاد جرقه شده که ضمن آسيب رساندن به قطعات ديگر موتور باعثايجاد نويز الکتريکي و صدا خواهد شد. سرعت اين فنها محدود مي‌باشد و بهعلت تعداد کم جاروبک‌ها از دقت پاييني برخور دارند. همچنين خنک کردن سيمپيچ روتور به دليل اينکه درون يک محفظه قرار گرفته است مشکل است.
تمامي اين مشکلات به سادگي با عوض کردن نقش روتور و استاتور قابل حل مي‌باشند(شکل6).
[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
شکل6 : طرحي از موتور Brushless ـ روتور(سيمپيچ) ثابت و استاتور(آهنربا) چرخان است
همانطورکه مي‌دانيد مفهوم روتور به معني چرخنده و استاتور به قسمت ثابت گفتهمي‌شود ولي ما در اينجا براي راحتي کار بخش داراي سيم پيچ را روتور و قسمتداراي آهنربا را استاتور در نظر مي گيريم در اين حالت روتور ثابت مانده واستاتور چرخش را به عهده مي‌گيرد و ديگر خبري از جاروبک‌ها نيست. در اينتکنولوژي، تغيير جهت جريان، يک فرآيند مکانيکي (که سابقا جاروبک‌ها عهدهدار آن بودند) نيست، بلکه تغيير جهت جريان توسط ترانزيستورهاي قدرت متصلبه روتور ثابت انجام مي‌شود. در اين تکنيک، درون روتور از سنسور HallEffect استفاده شده است که در هر لحظه مکان دقيق استاتور و روتور نسبت بههم را به دست آورده و فن را کنترل مي‌نمايد. به اين تکنولوژي Brushlessمي‌گويند که مزاياي زيادي از قبيل کم شدن نويز الکتريکي، صدا، طول عمرو... را دارد.(شکل7)
[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
مدار کنترل کننده جريان موتور با استفاده از ترانزيستورهاي قدرت ، سيم پيچ ثابت موتور Burshless
نوع چرخش فنها
همانطور که در مطلب قبل عنوان شد که در ساخت فن کامپيوتر از تکنولوژي Brushless استفاده مي‌شود.
درموتور‌ها براي چرخش محور درون يک محفظه ثابت، تقريبا دو روش متداول وجوددارد که عبارتند از : روش بوشي (Sleeve Bearing) و روش بلبرينگي(BallBearing) که در برخي موارد از ترکيب اين دو روش براي اين منظور استفادهمي‌شود
(Combine Bearing).
در ادامه به توضيح اين تکنولوژي‌ها، مزايا و معايب آنها مي‌پردازيم.
فن‌هاي بوشي (Sleeve Bearing):
دراين تکنولوژي از فلزات سختي مانند برنز، مس و برليوم که عموماً با استفادهاز متالورژي پودر به صورت متخلخل شکل داده شده‌اند استفاده مي‌شود. اينفن‌ها از يک سيلندر حاوي روغن و يک شفت استيل با مقاومت بالا در داخل آنتشکيل شده‌اند که يک رينگ لاستيکي روي آنها قفل شده است و روغن ازمنفذ‌هاي ريز و به هم پيوسته به داخل سيلندر نفوذ مي‌کند. عملکرد اينموتور بسيار ساده است. يک ميله مقاوم با محور کاملا متقارن بر روي لايهنازکي از روغن قرار گرفته است و درون سيلندر مي‌چرخد. به واسطه اثرموئينگي، بين سيلندر و شفت از روغن پر مي‌شود و در نتيجه هيچ تماسي بينشفت و بوش وجود ندارد. اين نوع فنها در اکثر مواقع کم صدا عمل مي‌کنند.(شکل8)
[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
شکل8 : فن بوشي(Sleeve Bearing)
معايب
• همانطورکه در شکل ديده مي‌شود يک شکاف روي بوش وجود دارد که با چرخش شفت، موجبايجاد صدا مي‌شود و در صورت افزايش سرعت شفت، اين صدا بيشتر نيز خواهد شد.اين مورد باعث ايجاد اثر سايشي شده و مقطع عرضي محفظه سيلندر، به مرورزمان، بيضي شکل خواهد شد. از اين رو چرخش شفت، نامتقارن خواهد شد و درنهايت موجب افزايش صدا ، دما و مصرف انرژي آن مي‌گردد.
• با وجود درز گير‌هايي که براي پوشاندن شکاف استفاده شده، روغن مي‌تواند از اين شکاف نشت کند.
• فن‌هايبوشي، نمي‌توانند در محيطي با دماي بالاتر از 50 تا 60 درجه کار کنند و باکار کردن در اين دما عمر فن به صورت تصاعدي کوتاه شده و نمي‌تواند از 5000ساعت تجاوز نمايد.
• فن‌هاي بوشي معمولاً در اثر اتفاقات زير ممکن است از کار بيافتند که در اغلب موارد به ميزان روغن آنها باز مي‌گردد.
1ـ فرسايش:در اثر نامتعادل بودن بار پروانه‌ها و ناکافي بودن روغن، شفت چرخنده باعثخورده شدن بوش شده و در نتيجه فن با لرزش و صدا کار مي‌کند.
2ـ کاهش سرعت فن:زماني اتفاق مي‌افتد که روغن فن تا حدي خشک و يا بيش از حد چسبناک شدهباشد. به همين دليل، مقاومت گردش، بالا رفته و از سرعت آن کاسته مي‌شود واين نکته باعث کاهش جريان هوا و افزايش دماي فن خواهد شد.
3ـ قفل شدن فن (گريپاژ):به علت عدم وجود روغن و يا زماني که چسبندگي روغن بر نيروي گرداننده موتورغلبه کند، گريپاژ اتفاق مي‌افتد. در اين حالت فن نمي‌چرخد و باعث بالارفتن دماي بيش از حد قطعات مي‌شود. يکي از مشکلات متداول پاورهايي که ازفن‌ها Sleeve استفاده مي‌کنند، همين مورد است، زيرا گرد و خاک باعث خشکشدن روغن و از کار افتادن فن مي‌گردد.
فن‌هاي بلبرينگي (Ball Bearing):
بلبرينگاز دو حلقه فلزي سخت تشکيل شده که يکي درون ديگري قرار گرفته است. اين دوحلقه توسط ساچمه‌هاي فلزي کاملا کروي و استيل از هم جدا شده‌اند. اينساچمه‌ها داخل يک شيار مقعر، روي هر کدام از حلقه‌ها قرار دارند و بينحلقه‌ها حرکت مي‌کنند(شکل9). ساچمه‌ها براي کاهش اصطکاک و جلوگيري ازافزايش دما و خوردگي آنها و طول عمر بيشترشان، معمولا نياز به غوطه‌ور شدندر گريس دارند که اين کار عموماً در کارخانه سازنده انجام مي‌پذيرد و درصورتي که شرايط استفاده از فن مناسب باشد، معمولا ديگر نيازي به گريس کارينخواهند داشت و به همين جهت مشکل نشت روغن در اين فنها، از بين رفته است.
مزيت اصلي اين فنها قابليت اطمينان و دوام بالا مي‌باشد.
[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
شکل9 : نمايي از چند بلبرينگ
فن‌هايبلبرينگي به دو صورت تک بلبرينگي و دو بلبرينگي عرضه مي‌شوند. در فن‌هايدو بلبرينگي، اين قطعات به صورت مکمل يکديگر کار مي‌کنند که باعث شروعراحت براي موتور، چرخش يکنواخت پروانه‌ها و کاهش انرژي مصرفي خواهند شد.فن‌هاي دو بلبرينگي حرکت نرم‌تر، عمر بالاتر و قابليت اطمينان بيشتري نسبتبه تک بلبرينگ دارند ولي در کل، هم فن‌هاي تک و هم فن‌هاي دو بلبرينگه،نسبت به فن‌هاي بوشي کارايي بهتري دارند(شکل10).
[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
شکل10 : تصويري از فن دو بلبرينگي (Ball Bearing )
برخياز اين فنها نيز از يک فنر مارپيچ روي شفت بين پروانه‌ها و ياتاقان بهرهمي‌برند که موجب کاهش عدم تعادل و بهبود بالانس پروانه‌ها خواهد شد. باقيضربات شفت نيز توسط بلبرينگ‌ها دفع مي‌شود. بنابراين فن در اغلب حالاتمي‌تواند نسبت به بردار ثقل، يکنواخت عمل کند.
همچنين اين فنها در دماي بالاي 70 تا 90 درجه هم مي‌توانند به راحتي کار کنند.
تنها نکته منفي اين فنها قيمت بالاي آن است که در مقابل کيفيت بالا و طراحي مينياتوري آنها ارزش دارد.
معمولا فن‌هاي بلبرينگي به دو دليل خراب مي‌شوند:
1ـدر صورتي که از فنها در شرايط نامناسبي مثل محيط با حرارت خيلي بالا و درمدت زمان طولاني استفاده شود که اين امر در نهايت موجب خرابي گريس موجوددر بلبرينگ شده و فن با اشکال مواجه مي‌شود.
2ـدلايل مکانيکي: ورود اشياء خارجي به درون حلقه‌ها، کج شدن شيار ساچمه‌هاو... باعث ايجاد خرابي مکانيکي مي‌شوند. در اين حالات، فن با سرعت کمتر بهکار خود ادامه مي‌دهد وصداي آن افزايش مي‌يابد ولي متوقف نمي‌گردد.
يکيديگر از نکات فن‌هاي بلبرينگي صداي آن است. با بررسي‌هاي به عمل آمدهمي‌توان گفت صداي اين نوع فنها، به واسطه وجود ساچمه‌ها، از صداي فن‌هايبوشي بيشتر است ولي عموما صداي توليدي توسط پروانه‌هاي فن بر صداي بلبرينگغلبه مي‌کند، چرا که 95 درصد صداي توليد شده توسط فن، به دليل حرکت هواتوسط پروانه‌هاي فن مي‌باشد.
روش ترکيبي (Combined Bearing):
همانطورکه در شکل11 مشاهده مي‌شود مدل ترکيبي، تلفيقي از بوش و بلبرينگ است. مدلترکيبي نمي‌تواند همه معايب فن‌هاي بوشي را حل نمايد ولي بهتر از آنهااست. در اين تکنولوژي بوش فقط نقش کمکي را بازي مي‌کند و بلبرينگ بار اصليرا بر دوش مي‌کشد.
در اين روش به دليل اينکه اصطکاک غلطشي از اصطکاک لغزشي کمتر است، موتور به راحتي شروع به کار مي‌نمايد.
[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
شکل11 : فن ترکيبي
اينروش حساسيت کمتري نسبت به پروانه‌هاي نامتعادل دارد و ضربات شفت تا حدزيادي توسط بلبرينگ دفع مي‌شود، بنابراين احتمال بيضي شدن بوش و آسيب آنکمتر خواهد شد و فن مي‌تواند در شرايط سخت‌تري کار نمايد. اگر چه در اينمدل، هنوز مشکل نشت روغن حل نشده است.
استفاده از کدام تکنولوژي، در چه حالتي مناسب تر است؟
دربرخي از کاربرد‌ها، فن‌هاي بوشي برتر از فن‌هاي بلبرينگي عمل مي‌کنند وليکاربرد فن‌هاي بوشي براي کامپيوتر و دستگاه‌هاي جانبي راندمان بالاييندارد. زماني که يک فن بلبرينگي خراب مي‌شود (البته پس از سال‌ها استفادهدر بدترين شرايط) حداقل با سرعت پايين‌تر به کار خود ادامه مي‌دهد و فقطصداي آن افزايش مي‌يابد ولي هنگامي که يک فن بوشي خراب مي‌شود (بعد ازاستفاده در شرايط ايده آل) خرابي آن با صداي زياد همراه است و در اغلبموارد کاملاً از کار مي‌افتد و به سرعت راندمان را پايين مي‌آورد.
بنابراينمي‌توان گفت فن‌هاي بلبرينگي نسبت به فن‌هاي بوشي از قابليت اطمينانبيشتري برخور دارند و احتمال اينکه اين فنها به طور ناگهاني متوقف شوند،بسيار کمتر از فن‌هاي بوشي است. البته با استفاده در شرايط مناسب و روغنکاري خوب، فن‌هاي بوشي نيز مي‌توانند رقيب خوبي براي فن‌هاي بلبرينگيباشند ولي در مواقعي که ممکن است زمان زيادي از سيستم استفاده نشود و يافن در دماي بالا کار کند، استفاده از فن‌هاي بلبرينگي پيشنهاد مي‌شود.
درحال حاضر برخي از کمپاني‌هاي سازنده فن، فن‌هاي بوشي خود را طوري طراحيکرده‌اند که گرد و غبار نفوذ کمي به آنها داشته باشند و کمتر باعث فسادروغن شود. اين کار با استفاد از واشرهاي مخصوص و طراحي ساختمان داخلي بهصورت هزارتو صورت گرفته است. ولي باز هم نسبت به فن‌هاي بلبرينگي ازاعتماد کمتري برخوردارند و معمولا سعي مي‌شود در قسمت‌هاي حساس از فن‌هايبلبرينگي استفاده شود. بنابراين پيشنهاد مي‌شود براي فن پردازنده و پاوراز فن‌هاي بلبرينگي استفاده شود. از فن‌هاي بوشي نيز مي‌توان براي کيسکامپيوترهاي خانگي استفاده نمود ولي براي سرورها و اورکلاکر‌ها، استفادهاز فن‌هاي بلبرينگي ضروري است.
ملاک اندازه‌گيري سايز فن، قطر پره‌هاي آن بهاضافه پوشش محافظ پره‌ها در طرفين مي‌باشد. اگر دقت کرده باشيد، اغلبفن‌هاي بازار در سطح مقطع مربعي شکل هستند که منتهي اليه هر کنج آن، محليبراي نصب فن با پيچ در نظر گرفته شده است. اگر بخواهيم راحت‌تر متوجهاندازه فن شويم، کافي است طول يک ضلع اين مربع را اندازه‌گيري کنيم. البتهپارامتر عمق فن نيز در کارآيي آن تاثير گذار است ولي ما در اين مبحث صرفابه بررسي فن‌هاي متداول بازار با عمق 25 ميليمتر خواهيم پرداخت.
بهصورت کلي، صرفا ابعاد فن نمي‌تواند ملاک برتري در کارآيي آن باشد. بهعبارتي اگر دو فن در دو سايز بزرگ و کوچک و با RPM ( دور در دقيقه )يکسان داشته باشيم، معمولا فن بزرگتر داراي جريان هواي بيشتري خواهد بود.اما معمولا هر چه ابعاد فن بزرگتر مي‌شود، RPM آن نيز کمتر خواهد بود. ازاين رو ممکن است دو فن در دو سايز بزرگ و کوچک داشته باشيم که RPM بيشترفن کوچک، موجب برتري جريان هواي آن نسبت به فن بزرگتر شود. ولي از طرفديگر، بزرگترين مزيت فن با ابعاد بزرگتر در مقايسه با فن در ابعاد کوچکتر(در حالت RPM يکسان)، صداي کمتر فن بزرگتر است.
متداول‌ترين سايز فن‌هاي موجود در بازار، فن‌هاي 80 و 120 ميليمتري هستند ولي سايز‌هاي مختلفي از فن نيز در بازار که در ابعاد
40، 60، 80، 90، 100، 120، 135، 140 و... ميليمتر و با عمق بين 15 الي 30 ميليمتر وجود دارد.
يکياز پارامتر‌هاي ظاهري فن که رابطه مستقيم با کارآيي آن دارد، سايز پوششهسته مرکزي آن (HUB) مي‌باشد. معمولا توصيه مي‌شود در کنار سايرپارامتر‌هاي فني در نظر گرفته شده، از فني استفاده شود که داراي پوشش هستهمرکزي (HUB) کوچکتري باشد چرا که فضاي پشت اين پوشش، يک فضاي مرده برايجريان هوا به شمار مي‌رود و عملا موجب کاهش کارآيي فن خواهد شد. ولي بهصورت کلي، اگر دو فن يکسان از نظر RPM، CFM( حجم عبوري هوا ) و ابعادداشته باشيم، هر چه HUB بزرگتر باشد، صداي ناشي از کارکرد فن بيشتر خواهدبود و از طرف ديگرشدت فشار يا Air Pressure بيشتري خواهيم داشت. به همينجهت معمولا در سيستم‌هاي سرور فنها داراي HUB بزرگتري هستند چرا که صدادر اينگونه سيستم‌ها اهميت چنداني ندارد ولي فشار هوا داراي اهميت ويژه‌ايدر پوشش سطح مستقيم روبروي فن دارد.
يکي ديگر از نقاط ضعف اينگونهفن‌ها، توزيع نامناسب هواست. يعني در فن‌هايي با HUB بزرگ، صرفا مسيرروبروي فن تحت تاثير اين فشار و جريان هوا خواهد بود و اگر دقت کرده باشيددر سيستم‌هاي سرور، از دو تا چهار فن به صورت موازي و در کنار يکديگر برايپوشش سطح مورد نظر استفاده مي‌نمايند.
[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
شکل 1
معمولادر شرايط يکسان دوران فن، فن‌هاي بزرگتر به خاطر بزرگ بودن و عريض بودنپروانه‌هايشان، مقاومت بيشتري در مقابل فشار استاتيک دارند. بنابراين اگرشما در شرايطي باشيد که در پشت کيس هوايي با فشار بالا وجود داشته باشدفن‌هاي سايز کوچک، راحت‌تر مي‌توانند بر اين فشار غلبه نمايند. معمولاسرعت چرخش فنها يکي از عوامل توليد صدا در آنها مي‌باشد.
براي رسيدنبه يک CFM (حجم عبوري هوا) و Air Pressure (فشار هوا) ثابت و از پيش تعيينشده، فن‌هاي سايز بزرگتر از فن‌هاي سايز کوچکتر، RPM کمتري خواهند داشت وکمتر مي‌چرخند، بنابراين صداي کمتري توليد خواهند نمود. يکي ديگر از عواملبرتري فن‌هاي سايز بزرگ، برتري نسبي قطر کلي فن به قطر HUB آنهاست کهمعمولا نسبت 4 به 1 يا 3 به 1 مي‌باشد.
يعني اگر سايز فن ما 120ميليمتر باشد، سايز قطر HUB آن معمولا بين 3 الي 4 سانتيمتر مي‌باشد. درحالي که اين نسبت در مورد فن‌هاي 80 ميليمتري، معمولا 2 به 1 مي‌باشد. بهعبارتي تقريبا نيمي از سايز اصلي پره‌ها در فن 80 ميليمتري را HUB آنتشکيل داده است که در مقايسه با فن‌هاي بزرگتر مثل فن‌هاي 120 ميليمتري،يک نکته منفي به شمار خواهد رفت.
CFM (جريان هوا) = سرعت عبور هوا * سطح عبور هوا
طبق روابط فن مي‌توان گفت که جريان هوا با مربع قطر فن و سرعت چرخش، نسبت مستقيم دارد.
بنابراين( در شرايط RPM و HUB يکسان) جريان هواي عبوري يک فن 120ميليمتري، تقريبا معادل 3/2 برابر جريان هواي عبوري يک فن 80 ميليمتري مي‌باشد.
در نهايت، برتري کلي هر يک از دو فن 80 و 120 ميليمتري با RPM يکسان به صورت ذيل خواهد بود:
• فن 120 ميليمتري داراي صداي کمتر، حجم عبور هواي بيشتر و HUB کوچکتر خواهد بود.
• فن 80 ميليمتري داراي فشار هواي بيشتر خواهد بود.
تاثير ولتاژ بر کارآيي فن
بهطور کلي مي‌توان گفت در صورتي که يک نمونه فن توانايي تحمل ولتاژ در چندينرنج مختلف را داشته باشد، منحني کارآيي فن مطابق شکل 2 تغيير مي‌کند. بهعبارتي افزايش ولتاژ ورودي موجب افزايش کارايي اينگونه فنها در تمامي‌پارامترهاي مربوطه (به غير از نويز صوتي) خواهد شد.
[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
شکل 2
بههمين جهت و براي رسيدن به بهترين کارآيي، در اغلب پاورها از سيستم تغييرسطح ولتاژ ورودي فن متناسب با دماي داخلي پاور استفاده مي‌شود، تا پيوستهکمترين صداي ناشي از کارکرد فن را داشته باشيم. از طرف ديگر اين مسئلهموجب افزايش طول عمر فن و راندمان پاور نيز خواهد شد. معمولا فن‌هايمتداول بازار، اين توانايي کارکرد با تغيير سطح ولتاژ در رنج 6 الي 13 ولترا دارند.
کنترل سرعت فنها
درسيستم‌هاي قديمي‌تر که اصولا توجه کمي به راندمان و مصرف انرژي داشتند؛يا به طور کلي از فن استفاده نمي‌کردند و يا در حالاتي نيز که ناچار بهاستفاده از فن‌هاي خنک کننده بودند در تمام مدت استفاده، فنها را باحداکثر دور خود راه اندازي مي‌کردند. بنابراين در اين شرايط، در مواقعيهم که سيستم نياز به خنک کنندگي نداشت فن با حداکثر توان خود کار مي‌کردکه اين امر علاوه بر از دست رفتن مقدار زيادي انرژي، باعث ايجاد صدايناهنجار دائمي مي‌شد و مهمتر اينکه عمر فن نيز کاهش مي‌يافت. بنابراينايده کنترل سرعت فن متناسب با وضعيت حرارتي سيستم مطرح شد. اين کار رامي‌توان به روش‌هاي مختلفي انجام داد که هر کدام مزايا و معايبي دارند کهدر زير به آنها مي‌پردازيم البته قبل از آن بايد با انواع فنها ( شکل 3)در اين زمينه آشنا شويم.
• فن‌هاي دو سيم : اينگونه فنها داراي دو سيم تغذيه هستند که يکي به منبع تامين ولتاژ ورودي وديگري به زمين (Ground) متصل مي‌شود.
• فن‌هايسه سيم : اينگونه فنها داراي سه سيم هستند که علاوه بر سيم‌هاي تامينولتاژ و زمين جهت تغذيه، يک سيم ديگر به نام Tacho دارند که به عنوانخروجي استفاده مي‌شود. سيم Tacho در اين فنها، در حقيقت سرعت چرخش، کهتوسط خود فن اندازه‌گيري مي‌شود را، توسط يک سيگنال مربعي به کنترل کنندهمنتقل مي‌کند و کنترل کننده با سنجش اين سيگنال سرعت فن را در هر لحظه ثبتمي‌کند.
• فن‌هاي4 سيم : اينگونه فنها داراي چهار سيم مي‌باشند که علاوه بر سيم‌هاي تامينولتاژ، زمين و خروجي Tacho ، سيم ورودي ديگري به نام PWM دارد، که از اينورودي براي کنترل سرعت فن استفاده مي‌شود.
[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
شکل 3: تصويري از فن‌هاي 2، 3 و 4 سيم
توضيحاتي در مورد PWM
واژه PulseWidth Modulation) PWM)به معناي مدولاسيون عرض پالس مي‌باشد. پالس يک موجمربعي شکل است که در فرکانس‌هاي مختلفي ايجاد مي‌شود. اين موج در نصف دورهتناوب خود مقدار صفر و در مابقي آن مقدار ماکزيمم دارد.
[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
شکل 4
همانطورکه در شکل 4 مي‌بينيد عرض پالس به مدت زماني گفته مي‌شود که مقدار موج درآن ماکزيمم است. به اين مقدارDuty Cycle نيز گفته مي‌شود. در روش PWMدرفرکانس کاري سيگنال، اطلاعات باعث تغيير پهناي پالس مي‌شوند و آن را کم يازياد مي‌نمايند. شکل سيگنالي که با مدولاسيون PWM توليد مي‌شود رامي‌توانيد در شکل 5 ملاحظه فرماييد.
[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
شکل 5
روش‌هاي کنترل سرعت فن
حال به سراغ روش‌هاي کنترل سرعت فن مي‌رويم. در عمل روش‌هاي زير براي کنترل فنها مورد استفاده قرار مي‌گيرند:
1ـ روش حرارتی و يا روشن/خاموش
2ـ کنترل خطی ولتاژ
3ـ روش PWM فرکانس پايين
4ـ روش PWM فرکانس بالا
در ادامه بطور مختصر به بررسي اين روش‌ها مي‌پردازيم.
روش حرارتي يا روشن/خاموش
اينروش، ساده‌ترين روش کنترل است. به اين صورت که توسط يک سنسور درون کيس وتعيين يک دماي آستانه، هرگاه دماي داخلي کيس نياز به خنک‌کنندگي داشتهباشد فن با حداکثر دور خود، شروع به چرخش خواهد نمود و تا زماني که دما بهزير مقدار آستانه نيامده باشد، فن از کار نخواهد افتاد.
روش کنترل ولتاژ خطي
دراين روش ما مي‌توانيم سرعت را به وسيله تغيير ولتاژ تغيير دهيم به اينترتيب که با کم شدن ولتاژ، سرعت فن کاسته مي‌شود و با زياد شدن ولتاژ،سرعت آن افزايش مي‌يابد. اين تغيير ولتاژ مي‌تواند به طرق مختلف انجامپذيرد که در زير اين روش‌ها را ملاحظه مي‌کنيم:
• روشمقاومتي : در اين حالت ساده‌ترين کار استفاده از يک رئوستا براي تغير سطحولتاژ ورودي فن مي‌باشد، ولي بايد به اين نکته نيز توجه کرد که مقاومتموجود در اين رئوستا، علاوه بر اين که موجب اتلاف انرژي مي‌شود، خود باعثافزايش دماي داخلي خواهد شد. بنابراين مناسب‌تر به نظر مي‌رسد که برايتغيير ولتاژ از يک پتانسيومتر همراه با يک MOSFET قدرت استفاده شود.
• روشديودي : مي‌توان با استفاده از سري کردن ديود‌هاي سيليکوني و يا ديود‌هايزنر با مدار فن، افت ولتاژ‌هاي مختلفي روي ديود‌ها ايجاد نمود و به اينترتيب ولتاژ فن را تغيير داد.
• روشVOLT MODING : به اين ترتيب است که با استفاده از ولتاژ‌هاي موجود درمنبع تغذيه، اقدام به تغيير ولتاژ مي‌شود. بدين منظور مي‌توان ولتاژ‌هاي12 ولت،
7 ولت) با اتصال سيم مثبت به +12 و سيم منفي به +5 (، 5 ولت ودر نهايت 24 ولت(با اتصال سيم مثبت به +12 و سيم منفي به -12 را توليدنمود). ولي اين کار خطرات خود را نيز به همراه دارد زيرا در صورت به وجودآمدن اتصال کوتاه در مدار فن، ممکن است براي مداراتي که به +5 ولت متصلهستند Over Voltage ايجاد شده و آسيب ببينند.
• توسطمدارات مجتمع : اين مدارات با استفاده از رگولاتورهايي که درون خود دارندمي‌توانند ولتاژ را تغيير دهند. ولي بايد راندمان اين مدارات را نيز درنظر گرفت.
در کل روش تغيير خطي ولتاژ، يکي از عمومي‌ترين روش‌هاست و با وجود مزاياي خاص خود معايبي نيز دارد.
روش PWM
اينروش يکي از متداول‌ترين روش‌هاي حال حاضر است که در آن يک سيگنال PWM بهورودي قدرت فن داده مي‌شود. همانطور که پيش‌تر ذکر شد اين سيگنال ازپالس‌هايي با عرض متغير و فرکانس ثابت تشکيل شده است. بنابراين در اين روشفن يا به طور کامل خاموش و يا به طور کامل روشن است ولي اين روشن و خاموششدن در سرعت بسيار زياد انجام مي‌شود و در هر دوره تناوب، کنترل کننده،زمان روشن بودن و يا خاموش بودن فن را تعيين مي‌کند. از مزاياي اين روشمي‌توان به سادگي اجرا، راندمان بسيار بالاي آن و سرعت عکس‌العمل فن اشارهنمود.
برايفن‌هاي دو سيم، مي‌توان از روش حرارتي، روش کنترل ولتاژخطي و روش PWM استفاده کرد. ولي در اين روش‌ها، فن‌هاي دو سيم هيچ اطلاعاتي از سرعت خودرا به سيستم باز نمي‌گردانند. بنابراين ايده فن‌هاي سه سيم مطرح شد تاعلاوه بر دو سيم راه انداز يک سيم هم به عنوان فيدبک، اطلاعات فن را بهکنترل کننده انتقال دهد. اين فنها تا زماني که از تکنيک‌هاي ON/OFF و ياکنترل خطي ولتاژ براي آنها استفاده مي‌شود مشکلي نخواهند داشت ولي اگرسيگنال PWM به عنوان ورودي قدرت اين فنها استفاده شود در زماني که سيگنالPWM، در حالت HI مي‌باشد کل مدارات فن فعالند و زماني که اين سيگنال دروضعيت LOW است فن خاموش خواهد شد. لذا در اين حالت مدار توليد کنندهسيگنالTacho که از يک سيستم Open Collector و يا Open Drain استفادهمي‌کند نيز، غير فعال شده و اين سيگنال از بين مي‌رود و با شروع پالس بعديمدار دوباره روشن مي‌شود. اين اختلال باعث مي‌شود که سيگنال Tacho اطلاعاتفن را به درستي به سيستم منتقل نکند و عملاً بي‌استفاده شود. بنابراينبراي حل اين مشکل از تکنيکي استفاده کردند که در آن پهناي پالسPWM ازپهناي پالس سيگنال Tacho بيشتر باشد تا سيگنال Tacho خراب نشود( شکل 6 ).به اين روش اصطلاحا انبساط پالس و يا PULSE STRETCHING گفته مي‌شود. وليبا اين کار ما مجبوريم دوره تناوب سيگنال را افزايش دهيم که سبب کاهشفرکانس آن مي‌شود و مشکل عمده‌اي که در ذيل پيرامون آن بحث خواهد شد،ايجاد مي‌گردد.
[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
شکل 6
براي حلاين مشکل، ايده فن‌هاي چهار سيم مطرح شد. اين فنها که به فن‌هاي PWM هممعروف هستند، در حقيقت براي تغذيه سيم پيچ فن از يک سيم مجزا به نام سيمPWM استفاده مي‌کنند که سيگنال PWM را از سيستم دريافت مي‌نمايد و از سيمتغذيه اصلي فن فقط براي راه اندازي مدار توليد کننده سيگنال Tacho استفادهمي‌شود. بدين ترتيب اين مدار به طور دائمي روشن است و سيگنال Tacho بهطور پيوسته به سيستم ارسال شده و يک سيستم کنترلي حلقه بسته کامل به وجودمي‌آيد.
اما تکنيکPWM نيز يک مشکل بزرگ دارد که البته آن هم راحتي قابل حل است.
• دربحث‌هاي بالا در مورد سيگنالTacho ديديم کهPWM در فن‌هاي سه سيم باعثاختلال در اين سيگنال مي‌شد که توانستيم اين معضل را با استفاده از تکنيکانبساط پالس و يا فن‌هاي چهار سيم حل کنيم. بايد به اين نکته دقت داشت کهسابقاً فرکانس کاريPWM را در حدود 20KHz قرار مي‌دادند. در صورتي که ازتکنيک انبساط پالس هم استفاده نماييم، امکان کاهش اين مقدار نيز وجوددارد. اگر کمي دقت کنيم مي‌بينيم که اين فرکانس در محدوده حوزه شنواييانسان (2Hz20KHz ) قرار دارد و در صورتي که فن با اين فرکانس روشن خاموششود ما به راحتي مي‌توانيم صداي روشن و خاموش شدن آن را بشنويم و اين خيليبد است و خيلي بدتر خواهد شد اگر هنگامي که آهنرباي استاتور مانندآهنرباي بلندگو و پروانه‌هاي فن مانند غشاي بلندگو عمل کنند!!! همچنين اينمورد باعث ايجاد يک نويز مخابراتي براي سيستم مي‌شود که مطمئنا در کارسيستم اختلال ايجاد مي‌کند.
بنابراين روش "PWM فرکانس بالا" مطرحمي‌شود که در اين روش، فرکانسPWM را در حدود 25KHz در نظر مي‌گيرند کهخارج از حوزه شنوايي انسان قرار دارد و نويز مخابراتي آن اختلال کمتري درکار سيستم ايجاد مي‌کند. البته بايد به اين نکته توجه داشت که در صورتاستفاده از اين روش، فقط مي‌توانيم فن‌هاي 4 سيم را به کاربريم چون درصورت استفاده از فن‌هاي 3 سيم، يا سيگنال Tacho تخريب مي‌شود و يا برايجلوگيري از اين اتفاق بايد فرکانسPWM را کاهش داد که باز مشکلات قبلتکرار خواهد شد
[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
شکل 7 : مدار فن 3 سيم
[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
شکل 8 : مدار فن 4 سيم
طرزکار فن‌هاي 4 سيم بدين گونه است که سيگنالPWM از طريق سيمPWM سيم پيچ فنرا راه اندازي مي‌کند و سيم پاور براي تغذيه توليد کننده تاکو استفادهمي‌شود. بنابراين سيگنال تاکو بدون آنکه مشکلي برايش پيش آيد، به کار خودادامه مي‌دهد. ضمن اينکه نويز صوتي و مخابراتي به طور قابل ملاحظه اي حذفشده و راندمان آن بالا خوهد رفت. مي‌توان گفت روش PWM فرکانس بالا،محدوده وسيع‌تر کنترلي نسبت به روش خطي خواهد داشت و راندمان اين روشکاملا بالاتر است، زيرا در اين روش از مدارات FET استفاده مي‌شود که ياخاموش و يا اشباع مي‌باشند که در هر دو صورت اتلاف انرژي پاييني دارند.همچنين صداي کمتري نسبت به ساير روش‌ها دارد، چرا که فن در سرعت کمتري کارکرده و تغيير سرعت در آن به نرمي انجام مي‌شود که اين حرکت آرام‌تر، باعثبالا رفتن طول عمر فن خواهد شد و قابليت اطمينان سيستم بالا مي‌رود.
جدول 1 نيز خلاصه‌اي توضيحات بالا مي‌باشد.
[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
جدول 1
به صورت کلي اگر قصد نصب فن بر روي کيس خود را داريد، علاوه بر اين فاکتور‌ها، به نکات زير توجه ويژه‌اي داشته باشيد:
• مطابقاستاندارد، وظيفه ورود هوا به داخل سيستم، بر عهده فن‌هاي جلو و کنار کيس(کاور بغل) است(شکل 1). پس در هنگام نصب فن در قسمت سيني جلوي کيس و يابر روي کاور بغل کيس، به جهت چرخش فن (که هوا را به سمت داخل بکشد) توجهويژه‌اي داشته باشيد.
[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
• مطابقاستاندارد، وظيفه تخليه هواي گرم به خارج سيستم، بر عهده فن‌هاي پشت کيس واحيانا سقف کيس است( شکل 2) . پس در هنگام نصب فن در قسمت سيني پشت کيس ويا بر روي سقف کيس، به جهت چرخش آن (که هوا را به سمت بيرون بدهد) توجهويژه‌اي داشته باشيد.
[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
• برايفن‌هاي جلوي کيس، بهتر است از فني استفاده کنيد که داراي فشار هواي بيشتريباشد تا بهتر بتواند هوا را از ميان هاردديسک‌ها و ساير ادوات داخلي(مثلکابل‌ها و ...) به سمت مادربورد و کارت گرافيک پرتاب نمايد.
• برايفن‌هاي کناري کيس مانند کاور بغل (در قسمت شکاف کارت‌هاي PCI)، با توجه بهفاصله کمي که بين مبدا ارسال هوا (فن کاور بغل) تا مقصد دريافت کننده هوا(مادربورد، کارت گرافيک) وجود دارد، پارامتر فشار هوا تاثير گذار نخواهدبود و بهتر است از فن‌هايي استفاده کنيد که حجم بيشتري از هوا را از خودعبور مي‌دهند.
• برايفن کناري کيس مانند کاور بغل (در قسمت پردازنده)، با توجه به تغييرات مکررميزان دور فن پردازنده، متناسب با حرارت داخلي پردازنده، بهتر است از فناستفاده نکنيد و اين وظيفه هدايت هواي خنک براي کولينگ پردازنده را برعهده کانال پردازنده (که کيس‌هاي ساخته شده مطابق استاندارد Intel CAG1.1از آن تبعيت مي‌کنند) بگذاريد. اما اگر هم قصد نصب فن براي اين قسمتداشتيد، بهتر است از فن‌هاي PWM استفاده فرماييد.
• برايفن پشت کيس، اهميت ويژه‌اي قائل شويد! چرا که معمولا مشاهده مي‌شود در اينقسمت، وظيفه تخليه گرماي داخلي کيس، بيشتر بر عهده فن پاور گذاشته شدهاست. اين موضوع موجب افزايش گرماي محيط داخلي پاور و پيامد آن افزايش دورفن پاور و صداي ناشي از کارکرد آن خواهد شد و کاهش کارآيي و طول عمر پاوررا در پي خواهد داشت.
نکته :نکته‌اي که در اين قسمت مهم است، آنست که براي تشخيص جهت کارکرد فن و مسيرعبور هواي آن، لازم نيست که حتما فن را روشن نماييد، بلکه برروي ديوارهفن‌ها معمولا شاهد دو فلش هستيد که يکي جهت چرخش فن و ديگري جهت عبور هوارا نمايش مي‌دهد.
تناسب فشار هوا
دراين بخش مي‌خواهيم به 2 نوع فشار هواي ايجاد شده در داخل کيس که به "فشارهواي منفي" و "فشار هواي مثبت" معروف هستند اشاره‌اي داشته باشيم.
فشار هواي منفي
مهمتريننکته‌اي که لازم است در مورد چيدمان فنها در داخل کيس توجه کرد، رعايتتناسب بين ميزان هواي ورودي و ميزان هواي خروجي است. اين درست است کهمهمترين فن برروي کيس، فن پشت آن است که وظيفه تخليه هواي گرم را بر عهدهدارد، ولي با توجه به قيمت تمام شده کيس‌ها (خصوصا در رده قيمت‌هايپايين) اغلب کيس‌هاي اين رده در بازار، فقط و فقط داراي يک فن در قسمت پشتخود هستند.
در اين حالت، کيس شما عملا داراي دو فن به سمت خارج کيساست که يکي فن کيس و ديگري فن پاور است در حالي که هيچ فني براي تامينهواي کيس (به سمت داخل) وجود ندارد و اصطلاحا در اين حالت شاهد فشار هوايمنفي هستيد. يعني ميزان هواي خروجي کيس شما، بيشتر از ميزان هواي ورودي آناست(شکل 3). مشکل اساسي که در اين حالت به وجود مي‌آيد، اين است که هوايورودي کيس شما، از تمامي درزها و شيارهاي موجود بر روي بدنه کيس تامينمي‌گردد و نه فقط از قسمت جلو و کاور بغل‌ها!
اين حالت خود داراي دوعيب اساسي خواهد بود که يکي نفوذ گرد و غبار بيش از حد به داخل سيستم وديگري مختل شدن مسير عبور هوا بر روي سخت افزار خواهد بود.
[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
فشار هواي مثبت
برعکس حالت فوق، ممکن است شما کيسي تهيه کنيد، که داراي فن بيشتري در قسمتورودي هوا باشد، که پيامد آن ميزان هواي ورودي کيس شما، بيشتر از ميزانهواي خروجي آن خواهد شد. در اين حالت شاهد فشار هواي مثبت هستيد. در اينحالت نيز، شما شاهد ايجاد اختلال در مسير عبوري هوا خواهيد بود(شکل 4 ).يعني ممکن است هوا از مسير ايده‌آلي که شما براي کولينگ فضاي داخلي سيستمدر نظر گرفته‌ايد عبور نکند و مسير خاص خود را که متناسب با طراحي فضايداخلي کيس است در نظر بگيرد.
[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
پسبهترين حالت، ايجاد يک تعادل بين ميزان هواي ورودي با ميزان هواي خروجيکيس است و البته شما معمولا قادر به تخمين اين حالت نخواهيد بود، پس دراين صورت سعي کنيد تا کفه ترازو را به سمت فشار هواي مثبت بچرخانيد.فراموش نکنيد که اهميت فن پشت کيس (تخليه گرما) بر جاي خود باقي است و دراينگونه مواقع بهتر است اقدام به تعبيه فن در مبادي ورودي کيس کنيد. بههمين دليل است که در کيس‌هاي حرفه‌اي، شاهد تعبيه شيارهايي برروي پوشش کيسخصوصا در قسمت پشت آنها هستيم( شکل 5).
[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
بحثاصلي در اينگونه کيس‌ها، تخليه بهتر حرارت ناشي از کارکرد کارت‌هاي گرافيکحرفه‌اي است. شما در صورت ايجاد فشار مثبت (برتري فشار هواي ورودي برفشار هواي خروجي) بر روي کيس خود، مي‌توانيد حساب ويژه‌اي بر روي اينشيارها به جهت کمک به تخليه بهتر گرماي کارت‌ها کنيد(شکل 6). در حالتايجاد فشار مثبت، علاوه بر فن‌هاي پشت و بالاي کيس، اين شيارها نيز بهتخليه گرماي هواي اطراف کارت گرافيک کمک مي‌کنند.
[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
چگونگي نصب فن
يکيديگر از مواردي که براي نصب فن بر روي کيس، بايد مورد توجه قرار گيرد،چگونگي نصب آن است. براي جلوگيري از کاهش کارآيي و همچنين افزايش صداي فن،حتما از هر چهار عدد پيچ در نظر گرفته شده براي نصب فن استفاده شود. عدمرعايت اين موضوع موجب ايجاد حالت نا متعادلي براي هسته فن شده و پيامد آنکاهش کارآيي فن را موجب خواهد شد.
محل نصب فن
توصيهمي‌شود که به محل استقرار فن توجه ويژه‌اي شود. البته اين کار را بهتراست قبل از تهيه کيس در نظر داشته باشيد. همانطور که مي‌دانيد، صداي فن،ميزان سرعت و حجم هواي عبوري فن، رابطه مستقيمي با موانع موجود در مسيرهواي عبوري آن دارد. به همين دليل هر چه اين موانع کمتر در نظر گرفتهشوند، شاهد کاهش صداي فن و افزايش کارآيي آن خواهيم بود. يکي از اينموانع، حفاظ فن در محل استقرار آن بر روي کيس است.
به همين جهت، يکجدول مقايسه‌اي بين حفاظ‌هاي فن ارائه مي‌کنيم تا با مطالعه و مقايسه آنها( جدول 1 ) به تاثيرات اين حفاظ‌ها که معمولا از ديد کاربران دورمي‌مانند، پي ببريد.
نحوه نگهداري فنها
• فن را به وسيله قاب کناري آن نگاه داريد. براي نگه داشتن فن از سيم‌هاي آن استفاده نکنيد( شکل 7).
• مرکز پروانه فن را لمس نکنيد يا فشار ندهيد. از فشردن قاب فن خودداري کنيد( شکل 8).
• فن را روي زمين پرتاب نکنيد و باري روي آن قرار ندهيد( شکل 9).
[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
• بهتراست توسط فیلتر‌هاي مخصوص، از ورود گرد و غبار به فن و خصوصاً هسته فن جلوگيري کرد. ولي توجه داشته باشيد که نصب فیلتر در مداخل ورودي هوا، موجبکاهش کارآيي فن خواهد شد و تميز کردن دوره‌اي اين فیلتر هرگز نبايدفراموش شود.
• خاکگيري دوره‌اي فنها، توسط پمپ باد، علاوه بر بالا بردن راندمان سيستم، طولعمر فنها را نيز بالا خواهد برد. اگر از دستگاه پمپ باد به جهت تميز کردنگرد و غبار فن استفاده مي‌کنيد، حتما با يک دست خود پره‌هاي فن را نگاهداريد تا از حرکت پره‌ها جلوگيري شود. اين کار به دو دليل توصيه مي‌شود،اول آنکه مانع آسيب رسيدن به هسته داخلي و سيستم چرخشي فن مي‌شود و دومآنکه مانع ارسال ولتاژ معکوس براي منبع تامين ولتاژ مي‌شود.
• سر سيم‌هاي فن را به طور صحيح متصل نماييد و مطابق مشخصات فن از ولتاژ‌هاي مناسب استفاده نماييد.
امیدوارم مفید بوده باشه
موفق باشید
:11:
منبع: کامپیوتر نیوز
ویرایش شهرام
شاید برای برخی دوستان تکراری باشه ولی نیاز دیده شد یک توضیح کلی و جامع در مورد فنها ساختار و روش نصب و استفاده بهینه .... داده بشه
نقل قول می کنید منابع یارتون نره :دی
با تشکر
اشاره :
دراين مقاله سعي داريم شما را با انواع فن و تکنولوژي‌هاي متداول آن آشناسازيم و در نهايت نحوه چيدمان فنها در کيس و تأثير آنها بر خنک سازي قطعات را بررسي نماييم.در قسمت اول به آشنايي با تعاريف و اصطلاحات اين مبحث مي‌پردازيم.
راندمان فن
يکي از پارامتر‌هايي که براي يک مجموعه و يا سيستم تعريف مي‌شود، "مقاومت سيستم" يا همان System Resistance است.
فرضکنيد درون کيس شما از انواع مختلف قطعات کامپيوتري مانند مادربورد، کارتگرافيک، هاردديسک، پاور، سيم‌هاي اتصالي بين آنها و... پر شده است بههمين دليل اين قطعات جلوي جريان هوا را مي‌گيرند و هر چه فضاي بيشتري درونکيس اشغال شده باشد هوا براي عبور با مقاومت بيشتري روبرو خواهد شد و سرعتجريان هوا کاهش خواهد يافت. با توجه به اين توضيح
به اين ترتيب براي فن، "مقاومت سيستم" در حقيقت همان جلوگيري از جريان و حرکت هوا است.
با کاهشسرعت جريان ( به دليل مقاومت سيستم )، گراديان فشار در پشت مانع، افزايشمي‌يابد و درنتيجه افت فشار استاتيک رخ مي‌دهد. اين افت فشار، نشان دهندهمقاومت سيستم است که در تقابل با جريان هواي سيستم قرارمي‌گيرد. مقاومتقطعات مختلفي که در يک سيستم نصب‌اند، در افت فشار استاتيکي کل سيستمتاثير دارند و بوسيله منحني مقاومت سيستم
(SRC (System Resistance Curve نمايش داده مي‌شوند(شکل1).
ميزانمقاومت سيستم مشخص مي‌کند که هوا چگونه مي‌تواند در سيستم جريان داشتهباشد؛ به بيان ساده‌تر مقاومت سيستم با وجود قطعاتي که در مسير جريان هوايکيس مانع ايجاد مي‌کنند بالا مي‌رود و هر چه داخل کيس شلوغ‌تر و فاصلهقطعات از هم کمتر باشد، ميزان مقاومت افزايش خواهد يافت.
[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
شکل1 : منحني مقاومت سيستم(SRC) و مسير کاهش و افزايش آن
منحنيمقاومت سيستم، مقدار افت فشار استاتيکي را که جريان هوا جهت رسيدن بهميزان هوادهي مطلوب، مي‌بايست بر آن غلبه کند را مشخص مي‌سازد. اين منحنيبه صورت تجربي و به وسيله اندازه‌گيري افت فشار استاتيک سيستم از طريقتونل باد براي هر سيستم بدست مي‌آيد. براي انجام اين آزمايش مي‌توانمقاومت جريان هوا را با استفاده از تنظيم سايز دريچه ورودي هوا تغيير داد.
منحني ديگري به نام منحني فن يا منحني راندمان فن
(FPC (Fan Performance Curveنيز وجود دارد.
اينمنحني به مشخصات ذاتي فن باز مي‌گردد و توسط آزمايشات در محفظه هوا و تونلباد بدست مي‌آيد. اين منحني و نتايج مربوطه توسط سازنده فن منتشر مي‌گردد.
اين دو منحني در نموداري برحسب فشار استاتيک (Static Pressure) و جريان هوا
(AirFlow) ترسيم مي‌شوند (شکل2). تقاطع دو منحني FPC و SRC نقطه کار ناميدهمي‌شود(OP). پس بايد براي هر سيستم، يک منحني مقاومت بهينه يافت تا بهترينراندمان کولينگ به دست آيد. به اين ترتيب که وقتي فن مورد نظر خود راانتخاب کرديم، با چيدمان بهينه قطعات داخلي سيستم، اطمينان حاصل کنيم کهحداکثر جريان هوا براي انتقال گرما به دست آمده است.
[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
شکل2 : از تقاطع دو منحني FPC و SRC نقطه کار (OP) مشخص مي‌شود
نقطهPa در شکل نشان دهنده وضعيتي است که مقاومت کانال و در نتيجه فشار استاتيکآنچنان بالا مي‌باشد که فن نمي‌تواند هيچ جريان هوايي ايجاد نمايد و نقطهQa نشان دهنده حالتي است که در فشار استاتيک صفر، فن به حداکثر توان خودبراي ايجاد جريان هوا رسيده است.
فشار استاتيک، در حقيقت يک فشارميکروسکوپي است که در سيال به جهات مختلف وارد مي‌شود و برآيند کل آنبرابر با صفر مي‌باشد و در کل مي‌توان ماهيت آن را شبيه به انرژي پتانسيلبيان نمود.
هنگامي که فن کار مي‌کند يک اختلاف فشار استاتيک، بيرون ودرون کيس ايجاد مي‌کند که اين فشار مي‌تواند توسط يک مانومتر اندازه‌گيريشود.
حالت‌هاي متفاوت هوا
هوا داراي دو حالت متفاوت به نام‌هاي Standard-State Air و Base-State Air است.
• حالت استاندارد هوا (Standard-State Air):
هواياستاندارد، هوايي است با درجه حرارت 20 درجه سانتيگراد، فشار اتمسفر 760ميليمتر جيوه و رطوبت 65 درصد. وزن واحد حجم اين هوا که از آن به وزنمخصوص نام برده مي‌شود 1.2 کيلوگرم بر متر مکعب مي‌باشد.
• حالت پايه هوا (Base-State Air):
هوايپايه، هوايي است با دماي صفر درجه سانتيگراد، فشار اتمسفر 760 ميليمترجيوه و رطوبت صفر درصد. وزن واحد حجم اين هوا (وزن مخصوص) 1.293 کيلوگرمبر متر مکعب مي‌باشد.
جريان هوا (Air Flow)
مقدارحجم هوايي است که فن در زمان مشخص مي‌تواند آن را جابجا نمايد و با واحدCubic Feet per Minute)CFM)اندازه‌گيري مي‌شود. يعني مقدار حجم هوايي کهدر يک دقيقه و در فشار استاتيک صفر، جابجا مي‌شود.
ورودي جريان هوا،حجم جريان هوايي مي‌باشد که توسط فن در واحد زمان وارد مي‌شود. حجم هوا بافشار و دما تغيير مي‌يابد. بنابراين زماني که قصد بيان جريان هواي وروديرا داريم، بايد دما و فشار محيط را نيز درنظر داشته باشيم.
منحني FPCبر حسب مشخصه‌هاي ذاتي براي هر فن ترسيم مي‌شود و کارخانه سازنده ايناطلاعات را در ديتا شيت هر فن قرار مي‌دهد. با استفاده از FPC مي‌توانبهترين فن براي يک سيستم را انتخاب نمود.
در شکل3 ، دو فن a و b را با استفاده از منحني راندمانشان، با هم مقايسه کرده‌ايم.
همانطورکه مشاهده مي‌شود، منحني راندمان فن a، منحني بهينه R1 را در نقطه بالاترينسبت به منحني فن b قطع کرده بنابراين راندمان در نقطه Opa از نقطه Opbبهتر است. همچنين در نمودار شکل 3 مشاهده مي‌شود که ظرفيت فشار استاتيک وجريان هوا در فن b بالاتر است، ولي با اين وجود فن a نقطه بهينه را دراختيار دارد.
طراحي مقاومت سيستم يکي از عوامل مهم در انتخاب فنمي‌باشد. در اينجا R1 بهترين، R2 بالاترين و R3 پايين‌ترين مقاومت سيستمرا دارا مي‌باشند.
[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
شکل3 : مقايسه نقطه کار دو فن a و b (R1,R2,R3 منحني‌هاي مقاومت سيستم در حالات مختلف)
فن‌هاي موازي و سري
درحالتي که فنها به صورت موازي بسته شده باشند، در فشار استاتيک يکسان،جريان هوا دو برابر خواهد شد و بلعکس زماني که فنها به صورت سري بسته شدهباشند، درجريان هواي يکسان، فشار استاتيک را دو برابر خواهيم نمود. به اينترتيب منحني برآيند دو فن بدست مي‌آيد.
[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
شکل4 : تاثير نحوه همبندي دو فن در عملکرد آنها
سيستم مکانيکي فن
فنها را مي‌توان از نظر فني به 4 بخش مختلف تقسيم کرد:
1ـ تکنولوژي ساخت موتور فن
2ـ نوع هسته فن
3ـ اندازه فن
4ـ نوع فن بر اساس سيستم کنترلي
يکي از مهمترين بخش‌هاي يک فن، تکنولوژي ساخت موتور آن است که در عملکرد آن تاثير بسزايي دارد.
تکنولوژي ساخت موتور فن
براي ساخت موتور فن از روش‌هاي متفاوتي استفاده مي‌شود که ما در ادامه به توضيح روش Brushless مي‌پردازيم.
فن‌هاي Brushless
مطمئناکلمه Brushless را روي فنها زياد ديده‌ايد. در حال حاضر در ساخت موتورفن‌هاي کامپيوتر اکثرا از اين تکنولوژي استفاده مي‌شود.
براي آشنايي با فن‌هاي Brushless بايد ابتدا کمي با فن‌هاي قديمي‌تر يعني Brush (جاروبک) آشنا شويم(شکل5).
موتور‌هايBrush از دو قطعه مغناطيسي به نام‌هاي استاتور (ثابت) و روتور (متحرک)تشکيل شده‌اند. استاتور توسط يک جفت آهنربا ميدان مغناطيسي مورد نياز راايجاد مي‌کند. روتور نيز داراي يک جفت سيم پيچ مي‌باشد که با عبور جرياندر جهات مختلف از آنها، ميدان مغناطيسي با قطب‌هاي مختلف در هسته اين سيمپيچ‌ها ايجاد خواهد شد. همچنين روتور در انتهاي خود داراي يک رينگ فنري ازجنس مس به نام کموتاتور است که اين رينگ توسط چند عدد جاروبک به منبع DCمتصل مي‌باشند.
[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
شکل5 : طرحي از موتور Brush ـ استاتور ثابت و سيمپيچ روتور، چرخان است
بنابراينبا ايجاد جريان درون سيم پيچ، ميدان مغناطيسي موافق با ميدان استاتورايجاد خواهد شد و باعث دفع روتور و چرخش 180 درجه‌اي آن مي‌شود. با گردشروتور، جاروبک‌ها جهت جريان سيم پيچ‌ها را عوض مي‌کنند و ميداني خلاف جهتقبل توليد مي‌کند که اين بار نيز موافق ميدان استاتور بوده و باز باعثگردش روتور مي‌شود. ادامه اين سيکل، منجر به چرخش روتور خواهد شد.
مشکلعمده اين سيستم‌ها وجود جاروبک‌هاي متصل به کموتاتور مي‌باشد. اين قطعاتدر اثر چرخش روتور و اصطکاک بعد از مدتي از بين مي‌روند. همچنين تغيير جهتجريان باعث ايجاد جرقه شده که ضمن آسيب رساندن به قطعات ديگر موتور باعثايجاد نويز الکتريکي و صدا خواهد شد. سرعت اين فنها محدود مي‌باشد و بهعلت تعداد کم جاروبک‌ها از دقت پاييني برخور دارند. همچنين خنک کردن سيمپيچ روتور به دليل اينکه درون يک محفظه قرار گرفته است مشکل است.
تمامي اين مشکلات به سادگي با عوض کردن نقش روتور و استاتور قابل حل مي‌باشند(شکل6).
[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
شکل6 : طرحي از موتور Brushless ـ روتور(سيمپيچ) ثابت و استاتور(آهنربا) چرخان است
همانطورکه مي‌دانيد مفهوم روتور به معني چرخنده و استاتور به قسمت ثابت گفتهمي‌شود ولي ما در اينجا براي راحتي کار بخش داراي سيم پيچ را روتور و قسمتداراي آهنربا را استاتور در نظر مي گيريم در اين حالت روتور ثابت مانده واستاتور چرخش را به عهده مي‌گيرد و ديگر خبري از جاروبک‌ها نيست. در اينتکنولوژي، تغيير جهت جريان، يک فرآيند مکانيکي (که سابقا جاروبک‌ها عهدهدار آن بودند) نيست، بلکه تغيير جهت جريان توسط ترانزيستورهاي قدرت متصلبه روتور ثابت انجام مي‌شود. در اين تکنيک، درون روتور از سنسور HallEffect استفاده شده است که در هر لحظه مکان دقيق استاتور و روتور نسبت بههم را به دست آورده و فن را کنترل مي‌نمايد. به اين تکنولوژي Brushlessمي‌گويند که مزاياي زيادي از قبيل کم شدن نويز الکتريکي، صدا، طول عمرو... را دارد.(شکل7)
[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
مدار کنترل کننده جريان موتور با استفاده از ترانزيستورهاي قدرت ، سيم پيچ ثابت موتور Burshless
نوع چرخش فنها
همانطور که در مطلب قبل عنوان شد که در ساخت فن کامپيوتر از تکنولوژي Brushless استفاده مي‌شود.
درموتور‌ها براي چرخش محور درون يک محفظه ثابت، تقريبا دو روش متداول وجوددارد که عبارتند از : روش بوشي (Sleeve Bearing) و روش بلبرينگي(BallBearing) که در برخي موارد از ترکيب اين دو روش براي اين منظور استفادهمي‌شود
(Combine Bearing).
در ادامه به توضيح اين تکنولوژي‌ها، مزايا و معايب آنها مي‌پردازيم.
فن‌هاي بوشي (Sleeve Bearing):
دراين تکنولوژي از فلزات سختي مانند برنز، مس و برليوم که عموماً با استفادهاز متالورژي پودر به صورت متخلخل شکل داده شده‌اند استفاده مي‌شود. اينفن‌ها از يک سيلندر حاوي روغن و يک شفت استيل با مقاومت بالا در داخل آنتشکيل شده‌اند که يک رينگ لاستيکي روي آنها قفل شده است و روغن ازمنفذ‌هاي ريز و به هم پيوسته به داخل سيلندر نفوذ مي‌کند. عملکرد اينموتور بسيار ساده است. يک ميله مقاوم با محور کاملا متقارن بر روي لايهنازکي از روغن قرار گرفته است و درون سيلندر مي‌چرخد. به واسطه اثرموئينگي، بين سيلندر و شفت از روغن پر مي‌شود و در نتيجه هيچ تماسي بينشفت و بوش وجود ندارد. اين نوع فنها در اکثر مواقع کم صدا عمل مي‌کنند.(شکل8)
[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
شکل8 : فن بوشي(Sleeve Bearing)
معايب
• همانطورکه در شکل ديده مي‌شود يک شکاف روي بوش وجود دارد که با چرخش شفت، موجبايجاد صدا مي‌شود و در صورت افزايش سرعت شفت، اين صدا بيشتر نيز خواهد شد.اين مورد باعث ايجاد اثر سايشي شده و مقطع عرضي محفظه سيلندر، به مرورزمان، بيضي شکل خواهد شد. از اين رو چرخش شفت، نامتقارن خواهد شد و درنهايت موجب افزايش صدا ، دما و مصرف انرژي آن مي‌گردد.
• با وجود درز گير‌هايي که براي پوشاندن شکاف استفاده شده، روغن مي‌تواند از اين شکاف نشت کند.
• فن‌هايبوشي، نمي‌توانند در محيطي با دماي بالاتر از 50 تا 60 درجه کار کنند و باکار کردن در اين دما عمر فن به صورت تصاعدي کوتاه شده و نمي‌تواند از 5000ساعت تجاوز نمايد.
• فن‌هاي بوشي معمولاً در اثر اتفاقات زير ممکن است از کار بيافتند که در اغلب موارد به ميزان روغن آنها باز مي‌گردد.
1ـ فرسايش:در اثر نامتعادل بودن بار پروانه‌ها و ناکافي بودن روغن، شفت چرخنده باعثخورده شدن بوش شده و در نتيجه فن با لرزش و صدا کار مي‌کند.
2ـ کاهش سرعت فن:زماني اتفاق مي‌افتد که روغن فن تا حدي خشک و يا بيش از حد چسبناک شدهباشد. به همين دليل، مقاومت گردش، بالا رفته و از سرعت آن کاسته مي‌شود واين نکته باعث کاهش جريان هوا و افزايش دماي فن خواهد شد.
3ـ قفل شدن فن (گريپاژ):به علت عدم وجود روغن و يا زماني که چسبندگي روغن بر نيروي گرداننده موتورغلبه کند، گريپاژ اتفاق مي‌افتد. در اين حالت فن نمي‌چرخد و باعث بالارفتن دماي بيش از حد قطعات مي‌شود. يکي از مشکلات متداول پاورهايي که ازفن‌ها Sleeve استفاده مي‌کنند، همين مورد است، زيرا گرد و خاک باعث خشکشدن روغن و از کار افتادن فن مي‌گردد.
فن‌هاي بلبرينگي (Ball Bearing):
بلبرينگاز دو حلقه فلزي سخت تشکيل شده که يکي درون ديگري قرار گرفته است. اين دوحلقه توسط ساچمه‌هاي فلزي کاملا کروي و استيل از هم جدا شده‌اند. اينساچمه‌ها داخل يک شيار مقعر، روي هر کدام از حلقه‌ها قرار دارند و بينحلقه‌ها حرکت مي‌کنند(شکل9). ساچمه‌ها براي کاهش اصطکاک و جلوگيري ازافزايش دما و خوردگي آنها و طول عمر بيشترشان، معمولا نياز به غوطه‌ور شدندر گريس دارند که اين کار عموماً در کارخانه سازنده انجام مي‌پذيرد و درصورتي که شرايط استفاده از فن مناسب باشد، معمولا ديگر نيازي به گريس کارينخواهند داشت و به همين جهت مشکل نشت روغن در اين فنها، از بين رفته است.
مزيت اصلي اين فنها قابليت اطمينان و دوام بالا مي‌باشد.
[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
شکل9 : نمايي از چند بلبرينگ
فن‌هايبلبرينگي به دو صورت تک بلبرينگي و دو بلبرينگي عرضه مي‌شوند. در فن‌هايدو بلبرينگي، اين قطعات به صورت مکمل يکديگر کار مي‌کنند که باعث شروعراحت براي موتور، چرخش يکنواخت پروانه‌ها و کاهش انرژي مصرفي خواهند شد.فن‌هاي دو بلبرينگي حرکت نرم‌تر، عمر بالاتر و قابليت اطمينان بيشتري نسبتبه تک بلبرينگ دارند ولي در کل، هم فن‌هاي تک و هم فن‌هاي دو بلبرينگه،نسبت به فن‌هاي بوشي کارايي بهتري دارند(شکل10).
[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
شکل10 : تصويري از فن دو بلبرينگي (Ball Bearing )
برخياز اين فنها نيز از يک فنر مارپيچ روي شفت بين پروانه‌ها و ياتاقان بهرهمي‌برند که موجب کاهش عدم تعادل و بهبود بالانس پروانه‌ها خواهد شد. باقيضربات شفت نيز توسط بلبرينگ‌ها دفع مي‌شود. بنابراين فن در اغلب حالاتمي‌تواند نسبت به بردار ثقل، يکنواخت عمل کند.
همچنين اين فنها در دماي بالاي 70 تا 90 درجه هم مي‌توانند به راحتي کار کنند.
تنها نکته منفي اين فنها قيمت بالاي آن است که در مقابل کيفيت بالا و طراحي مينياتوري آنها ارزش دارد.
معمولا فن‌هاي بلبرينگي به دو دليل خراب مي‌شوند:
1ـدر صورتي که از فنها در شرايط نامناسبي مثل محيط با حرارت خيلي بالا و درمدت زمان طولاني استفاده شود که اين امر در نهايت موجب خرابي گريس موجوددر بلبرينگ شده و فن با اشکال مواجه مي‌شود.
2ـدلايل مکانيکي: ورود اشياء خارجي به درون حلقه‌ها، کج شدن شيار ساچمه‌هاو... باعث ايجاد خرابي مکانيکي مي‌شوند. در اين حالات، فن با سرعت کمتر بهکار خود ادامه مي‌دهد وصداي آن افزايش مي‌يابد ولي متوقف نمي‌گردد.
يکيديگر از نکات فن‌هاي بلبرينگي صداي آن است. با بررسي‌هاي به عمل آمدهمي‌توان گفت صداي اين نوع فنها، به واسطه وجود ساچمه‌ها، از صداي فن‌هايبوشي بيشتر است ولي عموما صداي توليدي توسط پروانه‌هاي فن بر صداي بلبرينگغلبه مي‌کند، چرا که 95 درصد صداي توليد شده توسط فن، به دليل حرکت هواتوسط پروانه‌هاي فن مي‌باشد.
روش ترکيبي (Combined Bearing):
همانطورکه در شکل11 مشاهده مي‌شود مدل ترکيبي، تلفيقي از بوش و بلبرينگ است. مدلترکيبي نمي‌تواند همه معايب فن‌هاي بوشي را حل نمايد ولي بهتر از آنهااست. در اين تکنولوژي بوش فقط نقش کمکي را بازي مي‌کند و بلبرينگ بار اصليرا بر دوش مي‌کشد.
در اين روش به دليل اينکه اصطکاک غلطشي از اصطکاک لغزشي کمتر است، موتور به راحتي شروع به کار مي‌نمايد.
[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
شکل11 : فن ترکيبي
اينروش حساسيت کمتري نسبت به پروانه‌هاي نامتعادل دارد و ضربات شفت تا حدزيادي توسط بلبرينگ دفع مي‌شود، بنابراين احتمال بيضي شدن بوش و آسيب آنکمتر خواهد شد و فن مي‌تواند در شرايط سخت‌تري کار نمايد. اگر چه در اينمدل، هنوز مشکل نشت روغن حل نشده است.
استفاده از کدام تکنولوژي، در چه حالتي مناسب تر است؟
دربرخي از کاربرد‌ها، فن‌هاي بوشي برتر از فن‌هاي بلبرينگي عمل مي‌کنند وليکاربرد فن‌هاي بوشي براي کامپيوتر و دستگاه‌هاي جانبي راندمان بالاييندارد. زماني که يک فن بلبرينگي خراب مي‌شود (البته پس از سال‌ها استفادهدر بدترين شرايط) حداقل با سرعت پايين‌تر به کار خود ادامه مي‌دهد و فقطصداي آن افزايش مي‌يابد ولي هنگامي که يک فن بوشي خراب مي‌شود (بعد ازاستفاده در شرايط ايده آل) خرابي آن با صداي زياد همراه است و در اغلبموارد کاملاً از کار مي‌افتد و به سرعت راندمان را پايين مي‌آورد.
بنابراينمي‌توان گفت فن‌هاي بلبرينگي نسبت به فن‌هاي بوشي از قابليت اطمينانبيشتري برخور دارند و احتمال اينکه اين فنها به طور ناگهاني متوقف شوند،بسيار کمتر از فن‌هاي بوشي است. البته با استفاده در شرايط مناسب و روغنکاري خوب، فن‌هاي بوشي نيز مي‌توانند رقيب خوبي براي فن‌هاي بلبرينگيباشند ولي در مواقعي که ممکن است زمان زيادي از سيستم استفاده نشود و يافن در دماي بالا کار کند، استفاده از فن‌هاي بلبرينگي پيشنهاد مي‌شود.
درحال حاضر برخي از کمپاني‌هاي سازنده فن، فن‌هاي بوشي خود را طوري طراحيکرده‌اند که گرد و غبار نفوذ کمي به آنها داشته باشند و کمتر باعث فسادروغن شود. اين کار با استفاد از واشرهاي مخصوص و طراحي ساختمان داخلي بهصورت هزارتو صورت گرفته است. ولي باز هم نسبت به فن‌هاي بلبرينگي ازاعتماد کمتري برخوردارند و معمولا سعي مي‌شود در قسمت‌هاي حساس از فن‌هايبلبرينگي استفاده شود. بنابراين پيشنهاد مي‌شود براي فن پردازنده و پاوراز فن‌هاي بلبرينگي استفاده شود. از فن‌هاي بوشي نيز مي‌توان براي کيسکامپيوترهاي خانگي استفاده نمود ولي براي سرورها و اورکلاکر‌ها، استفادهاز فن‌هاي بلبرينگي ضروري است.
ملاک اندازه‌گيري سايز فن، قطر پره‌هاي آن بهاضافه پوشش محافظ پره‌ها در طرفين مي‌باشد. اگر دقت کرده باشيد، اغلبفن‌هاي بازار در سطح مقطع مربعي شکل هستند که منتهي اليه هر کنج آن، محليبراي نصب فن با پيچ در نظر گرفته شده است. اگر بخواهيم راحت‌تر متوجهاندازه فن شويم، کافي است طول يک ضلع اين مربع را اندازه‌گيري کنيم. البتهپارامتر عمق فن نيز در کارآيي آن تاثير گذار است ولي ما در اين مبحث صرفابه بررسي فن‌هاي متداول بازار با عمق 25 ميليمتر خواهيم پرداخت.
بهصورت کلي، صرفا ابعاد فن نمي‌تواند ملاک برتري در کارآيي آن باشد. بهعبارتي اگر دو فن در دو سايز بزرگ و کوچک و با RPM ( دور در دقيقه )يکسان داشته باشيم، معمولا فن بزرگتر داراي جريان هواي بيشتري خواهد بود.اما معمولا هر چه ابعاد فن بزرگتر مي‌شود، RPM آن نيز کمتر خواهد بود. ازاين رو ممکن است دو فن در دو سايز بزرگ و کوچک داشته باشيم که RPM بيشترفن کوچک، موجب برتري جريان هواي آن نسبت به فن بزرگتر شود. ولي از طرفديگر، بزرگترين مزيت فن با ابعاد بزرگتر در مقايسه با فن در ابعاد کوچکتر(در حالت RPM يکسان)، صداي کمتر فن بزرگتر است.
متداول‌ترين سايز فن‌هاي موجود در بازار، فن‌هاي 80 و 120 ميليمتري هستند ولي سايز‌هاي مختلفي از فن نيز در بازار که در ابعاد
40، 60، 80، 90، 100، 120، 135، 140 و... ميليمتر و با عمق بين 15 الي 30 ميليمتر وجود دارد.
يکياز پارامتر‌هاي ظاهري فن که رابطه مستقيم با کارآيي آن دارد، سايز پوششهسته مرکزي آن (HUB) مي‌باشد. معمولا توصيه مي‌شود در کنار سايرپارامتر‌هاي فني در نظر گرفته شده، از فني استفاده شود که داراي پوشش هستهمرکزي (HUB) کوچکتري باشد چرا که فضاي پشت اين پوشش، يک فضاي مرده برايجريان هوا به شمار مي‌رود و عملا موجب کاهش کارآيي فن خواهد شد. ولي بهصورت کلي، اگر دو فن يکسان از نظر RPM، CFM( حجم عبوري هوا ) و ابعادداشته باشيم، هر چه HUB بزرگتر باشد، صداي ناشي از کارکرد فن بيشتر خواهدبود و از طرف ديگرشدت فشار يا Air Pressure بيشتري خواهيم داشت. به همينجهت معمولا در سيستم‌هاي سرور فنها داراي HUB بزرگتري هستند چرا که صدادر اينگونه سيستم‌ها اهميت چنداني ندارد ولي فشار هوا داراي اهميت ويژه‌ايدر پوشش سطح مستقيم روبروي فن دارد.
يکي ديگر از نقاط ضعف اينگونهفن‌ها، توزيع نامناسب هواست. يعني در فن‌هايي با HUB بزرگ، صرفا مسيرروبروي فن تحت تاثير اين فشار و جريان هوا خواهد بود و اگر دقت کرده باشيددر سيستم‌هاي سرور، از دو تا چهار فن به صورت موازي و در کنار يکديگر برايپوشش سطح مورد نظر استفاده مي‌نمايند.
[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
شکل 1
معمولادر شرايط يکسان دوران فن، فن‌هاي بزرگتر به خاطر بزرگ بودن و عريض بودنپروانه‌هايشان، مقاومت بيشتري در مقابل فشار استاتيک دارند. بنابراين اگرشما در شرايطي باشيد که در پشت کيس هوايي با فشار بالا وجود داشته باشدفن‌هاي سايز کوچک، راحت‌تر مي‌توانند بر اين فشار غلبه نمايند. معمولاسرعت چرخش فنها يکي از عوامل توليد صدا در آنها مي‌باشد.
براي رسيدنبه يک CFM (حجم عبوري هوا) و Air Pressure (فشار هوا) ثابت و از پيش تعيينشده، فن‌هاي سايز بزرگتر از فن‌هاي سايز کوچکتر، RPM کمتري خواهند داشت وکمتر مي‌چرخند، بنابراين صداي کمتري توليد خواهند نمود. يکي ديگر از عواملبرتري فن‌هاي سايز بزرگ، برتري نسبي قطر کلي فن به قطر HUB آنهاست کهمعمولا نسبت 4 به 1 يا 3 به 1 مي‌باشد.
يعني اگر سايز فن ما 120ميليمتر باشد، سايز قطر HUB آن معمولا بين 3 الي 4 سانتيمتر مي‌باشد. درحالي که اين نسبت در مورد فن‌هاي 80 ميليمتري، معمولا 2 به 1 مي‌باشد. بهعبارتي تقريبا نيمي از سايز اصلي پره‌ها در فن 80 ميليمتري را HUB آنتشکيل داده است که در مقايسه با فن‌هاي بزرگتر مثل فن‌هاي 120 ميليمتري،يک نکته منفي به شمار خواهد رفت.
CFM (جريان هوا) = سرعت عبور هوا * سطح عبور هوا
طبق روابط فن مي‌توان گفت که جريان هوا با مربع قطر فن و سرعت چرخش، نسبت مستقيم دارد.
بنابراين( در شرايط RPM و HUB يکسان) جريان هواي عبوري يک فن 120ميليمتري، تقريبا معادل 3/2 برابر جريان هواي عبوري يک فن 80 ميليمتري مي‌باشد.
در نهايت، برتري کلي هر يک از دو فن 80 و 120 ميليمتري با RPM يکسان به صورت ذيل خواهد بود:
• فن 120 ميليمتري داراي صداي کمتر، حجم عبور هواي بيشتر و HUB کوچکتر خواهد بود.
• فن 80 ميليمتري داراي فشار هواي بيشتر خواهد بود.
تاثير ولتاژ بر کارآيي فن
بهطور کلي مي‌توان گفت در صورتي که يک نمونه فن توانايي تحمل ولتاژ در چندينرنج مختلف را داشته باشد، منحني کارآيي فن مطابق شکل 2 تغيير مي‌کند. بهعبارتي افزايش ولتاژ ورودي موجب افزايش کارايي اينگونه فنها در تمامي‌پارامترهاي مربوطه (به غير از نويز صوتي) خواهد شد.
[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
شکل 2
بههمين جهت و براي رسيدن به بهترين کارآيي، در اغلب پاورها از سيستم تغييرسطح ولتاژ ورودي فن متناسب با دماي داخلي پاور استفاده مي‌شود، تا پيوستهکمترين صداي ناشي از کارکرد فن را داشته باشيم. از طرف ديگر اين مسئلهموجب افزايش طول عمر فن و راندمان پاور نيز خواهد شد. معمولا فن‌هايمتداول بازار، اين توانايي کارکرد با تغيير سطح ولتاژ در رنج 6 الي 13 ولترا دارند.
کنترل سرعت فنها
درسيستم‌هاي قديمي‌تر که اصولا توجه کمي به راندمان و مصرف انرژي داشتند؛يا به طور کلي از فن استفاده نمي‌کردند و يا در حالاتي نيز که ناچار بهاستفاده از فن‌هاي خنک کننده بودند در تمام مدت استفاده، فنها را باحداکثر دور خود راه اندازي مي‌کردند. بنابراين در اين شرايط، در مواقعيهم که سيستم نياز به خنک کنندگي نداشت فن با حداکثر توان خود کار مي‌کردکه اين امر علاوه بر از دست رفتن مقدار زيادي انرژي، باعث ايجاد صدايناهنجار دائمي مي‌شد و مهمتر اينکه عمر فن نيز کاهش مي‌يافت. بنابراينايده کنترل سرعت فن متناسب با وضعيت حرارتي سيستم مطرح شد. اين کار رامي‌توان به روش‌هاي مختلفي انجام داد که هر کدام مزايا و معايبي دارند کهدر زير به آنها مي‌پردازيم البته قبل از آن بايد با انواع فنها ( شکل 3)در اين زمينه آشنا شويم.
• فن‌هاي دو سيم : اينگونه فنها داراي دو سيم تغذيه هستند که يکي به منبع تامين ولتاژ ورودي وديگري به زمين (Ground) متصل مي‌شود.
• فن‌هايسه سيم : اينگونه فنها داراي سه سيم هستند که علاوه بر سيم‌هاي تامينولتاژ و زمين جهت تغذيه، يک سيم ديگر به نام Tacho دارند که به عنوانخروجي استفاده مي‌شود. سيم Tacho در اين فنها، در حقيقت سرعت چرخش، کهتوسط خود فن اندازه‌گيري مي‌شود را، توسط يک سيگنال مربعي به کنترل کنندهمنتقل مي‌کند و کنترل کننده با سنجش اين سيگنال سرعت فن را در هر لحظه ثبتمي‌کند.
• فن‌هاي4 سيم : اينگونه فنها داراي چهار سيم مي‌باشند که علاوه بر سيم‌هاي تامينولتاژ، زمين و خروجي Tacho ، سيم ورودي ديگري به نام PWM دارد، که از اينورودي براي کنترل سرعت فن استفاده مي‌شود.
[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
شکل 3: تصويري از فن‌هاي 2، 3 و 4 سيم
توضيحاتي در مورد PWM
واژه PulseWidth Modulation) PWM)به معناي مدولاسيون عرض پالس مي‌باشد. پالس يک موجمربعي شکل است که در فرکانس‌هاي مختلفي ايجاد مي‌شود. اين موج در نصف دورهتناوب خود مقدار صفر و در مابقي آن مقدار ماکزيمم دارد.
[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
شکل 4
همانطورکه در شکل 4 مي‌بينيد عرض پالس به مدت زماني گفته مي‌شود که مقدار موج درآن ماکزيمم است. به اين مقدارDuty Cycle نيز گفته مي‌شود. در روش PWMدرفرکانس کاري سيگنال، اطلاعات باعث تغيير پهناي پالس مي‌شوند و آن را کم يازياد مي‌نمايند. شکل سيگنالي که با مدولاسيون PWM توليد مي‌شود رامي‌توانيد در شکل 5 ملاحظه فرماييد.
[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
شکل 5
روش‌هاي کنترل سرعت فن
حال به سراغ روش‌هاي کنترل سرعت فن مي‌رويم. در عمل روش‌هاي زير براي کنترل فنها مورد استفاده قرار مي‌گيرند:
1ـ روش حرارتی و يا روشن/خاموش
2ـ کنترل خطی ولتاژ
3ـ روش PWM فرکانس پايين
4ـ روش PWM فرکانس بالا
در ادامه بطور مختصر به بررسي اين روش‌ها مي‌پردازيم.
روش حرارتي يا روشن/خاموش
اينروش، ساده‌ترين روش کنترل است. به اين صورت که توسط يک سنسور درون کيس وتعيين يک دماي آستانه، هرگاه دماي داخلي کيس نياز به خنک‌کنندگي داشتهباشد فن با حداکثر دور خود، شروع به چرخش خواهد نمود و تا زماني که دما بهزير مقدار آستانه نيامده باشد، فن از کار نخواهد افتاد.
روش کنترل ولتاژ خطي
دراين روش ما مي‌توانيم سرعت را به وسيله تغيير ولتاژ تغيير دهيم به اينترتيب که با کم شدن ولتاژ، سرعت فن کاسته مي‌شود و با زياد شدن ولتاژ،سرعت آن افزايش مي‌يابد. اين تغيير ولتاژ مي‌تواند به طرق مختلف انجامپذيرد که در زير اين روش‌ها را ملاحظه مي‌کنيم:
• روشمقاومتي : در اين حالت ساده‌ترين کار استفاده از يک رئوستا براي تغير سطحولتاژ ورودي فن مي‌باشد، ولي بايد به اين نکته نيز توجه کرد که مقاومتموجود در اين رئوستا، علاوه بر اين که موجب اتلاف انرژي مي‌شود، خود باعثافزايش دماي داخلي خواهد شد. بنابراين مناسب‌تر به نظر مي‌رسد که برايتغيير ولتاژ از يک پتانسيومتر همراه با يک MOSFET قدرت استفاده شود.
• روشديودي : مي‌توان با استفاده از سري کردن ديود‌هاي سيليکوني و يا ديود‌هايزنر با مدار فن، افت ولتاژ‌هاي مختلفي روي ديود‌ها ايجاد نمود و به اينترتيب ولتاژ فن را تغيير داد.
• روشVOLT MODING : به اين ترتيب است که با استفاده از ولتاژ‌هاي موجود درمنبع تغذيه، اقدام به تغيير ولتاژ مي‌شود. بدين منظور مي‌توان ولتاژ‌هاي12 ولت،
7 ولت) با اتصال سيم مثبت به +12 و سيم منفي به +5 (، 5 ولت ودر نهايت 24 ولت(با اتصال سيم مثبت به +12 و سيم منفي به -12 را توليدنمود). ولي اين کار خطرات خود را نيز به همراه دارد زيرا در صورت به وجودآمدن اتصال کوتاه در مدار فن، ممکن است براي مداراتي که به +5 ولت متصلهستند Over Voltage ايجاد شده و آسيب ببينند.
• توسطمدارات مجتمع : اين مدارات با استفاده از رگولاتورهايي که درون خود دارندمي‌توانند ولتاژ را تغيير دهند. ولي بايد راندمان اين مدارات را نيز درنظر گرفت.
در کل روش تغيير خطي ولتاژ، يکي از عمومي‌ترين روش‌هاست و با وجود مزاياي خاص خود معايبي نيز دارد.
روش PWM
اينروش يکي از متداول‌ترين روش‌هاي حال حاضر است که در آن يک سيگنال PWM بهورودي قدرت فن داده مي‌شود. همانطور که پيش‌تر ذکر شد اين سيگنال ازپالس‌هايي با عرض متغير و فرکانس ثابت تشکيل شده است. بنابراين در اين روشفن يا به طور کامل خاموش و يا به طور کامل روشن است ولي اين روشن و خاموششدن در سرعت بسيار زياد انجام مي‌شود و در هر دوره تناوب، کنترل کننده،زمان روشن بودن و يا خاموش بودن فن را تعيين مي‌کند. از مزاياي اين روشمي‌توان به سادگي اجرا، راندمان بسيار بالاي آن و سرعت عکس‌العمل فن اشارهنمود.
برايفن‌هاي دو سيم، مي‌توان از روش حرارتي، روش کنترل ولتاژخطي و روش PWM استفاده کرد. ولي در اين روش‌ها، فن‌هاي دو سيم هيچ اطلاعاتي از سرعت خودرا به سيستم باز نمي‌گردانند. بنابراين ايده فن‌هاي سه سيم مطرح شد تاعلاوه بر دو سيم راه انداز يک سيم هم به عنوان فيدبک، اطلاعات فن را بهکنترل کننده انتقال دهد. اين فنها تا زماني که از تکنيک‌هاي ON/OFF و ياکنترل خطي ولتاژ براي آنها استفاده مي‌شود مشکلي نخواهند داشت ولي اگرسيگنال PWM به عنوان ورودي قدرت اين فنها استفاده شود در زماني که سيگنالPWM، در حالت HI مي‌باشد کل مدارات فن فعالند و زماني که اين سيگنال دروضعيت LOW است فن خاموش خواهد شد. لذا در اين حالت مدار توليد کنندهسيگنالTacho که از يک سيستم Open Collector و يا Open Drain استفادهمي‌کند نيز، غير فعال شده و اين سيگنال از بين مي‌رود و با شروع پالس بعديمدار دوباره روشن مي‌شود. اين اختلال باعث مي‌شود که سيگنال Tacho اطلاعاتفن را به درستي به سيستم منتقل نکند و عملاً بي‌استفاده شود. بنابراينبراي حل اين مشکل از تکنيکي استفاده کردند که در آن پهناي پالسPWM ازپهناي پالس سيگنال Tacho بيشتر باشد تا سيگنال Tacho خراب نشود( شکل 6 ).به اين روش اصطلاحا انبساط پالس و يا PULSE STRETCHING گفته مي‌شود. وليبا اين کار ما مجبوريم دوره تناوب سيگنال را افزايش دهيم که سبب کاهشفرکانس آن مي‌شود و مشکل عمده‌اي که در ذيل پيرامون آن بحث خواهد شد،ايجاد مي‌گردد.
[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
شکل 6
براي حلاين مشکل، ايده فن‌هاي چهار سيم مطرح شد. اين فنها که به فن‌هاي PWM هممعروف هستند، در حقيقت براي تغذيه سيم پيچ فن از يک سيم مجزا به نام سيمPWM استفاده مي‌کنند که سيگنال PWM را از سيستم دريافت مي‌نمايد و از سيمتغذيه اصلي فن فقط براي راه اندازي مدار توليد کننده سيگنال Tacho استفادهمي‌شود. بدين ترتيب اين مدار به طور دائمي روشن است و سيگنال Tacho بهطور پيوسته به سيستم ارسال شده و يک سيستم کنترلي حلقه بسته کامل به وجودمي‌آيد.
اما تکنيکPWM نيز يک مشکل بزرگ دارد که البته آن هم راحتي قابل حل است.
• دربحث‌هاي بالا در مورد سيگنالTacho ديديم کهPWM در فن‌هاي سه سيم باعثاختلال در اين سيگنال مي‌شد که توانستيم اين معضل را با استفاده از تکنيکانبساط پالس و يا فن‌هاي چهار سيم حل کنيم. بايد به اين نکته دقت داشت کهسابقاً فرکانس کاريPWM را در حدود 20KHz قرار مي‌دادند. در صورتي که ازتکنيک انبساط پالس هم استفاده نماييم، امکان کاهش اين مقدار نيز وجوددارد. اگر کمي دقت کنيم مي‌بينيم که اين فرکانس در محدوده حوزه شنواييانسان (2Hz20KHz ) قرار دارد و در صورتي که فن با اين فرکانس روشن خاموششود ما به راحتي مي‌توانيم صداي روشن و خاموش شدن آن را بشنويم و اين خيليبد است و خيلي بدتر خواهد شد اگر هنگامي که آهنرباي استاتور مانندآهنرباي بلندگو و پروانه‌هاي فن مانند غشاي بلندگو عمل کنند!!! همچنين اينمورد باعث ايجاد يک نويز مخابراتي براي سيستم مي‌شود که مطمئنا در کارسيستم اختلال ايجاد مي‌کند.
بنابراين روش "PWM فرکانس بالا" مطرحمي‌شود که در اين روش، فرکانسPWM را در حدود 25KHz در نظر مي‌گيرند کهخارج از حوزه شنوايي انسان قرار دارد و نويز مخابراتي آن اختلال کمتري درکار سيستم ايجاد مي‌کند. البته بايد به اين نکته توجه داشت که در صورتاستفاده از اين روش، فقط مي‌توانيم فن‌هاي 4 سيم را به کاربريم چون درصورت استفاده از فن‌هاي 3 سيم، يا سيگنال Tacho تخريب مي‌شود و يا برايجلوگيري از اين اتفاق بايد فرکانسPWM را کاهش داد که باز مشکلات قبلتکرار خواهد شد
[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
شکل 7 : مدار فن 3 سيم
[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
شکل 8 : مدار فن 4 سيم
طرزکار فن‌هاي 4 سيم بدين گونه است که سيگنالPWM از طريق سيمPWM سيم پيچ فنرا راه اندازي مي‌کند و سيم پاور براي تغذيه توليد کننده تاکو استفادهمي‌شود. بنابراين سيگنال تاکو بدون آنکه مشکلي برايش پيش آيد، به کار خودادامه مي‌دهد. ضمن اينکه نويز صوتي و مخابراتي به طور قابل ملاحظه اي حذفشده و راندمان آن بالا خوهد رفت. مي‌توان گفت روش PWM فرکانس بالا،محدوده وسيع‌تر کنترلي نسبت به روش خطي خواهد داشت و راندمان اين روشکاملا بالاتر است، زيرا در اين روش از مدارات FET استفاده مي‌شود که ياخاموش و يا اشباع مي‌باشند که در هر دو صورت اتلاف انرژي پاييني دارند.همچنين صداي کمتري نسبت به ساير روش‌ها دارد، چرا که فن در سرعت کمتري کارکرده و تغيير سرعت در آن به نرمي انجام مي‌شود که اين حرکت آرام‌تر، باعثبالا رفتن طول عمر فن خواهد شد و قابليت اطمينان سيستم بالا مي‌رود.
جدول 1 نيز خلاصه‌اي توضيحات بالا مي‌باشد.
[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
جدول 1
به صورت کلي اگر قصد نصب فن بر روي کيس خود را داريد، علاوه بر اين فاکتور‌ها، به نکات زير توجه ويژه‌اي داشته باشيد:
• مطابقاستاندارد، وظيفه ورود هوا به داخل سيستم، بر عهده فن‌هاي جلو و کنار کيس(کاور بغل) است(شکل 1). پس در هنگام نصب فن در قسمت سيني جلوي کيس و يابر روي کاور بغل کيس، به جهت چرخش فن (که هوا را به سمت داخل بکشد) توجهويژه‌اي داشته باشيد.
[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
• مطابقاستاندارد، وظيفه تخليه هواي گرم به خارج سيستم، بر عهده فن‌هاي پشت کيس واحيانا سقف کيس است( شکل 2) . پس در هنگام نصب فن در قسمت سيني پشت کيس ويا بر روي سقف کيس، به جهت چرخش آن (که هوا را به سمت بيرون بدهد) توجهويژه‌اي داشته باشيد.
[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
• برايفن‌هاي جلوي کيس، بهتر است از فني استفاده کنيد که داراي فشار هواي بيشتريباشد تا بهتر بتواند هوا را از ميان هاردديسک‌ها و ساير ادوات داخلي(مثلکابل‌ها و ...) به سمت مادربورد و کارت گرافيک پرتاب نمايد.
• برايفن‌هاي کناري کيس مانند کاور بغل (در قسمت شکاف کارت‌هاي PCI)، با توجه بهفاصله کمي که بين مبدا ارسال هوا (فن کاور بغل) تا مقصد دريافت کننده هوا(مادربورد، کارت گرافيک) وجود دارد، پارامتر فشار هوا تاثير گذار نخواهدبود و بهتر است از فن‌هايي استفاده کنيد که حجم بيشتري از هوا را از خودعبور مي‌دهند.
• برايفن کناري کيس مانند کاور بغل (در قسمت پردازنده)، با توجه به تغييرات مکررميزان دور فن پردازنده، متناسب با حرارت داخلي پردازنده، بهتر است از فناستفاده نکنيد و اين وظيفه هدايت هواي خنک براي کولينگ پردازنده را برعهده کانال پردازنده (که کيس‌هاي ساخته شده مطابق استاندارد Intel CAG1.1از آن تبعيت مي‌کنند) بگذاريد. اما اگر هم قصد نصب فن براي اين قسمتداشتيد، بهتر است از فن‌هاي PWM استفاده فرماييد.
• برايفن پشت کيس، اهميت ويژه‌اي قائل شويد! چرا که معمولا مشاهده مي‌شود در اينقسمت، وظيفه تخليه گرماي داخلي کيس، بيشتر بر عهده فن پاور گذاشته شدهاست. اين موضوع موجب افزايش گرماي محيط داخلي پاور و پيامد آن افزايش دورفن پاور و صداي ناشي از کارکرد آن خواهد شد و کاهش کارآيي و طول عمر پاوررا در پي خواهد داشت.
نکته :نکته‌اي که در اين قسمت مهم است، آنست که براي تشخيص جهت کارکرد فن و مسيرعبور هواي آن، لازم نيست که حتما فن را روشن نماييد، بلکه برروي ديوارهفن‌ها معمولا شاهد دو فلش هستيد که يکي جهت چرخش فن و ديگري جهت عبور هوارا نمايش مي‌دهد.
تناسب فشار هوا
دراين بخش مي‌خواهيم به 2 نوع فشار هواي ايجاد شده در داخل کيس که به "فشارهواي منفي" و "فشار هواي مثبت" معروف هستند اشاره‌اي داشته باشيم.
فشار هواي منفي
مهمتريننکته‌اي که لازم است در مورد چيدمان فنها در داخل کيس توجه کرد، رعايتتناسب بين ميزان هواي ورودي و ميزان هواي خروجي است. اين درست است کهمهمترين فن برروي کيس، فن پشت آن است که وظيفه تخليه هواي گرم را بر عهدهدارد، ولي با توجه به قيمت تمام شده کيس‌ها (خصوصا در رده قيمت‌هايپايين) اغلب کيس‌هاي اين رده در بازار، فقط و فقط داراي يک فن در قسمت پشتخود هستند.
در اين حالت، کيس شما عملا داراي دو فن به سمت خارج کيساست که يکي فن کيس و ديگري فن پاور است در حالي که هيچ فني براي تامينهواي کيس (به سمت داخل) وجود ندارد و اصطلاحا در اين حالت شاهد فشار هوايمنفي هستيد. يعني ميزان هواي خروجي کيس شما، بيشتر از ميزان هواي ورودي آناست(شکل 3). مشکل اساسي که در اين حالت به وجود مي‌آيد، اين است که هوايورودي کيس شما، از تمامي درزها و شيارهاي موجود بر روي بدنه کيس تامينمي‌گردد و نه فقط از قسمت جلو و کاور بغل‌ها!
اين حالت خود داراي دوعيب اساسي خواهد بود که يکي نفوذ گرد و غبار بيش از حد به داخل سيستم وديگري مختل شدن مسير عبور هوا بر روي سخت افزار خواهد بود.
[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
فشار هواي مثبت
برعکس حالت فوق، ممکن است شما کيسي تهيه کنيد، که داراي فن بيشتري در قسمتورودي هوا باشد، که پيامد آن ميزان هواي ورودي کيس شما، بيشتر از ميزانهواي خروجي آن خواهد شد. در اين حالت شاهد فشار هواي مثبت هستيد. در اينحالت نيز، شما شاهد ايجاد اختلال در مسير عبوري هوا خواهيد بود(شکل 4 ).يعني ممکن است هوا از مسير ايده‌آلي که شما براي کولينگ فضاي داخلي سيستمدر نظر گرفته‌ايد عبور نکند و مسير خاص خود را که متناسب با طراحي فضايداخلي کيس است در نظر بگيرد.
[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
پسبهترين حالت، ايجاد يک تعادل بين ميزان هواي ورودي با ميزان هواي خروجيکيس است و البته شما معمولا قادر به تخمين اين حالت نخواهيد بود، پس دراين صورت سعي کنيد تا کفه ترازو را به سمت فشار هواي مثبت بچرخانيد.فراموش نکنيد که اهميت فن پشت کيس (تخليه گرما) بر جاي خود باقي است و دراينگونه مواقع بهتر است اقدام به تعبيه فن در مبادي ورودي کيس کنيد. بههمين دليل است که در کيس‌هاي حرفه‌اي، شاهد تعبيه شيارهايي برروي پوشش کيسخصوصا در قسمت پشت آنها هستيم( شکل 5).
[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
بحثاصلي در اينگونه کيس‌ها، تخليه بهتر حرارت ناشي از کارکرد کارت‌هاي گرافيکحرفه‌اي است. شما در صورت ايجاد فشار مثبت (برتري فشار هواي ورودي برفشار هواي خروجي) بر روي کيس خود، مي‌توانيد حساب ويژه‌اي بر روي اينشيارها به جهت کمک به تخليه بهتر گرماي کارت‌ها کنيد(شکل 6). در حالتايجاد فشار مثبت، علاوه بر فن‌هاي پشت و بالاي کيس، اين شيارها نيز بهتخليه گرماي هواي اطراف کارت گرافيک کمک مي‌کنند.
[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
چگونگي نصب فن
يکيديگر از مواردي که براي نصب فن بر روي کيس، بايد مورد توجه قرار گيرد،چگونگي نصب آن است. براي جلوگيري از کاهش کارآيي و همچنين افزايش صداي فن،حتما از هر چهار عدد پيچ در نظر گرفته شده براي نصب فن استفاده شود. عدمرعايت اين موضوع موجب ايجاد حالت نا متعادلي براي هسته فن شده و پيامد آنکاهش کارآيي فن را موجب خواهد شد.
محل نصب فن
توصيهمي‌شود که به محل استقرار فن توجه ويژه‌اي شود. البته اين کار را بهتراست قبل از تهيه کيس در نظر داشته باشيد. همانطور که مي‌دانيد، صداي فن،ميزان سرعت و حجم هواي عبوري فن، رابطه مستقيمي با موانع موجود در مسيرهواي عبوري آن دارد. به همين دليل هر چه اين موانع کمتر در نظر گرفتهشوند، شاهد کاهش صداي فن و افزايش کارآيي آن خواهيم بود. يکي از اينموانع، حفاظ فن در محل استقرار آن بر روي کيس است.
به همين جهت، يکجدول مقايسه‌اي بين حفاظ‌هاي فن ارائه مي‌کنيم تا با مطالعه و مقايسه آنها( جدول 1 ) به تاثيرات اين حفاظ‌ها که معمولا از ديد کاربران دورمي‌مانند، پي ببريد.
نحوه نگهداري فنها
• فن را به وسيله قاب کناري آن نگاه داريد. براي نگه داشتن فن از سيم‌هاي آن استفاده نکنيد( شکل 7).
• مرکز پروانه فن را لمس نکنيد يا فشار ندهيد. از فشردن قاب فن خودداري کنيد( شکل 8).
• فن را روي زمين پرتاب نکنيد و باري روي آن قرار ندهيد( شکل 9).
[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
• بهتراست توسط فیلتر‌هاي مخصوص، از ورود گرد و غبار به فن و خصوصاً هسته فن جلوگيري کرد. ولي توجه داشته باشيد که نصب فیلتر در مداخل ورودي هوا، موجبکاهش کارآيي فن خواهد شد و تميز کردن دوره‌اي اين فیلتر هرگز نبايدفراموش شود.
• خاکگيري دوره‌اي فنها، توسط پمپ باد، علاوه بر بالا بردن راندمان سيستم، طولعمر فنها را نيز بالا خواهد برد. اگر از دستگاه پمپ باد به جهت تميز کردنگرد و غبار فن استفاده مي‌کنيد، حتما با يک دست خود پره‌هاي فن را نگاهداريد تا از حرکت پره‌ها جلوگيري شود. اين کار به دو دليل توصيه مي‌شود،اول آنکه مانع آسيب رسيدن به هسته داخلي و سيستم چرخشي فن مي‌شود و دومآنکه مانع ارسال ولتاژ معکوس براي منبع تامين ولتاژ مي‌شود.
• سر سيم‌هاي فن را به طور صحيح متصل نماييد و مطابق مشخصات فن از ولتاژ‌هاي مناسب استفاده نماييد.
امیدوارم مفید بوده باشه
موفق باشید
:11:
منبع: کامپیوتر نیوز
ویرایش شهرام