Måling av viftens RPM ved 12V.

Vi valgte å utføre ulike spenningsmålinger (ved hjelp av "PicoScope"), dette for å regne ut viftens "RPM" (Revolutions Per Minute). Bildene under viser; måleresultater og utregninger av RPM ved modusene "High", "Medium" og "Low".

High:

Tid: 11,5 ms
Frekvens: 86,95 Hz
RPM = 86,95 Hz * 60 sekunder = 5217 / 2 = 2608,2 RPM.

Medium:

Tid: 17,5 ms
Frekvens: 57,14 Hz
RPM = 57,14 Hz * 60 sekunder = 3428,4 / 2 = 1714,2 RPM.

Low:

Tid: 35 ms
Frekvens: 28,57 Hz
RPM = 28,57 Hz * 60 sekunder = 1714,2 / 2 = 857,1 RPM.

Måling av PWM.

Ved hjelp av "PicoScope", utførte vi målinger av PWM signalet fra "Arduino Uno".

Dette ble gjort ved å kople aktuelt "PicoScope" til både PWM inngang og "GND" (jord) på "Arduino Unoen" (bildet under illustrerer arbeidsstasjonen).

Ved hjelp av koding i programvaren "Arduino", utarbeidet vi et enkelt program som utførte avlesning av ønsket "PWM" (se nedenfor).


void setup() {
  
}

void loop() {
  analogWrite(3, 0);
  delay (1000);
  //analogWrite(3, 127);
  //delay (10000);
  analogWrite(3, 255);
  delay (1000);
}

Deretter lastet vi opp programmet, for så å utføre målingene. Under avlesningen av resultatene ble disse signalene vist på maskinen (tilknyttet til "PicoScope").

Oppdatering av microkontrollerprosjekt.

Hittil er vi kommet svært godt på vei, i prosjekteringen av kjølesystemet.  Til nå har vi;

·          Lest om ulike kjølemetoder for datamaskin

o   Valgte metode for effektiv gjennomkjøling

·         Dokumentert spenningsbruk av ulike komponenter;

§  Vifte.

Driftsspenning:

12V pr. stk.

Arduino Uno.

Driftsspenning:

5V.

Display (GDM1602K).

Driftsspenning:

5V.

·         Kartlagt viftens egenskaper

·         Planlagt plasseringer av temperatursensorer (PTC / NTC)

o   Utført målinger på sensorer, for å kartlegge egenskaper

·         Lest om H-bru, og dens egenskaper

o   Utførtmålinger på H-bru, dette for å kartlegge eventuelle spenningstap;

§  Fra batteri:

8,23 V

Ved vifte:

7,57 V

Tap ved bruk av H-bru:

8,23 V – 7,57 V = 0,66 V

For å kunne tilføre aktuell vifte er en nødt til å transportere ca. 12 V. Grunnet kretsen har en 5,5% (8,23 V * 0,66 V) dempning, vil en være nødt til å tilføre ca. 12,66 V (12 V * 1,055 V).

·         Begynt oppkopling av viftesystem

·         Test av «Tacho-signal»

I løpet av prosjekteringen har det også oppstått ulike problem. Blant disse er:

·         Innkjøp av 1 stk. vifte med feil størrelse

o   Dette løses ved å benytte vifte, men heller illustrere luftgjennomstrømningen i begynnelsesfasen

·         Programmering av viftestyring

o   Dette vil også være et problem, som vil fortsette fremover, inntil vi har lært programmeringsspråket

Vi er forberedt på fremtidige problemer som vil oppstå. Blant disse vil være:

·         Måle viftenes RPM

·         Fullføre oppkopling av viftesystem, slik at signalet endres etter temperatursensorene

·         Programmering av viftestyring

·         Installere en ekstra vifte i aktuelt viftesystem

·         Installere et display i systemet

·         Programmere et logg-system, som viser aktuelle måleresultater på tidligere installert display

RPM for vifte (males ved 12,11 V).

High:

48 RPS * 60 = 2880 RPM

Oppgitt på eske:

2600 RPM

Medium:

40 RPS * 60 = 2400 RPM

Oppgitt på eske:

1800 RPM

Low:

32 RPS * 60 = 1920 RPM

Oppgitt på eske:

1000 RPM

Spenningsmålinger i krets, ved belastning.

Fra batteri:

8,23 V

Ved vifte:

7,57 V

Tap ved bruk av H-bru:

8,23 V – 7,57 V = 0,66 V

For å kunne tilføre aktuell vifte er en nødt til å transportere ca. 12 V. Grunnet kretsen har en 5,5% (8,23 V * 0,66 V) dempning, vil en være nødt til å tilføre ca. 12,66 V (12 V * 1,055 V).

Spenningsmåling av aktuell vifte.

Spenning ved ulike nivåer:

Low:

12 V.

Medium:

12 V.

High:

12 V.

Fakta om ulike PC vifter.

Hvordan fungerer en PC vifte?

De fleste datamaskiner har minst én vifte. De bærer den tunge lasten av å holde PC’en kjølig og funksjonell, enten ved å gi frisk luft i kabinettet, eller ved å tvinge den varme luften til å forlate en varm overflate, dette ved å skyve kjølig luft.

2 – ledet PC vifte.

Dette er de eldste og mest enkle viftetypene. Kun to ledninger kommer ut av ventilator-kontrolleren, både den positive og den negative. Ved å gi strøm til viften, vil den rotere på full hastighet. Det interne diagram av en typisk to-tråds vifte ser slik ut:

Kontakten (med to ledere) har en rød og en svart kabel. Den røde kabelen går til den positive delen av strømforsyningen og den svarte til det negative. Vanligvis, for mer fleksibilitet, har viften en mannlig-kvinnelig 4-leder molex strømkontakt. I den ene enden av kontakten er viften koblet i parallell med 12V (GUL - svart). Derfor, er viften drevet normalt og kabelen til PSU kan brukes til å drive en annen enhet.

3 – leder vifte.

Er en veldig vanlig viftetype. Disse viftene introduserte "Tacho" for første gang. De to første ledningene er strømforsyningen til viften. Den tredje ledning, kommer direkte fra utgangen fra «Hall sensor». Denne utgangen genererer 2 pulser per en omdreining av en vifte. Viften er deretter koblet til hovedkortet. Fra tredje ledning, kan hovedkortet "lese" tacho av viften og se om viften kjører og med hvor mange omdreininger! Det er en stor innovasjon! Hvis hovedkortet ikke ser pulsene eller at viften yter lav RPM, vil den karakteristiske summer lyder oppstå, dette for å informere operatøren at noe ikke er i orden. Det interne diagram av en typisk tre-tråds vifte ser slik ut:

To vifter med 3-kabeltilkoblere kan ikke ha de samme ledningsfargene. Derfor, i stedet for å bruke farger for å skille funksjonen, vil det være bedre å bruke den kontakten som er standard. Uansett hvilken farge kabelen har, vil den bli plugget i samme hovedkortkontakten!

Svart: Negativ.

Rød: Positiv.

Gul: Tacho.

4 – ledet vifte.

Det er den mest moderne type PC Vifte. Denne viften er utformet for å bli kontrollert med et PWM signal og øke eller redusere RPM. Alle vifter kan faktisk kontrolleres med PWM, men denne typen kan også gi tacho tilbakemeldinger samtidig, noe som 3-kablet vifte ikke kan gjøre under normale omstendigheter. De tre-kabla viftene driver Hall sensor og kontrolleren fra samme linje som spoler er drevet. Dermed, hvis noen prøver å sende PWM pulser til spoler av en 3-kablet vifte, vil de samme pulsene, ankomme kontrolleren. Kontrolleren vil da feile, fordi den trenger konstant strøm til å drive. Som et resultat, vil den tredje ledningen ikke gi riktige avlesninger.

I motsetning til de tre-leder viftene, har fire-kablet vifter en liten endring som eliminerer dette problemet. Kontrolleren og Hall sensor er alltid drevet med konstant strøm. En transistor (FET) er plassert foran spolene. Basen av transistoren er faktisk den fjerde ledning. Så PWM pulsene som driver transistor. Spolene mottar disse pulser gjennom transistoren, men kontrolleren sammen med Hall-sensoren er ikke påvirket i det hele tatt. Denne endringen kan sees i den interne diagram av en typisk fire-leders fan:

Vanligvis, er diagrammet mer komplisert enn dette. Dette er for å gi deg en idé om prinsippet om bruk av PC PWM vifter. Kontrollenheten kontrollerer faktisk PWM inngangsimpulser og sender pulser til transistoren tilsvarende. Hvis PWM Sendetid er mellom en terskelverdi, så slås viften enten ned, eller det forblir i en stabil "LOW" RPM. Det er også vifter som selv med 0% driftssyklus, holder på å kjøre på denne "lav" hastighet. Dette gjøres vanligvis i kritiske applikasjoner som selv om den eksterne kontrolleren ikke fungerer, vil den interne viften kontrolleren omgå signal og vil holde viften kjører.

Planlegning av luftgjennomstrømning, samt plassering av vifter og temperatursensorer.

De fleste komponentene i en datamaskin er svært varmefølsomme. Den aktuelle datamaskinen blir derfor ofte kvitt varmen ved å lede den til den omliggende luften i rommet. I slike tilfeller vil derfor temperaturen i stor grad være avhengig av luftgjennomstrømningen i det aktuelle kabinettet.

I denne oppgaven ønsker vi å følge et slikt prinsipp. Grunnen til at vi ønsker dette er for å skape en mest mulig effektiv og kvalitetssikret kjøling, i henhold til vedlikehold av  komponenter og utstyr. Her er en illustrasjon som viser hvordan vi selv har valgt å plassere viftene, i forhold til komponentenes plassering;

I fronten av kabinettet har vi valgt å plassere én vifte. Denne viften vil trekke kald luft fra utsiden av kabinettet, for så å føre den videre forbi viktige komponenter som; hard-disk, grafikk-kort, RAM og CPU. Etter som de sistnevnte komponentene ofte blir varme, vil den innkommende luften også bli oppvarmet. Vi har derfor valgt å plassere én vifte på baksiden av kabinettet. Denne vil ha som funksjon å trekke den oppvarmede luften fra kabinettet, for så å føre den videre til utsiden.

For en mer effektiv og hurtig luftgjennomstrømning har vi også valgt å plassere strømforsyningen øverst i kabinettet. Strømforsyningens vifter vil ha den samme funksjonen som den sistnevnte viften; å trekke den oppvarmede luften fra kabinettet, for så å føre den videre til utsiden.

Både vifte styrke og hastighet, vil bli styrt av to forskjellige PTC-sensorer. Disse vil bli plassert på hensiktsmessige områder. Selv har vi valgt å plassere en PTC-sensor ved datamaskinens prosessor og en ved hard-disken. Grunnen til at vi har valgt disse plasseringene, er fordi dette er områder som svært ofte blir berørt av varmegang. Dersom aktuell datamaskin inneholder skjermkort, vil dette være et aktuelt område for plassering av PTC-sensor. 

Mål for oppgave.

Vårt hovedmål i løpet av dette er prosjektet er å fullføre oppgaven, med en tilnærmet fungerende løsning sammenlignet med vår oppgave beskrivelse. Vi ønsker også å fullføre oppgaven  innen gitt tidsplan.

Som undermål ønsker vi å bli flinkere med tanke på erfaringer om Arduino, samt utvikle bedre ferdigheter i programmeringsspråket «C». Dette omhandler blant annet ferdigheter innenfor struktur, variabler og funksjoner.

Beskrivelse av oppgave.

Oppgaven vi har valgt omhandler å utarbeide et kjølesystem for en aktuell datamaskin, dette ved hjelp av maskinvaren «Arduino» og programvaren «C». Kjølesystemet vil bestå av vifter, hvor motorene reguleres ved hjelp av temperatursensorer. Senere systemutvidelse vil blant annet omhandle installasjon av display og loggsystem.

Vårt første steg i prosjekteringen av kjøleanlegget vil være å utføre målinger på en ferdig montert vifte, i en datamaskin. Disse målingene vil vi utføre ved hjelp av et oscilloskop. Måleresultatene vil være medhjelpene til både valg av riktig viftetype. Viftene vil bli montert i områder hvor kjøling blir ansett som hensiktsmessig.

De aktuelle viftene vil være sammenkoplet med en temperatursensor. Sensoren vil være med på å regulere viftenes hastighet, ettersom temperaturen øker / minker.

Programmeringen for kjølesystemet vil bli utført i programmeringsspråket «C». Dette vil bli lastet over til «Arduinoen», som igjen iverksetter funksjonene i systemet.

Da disse oppgavene er blitt utført, ønsker vi å gå videre på en utvidelse av systemet. Utvidelsen vi  ønsker å utføre vil blant annet gå ut på å montere et display, som for eksempel viser temperatur og eventuelt luftfuktighet i den aktuelle datamaskinen.

Vi ønsker også å utvide med flere vifter, samt installere et loggsystem i maskinen. Loggen vil innhente informasjon om komponentenes varme, dette ved hjelp av flere sensorer montert på de aktuelle komponentene. Informasjonen vil deretter bli videresendt og vist på det tidligere monterte displayet.

Om oss.

Navn: Adrian 

Alder: 18

Mer:
Jeg går på dataelektronikk linjen på Nes videregående skole. På fritiden min liker jeg å trene, samt at jeg er opptatt av kostholdet og holde meg i form. Liker også å skate og være med venner og familie.


Navn: Christian

Alder: 18

Mer:
Jeg går på dataelektronikk linjen på Nes videregående skole. På fritiden min liker jeg å trene, samt at jeg er opptatt av kostholdet og holde meg i form. Liker også å spille dataspill å være med venner og familie.