techniki kontroli prędkości wentylatora w komputerach PC

Analog Devices oferuje kompleksowy zestaw produktów do monitorowania sprzętu do użytku w komputerach stacjonarnych i notebookach oraz serwerach. Inteligentne systemy-urządzenia monitorujące umożliwiają zaawansowane techniki kontroli prędkości wentylatora w celu zapewnienia odpowiedniego chłodzenia i utrzymania optymalnej wydajności cieplnej w systemie. W ciągu ostatniego roku opracowano rodzinę produktów, w tym Podwójny Kontroler PWM ADM1029 i Monitor temperatury, Adm1026 i ADM1030/31 kompletny, zgodny z ACPI, Dwukanałowy Zdalny Monitor Termiczny Ze zintegrowanym sterownikiem wentylatora, dla jednego lub dwóch niezależnych wentylatorów. Bazują one na podstawowej technologii zastosowanej w ofercie monitorów systemu PC ADM102x (patrz także dialog analogowy 33-1 i 33-4). Te nowe produkty, zapewniające kontrolę prędkości wentylatora w oparciu o temperatury mierzone w systemie, oferują bardziej kompletne rozwiązania do zarządzania ciepłem. Omawiamy tutaj potrzebę tego poziomu zaawansowanej kontroli i kwestie związane z jej dostarczaniem.

Tło

wraz z nadejściem Nowego Tysiąclecia procesory osiągają prędkości 1 GHz i więcej. Ich imponującej poprawie szybkości i wydajności systemu towarzyszy generowanie coraz większej ilości ciepła w maszynach, które z nich korzystają. Potrzeba bezpiecznego rozpraszania tego ciepła, wraz z ruchami w branży komputerowej w celu opracowania “zielonych komputerów” i przyjaznych dla użytkownika maszyn (ponieważ urządzenia internetowe stają się głównym nurtem), spowodowała potrzebę i rozwój bardziej wyrafinowanych technik chłodzenia i zarządzania ciepłem.

Komputery również zaczęły stawać się mniejsze i mniej konwencjonalne pod względem wielkości i kształtu-co widać w każdym z najnowszych komputerów koncepcyjnych lub notebooków slim-line dostępnych na rynku. Sztywne specyfikacje rozpraszania mocy, takie jak” Mobile power guidelines ’99” (Ref. 1) Określ, ile ciepła może być bezpiecznie odprowadzane przez klawiaturę notebooka bez powodowania dyskomfortu użytkownika. Nadmiar ciepła musi być odprowadzany z systemu za pomocą innych środków, takich jak konwekcja wzdłuż rur cieplnych i płyty rozpraszającej ciepło lub użycie wentylatora do przenoszenia powietrza przez system. Oczywiście potrzebne jest inteligentne, skuteczne podejście do zarządzania ciepłem, które można przyjąć powszechnie. Różne grupy branżowe zebrały się, aby rozwiązać te i inne problemy, i opracowały standardy, takie jak ACPI (advanced configuration and power interface) dla notebooków i IPMI (intelligent platform management interface) do zarządzania serwerem.

standardy branżowe

rozwój nowych produktów do zarządzania ciepłem/kontroli prędkości był motywowany standardami ACPI i IPMI. Zaawansowany interfejs konfiguracji i zasilania-ACPI został zdefiniowany przez firmy Intel, Microsoft i Toshiba przede wszystkim w celu zdefiniowania i wdrożenia zarządzania zasilaniem w notebookach.

zarządzanie energią jest zdefiniowane jako “mechanizmy w sprzęcie i oprogramowaniu w celu zminimalizowania zużycia energii w systemie, zarządzania limitami termicznymi systemu i maksymalizacji żywotności baterii systemu. Zarządzanie energią wiąże się z kompromisami między prędkością systemu, hałasem, żywotnością baterii, szybkością przetwarzania i zużyciem prądu przemiennego.”

zastanów się najpierw nad użytkownikiem notebooka, który wpisuje raporty z podróży podczas lotu przez oceany lub kontynenty. Która cecha jest ważniejsza, maksymalna wydajność procesora lub zwiększona żywotność baterii? W tak prostej aplikacji edytora tekstu, gdzie czas między naciśnięciami klawiszy użytkownika jest prawie wiecznością w cyklach zegara procesora, maksymalna wydajność procesora nie jest tak krytyczna, jak ciągła dostępność mocy. Tak więc wydajność PROCESORA może być zamieniona na zwiększoną żywotność baterii. Z drugiej strony, rozważ użytkownika, który chce oglądać najnowszy film o Jamesie Bondzie w pełnym ruchu, pełnoekranowym, oszałamiającym dźwięku i jasności, na cyfrowym uniwersalnym dysku (DVD). Ważne jest, aby system działał na poziomie wydajności, aby dekodować oprogramowanie wystarczająco szybko, bez upuszczania ramek obrazu lub dźwięku. W tej sytuacji wydajność procesora nie może być zagrożona. Dlatego wytwarzanie ciepła będzie na najwyższym poziomie, a dbałość o zarządzanie ciepłem będzie miała ogromne znaczenie dla uzyskania najwyższej wydajności bez obniżania niezawodności. Wprowadź ACPI.

co to jest ACPI? ACPI jest specyfikacją, która opisuje interfejs między komponentami i ich zachowanie. Nie jest to wyłącznie Specyfikacja oprogramowania lub sprzętu, ponieważ opisuje, w jaki sposób oprogramowanie BIOS, oprogramowanie systemu operacyjnego i sprzęt systemowy powinny współdziałać.

Specyfikacja ACPI przedstawia dwie różne metody chłodzenia systemu: chłodzenie pasywne i chłodzenie aktywne. Pasywne chłodzenie polega na oprogramowaniu systemu operacyjnego (OS) i/lub podstawowego systemu wejścia/wyjścia (BIOS) w celu zmniejszenia zużycia energii procesora w celu zmniejszenia rozpraszania ciepła przez maszynę. Jak można to osiągnąć? Podejmując inteligentne decyzje, takie jak wejście w tryb zawieszenia, jeśli po określonym czasie nie wykryto żadnego naciśnięcia klawisza lub innej interakcji z użytkownikiem. Lub jeśli system wykonuje intensywne obliczenia, takie jak przetwarzanie 3D, i robi się niebezpiecznie gorąco, BIOS może zdecydować o dławieniu (spowolnieniu) zegara procesora. Zmniejszyłoby to wydajność cieplną maszyny, ale kosztem ogólnej wydajności systemu. Jakie są korzyści z tego pasywnego chłodzenia? Jego wyraźną zaletą jest to, że zapotrzebowanie na moc systemu jest obniżane po cichu (praca wentylatora nie jest wymagana) w celu obniżenia temperatury systemu, ale ogranicza to wydajność.

a co z aktywnym chłodzeniem? W aktywnie chłodzonym systemie oprogramowanie OS lub BIOS podejmuje bezpośrednie działania, takie jak włączenie wentylatora zamontowanego na procesorze, w celu schłodzenia procesora. Ma tę zaletę, że zwiększony przepływ powietrza przez metalowy ślimak lub radiator procesora pozwala stosunkowo szybko wyciągnąć ciepło z procesora. W pasywnie chłodzonym systemie samo Dławienie procesora uniemożliwi dalsze nagrzewanie procesora, ale opór cieplny radiatora na “nieruchome powietrze” może być dość duży, co oznacza, że radiator rozpraszałby ciepło do powietrza dość powoli, opóźniając powrót do przetwarzania z pełną prędkością. Tak więc system wykorzystujący aktywne chłodzenie może połączyć maksymalną wydajność procesora i szybsze rozpraszanie ciepła. Jednak działanie wentylatora wprowadza hałas akustyczny do otoczenia systemu i pobiera większą moc. Która technika chłodzenia jest lepsza? W rzeczywistości zależy to od zastosowania; wszechstronna maszyna wykorzysta obie techniki do obsługi różnych okoliczności. ACPI przedstawia techniki chłodzenia w dwóch różnych trybach: performance mode i silent mode. Oba tryby są porównywane na rysunkach 1 i 2.

Rysunek 1
Rysunek 1. Wydajność preferowana. Tryb aktywny (_ACx, włączony wentylator) jest wprowadzany pod kątem 50 stopni, tryb pasywny (_PSV, Przepustnica z powrotem) jest wprowadzany pod kątem 60°. Wyłączenie następuje w temperaturze krytycznej (_CRT) 90°. Prędkość wentylatora może wzrosnąć na poziomie powyżej ACx.
Rysunek 2
Rysunek 2. Preferowana cisza i oszczędność baterii. Tryb pasywny jest najpierw wprowadzany pod kątem 45 stopni,a wentylator nie jest włączony do 60°.

rysunki 1 i 2 to przykłady skal temperatury, które ilustrują odpowiednie kompromisy między wydajnością, hałasem akustycznym wentylatora i zużyciem energii / rozpraszaniem. Aby urządzenie do zarządzania systemem było zgodne z ACPI, powinno być zdolne do sygnalizowania przekroczeń granicznych w odstępach, powiedzmy, 5°C lub zdarzeń sci (System-control interrupt), że wystąpił nowy przyrost temperatury poza limitem. Zdarzenia te zapewniają mechanizm, za pomocą którego System Operacyjny może śledzić temperaturę systemu i podejmować świadome decyzje, czy Dławić zegar procesora, zwiększać / zmniejszać prędkość wentylatora chłodzącego, czy podejmować bardziej drastyczne działania. Gdy temperatura przekroczy ustawienie _crt (critical temperature), system zostanie zamknięty jako zabezpieczenie przed awarią w celu ochrony procesora. Pozostałe dwa ustawienia zasad pokazane na rysunkach 1 i 2 to _psv (pasywne chłodzenie lub Dławienie zegara procesora) i _ACx. (aktywne chłodzenie, po włączeniu wentylatora).

na rysunku 1 (tryb wydajności) wentylator chłodzący jest włączony w temperaturze 50°C. Jeśli temperatura nadal wzrośnie powyżej 60°C, rozpoczyna się Dławienie zegara. Takie zachowanie zmaksymalizuje wydajność systemu, ponieważ system jest spowolniony tylko w wyższej temperaturze. Na rysunku 2 (tryb cichy) zegar procesora jest najpierw dławiony przy 45 stopniach C. Jeśli temperatura nadal rośnie, wentylator chłodzący może być włączony przy 60 stopniach C. Ten tryb o obniżonej wydajności również wydłuża żywotność baterii, ponieważ Dławienie zegara zmniejsza zużycie energii.

Rysunek 3 pokazuje, w jaki sposób granice zakresów pomiaru temperatury śledzą pomiar temperatury. Każde przekroczenie granicy powoduje przerwanie.

Rysunek 3
Rysunek 3. Śledzenie zmian temperatury poprzez przesuwanie limitów i generowanie przerwań.

Specyfikacja inteligentnego interfejsu zarządzania platformą (IPMI) (Ref. 2) przynosi podobne funkcje zarządzania termicznego do serwerów. IPMI ma na celu zmniejszenie całkowitego kosztu posiadania (TCO) serwera poprzez monitorowanie krytycznych parametrów “bicia serca” systemu: temperatury, napięcia, prędkości wentylatora i zasilaczy (zasilaczy). Inną motywacją dla IPMI jest potrzeba interoperacyjności między serwerami, aby ułatwić komunikację między listwami przypodłogowymi a obudową. IPMI opiera się na wykorzystaniu 5-woltowej magistrali I2C, z wiadomościami wysyłanymi w formie pakietów. Więcej informacji na temat IPMI można znaleźć na stronie internetowej Intela pod adresem http://developer.intel.com/design/servers/ipmi/.

wszyscy członkowie rodziny Analog Devices Temperature and Systems-Monitoring (TSM) są zgodni z ACPI i IPMI.

Monitorowanie Temperatury

warunkiem inteligentnej kontroli prędkości wentylatora w komputerach PC jest możliwość dokładnego pomiaru temperatury zarówno systemu, jak i procesora. Zastosowana technika monitorowania temperatury była tematem wielu artykułów (np. patrz dialog analogowy 33-4.) i będzie tu tylko krótko odwiedzany. Wszystkie urządzenia monitorujące System Analog Devices wykorzystują technikę monitorowania temperatury znaną jako monitorowanie diod termicznych (TDM). Technika wykorzystuje fakt, że napięcie przewodzące tranzystora podłączonego do Diody, pracującego przy stałym prądzie, wykazuje ujemny współczynnik temperaturowy, około-2mV/°C. ponieważ wartość bezwzględna VBE różni się w zależności od urządzenia, Ta cecha sama w sobie nie nadaje się do stosowania w urządzeniach masowych, ponieważ każde z nich wymagałoby indywidualnej kalibracji. W technice TDM dwa różne prądy są kolejno przepuszczane przez tranzystor i mierzona jest zmiana napięcia. Temperatura jest związana z różnicą VBE przez:

ΔVBE = kt/q × Ln(N)

gdzie:

k = stała Boltzmanna

q = wielkość ładunku elektronu

T = temperatura bezwzględna w kelwinach

N = stosunek dwóch prądów

rysunek 4
rysunek 4. Podstawowy układ kondycjonujący sygnał TDM.

w każdym procesorze najbardziej odpowiednią temperaturą jest temperatura “gorącego punktu” na matrycy. Wszystkie inne temperatury w systemie (w tym temperatura radiatora) opóźnią wzrost tej temperatury. Z tego powodu praktycznie każdy procesor (produkowany od wczesnych procesorów Intel Pentium II) zawiera strategicznie umieszczony tranzystor na matrycy do monitorowania temperatury. Daje prawdziwy, zasadniczo natychmiastowy, profil temperatury matrycy. Rysunek 5 przedstawia profile temperatury w układzie wielokrotnie wchodzącym i budzącym się z trybu zawieszenia. Porównuje temperatury mierzone przez termistor podłączony do radiatora procesora i przez diodę termiczną podłoża. W krótkim odstępie czasu, aby rzeczywista temperatura matrycy zmieniała się w przód iw tył o około 13 stopni, termistor radiatora nie może wyczuć żadnej zmiany.

Rysunek 5
Rysunek 5. Porównanie temperatur mierzonych termistorem radiatora i TDM podczas serii wejść i wyjść z trybu zawieszenia.

Regulacja Temperatury do wentylatora

dzięki dokładnej metodzie monitorowania temperatury można wdrożyć skuteczną kontrolę wentylatora! Ogólnie rzecz biorąc, technika polega na użyciu TDM do pomiaru temperatury, z tranzystorem czujnikowym zintegrowanym na chipie lub zewnętrznie umieszczonym tak blisko gorącego punktu, jak to możliwe, i ustawieniu prędkości wentylatora na poziomie, który zapewni wystarczający transport ciepła w tej temperaturze. Różne parametry robocze pętli sterującej będą programowalne, takie jak minimalna prędkość, temperatura rozruchu wentylatora, prędkość w stosunku do nachylenia temperatury i Histereza włączania/wyłączania. Opisane metody kontroli prędkości obejmują modulację on-off, ciągłą (“liniową”) i modulację szerokości impulsu (PWM).

metody sterowania wentylatorem: historycznie zakres podejść do kontroli prędkości wentylatora w komputerach PC obejmuje prostą kontrolę włączania i wyłączania do kontroli temperatury w pętli zamkniętej.

dwustopniowa kontrola: była to najwcześniejsza forma kontroli prędkości wentylatora przyjęta w komputerach PC. BIOS mierzyłby temperaturę systemu (pierwotnie za pomocą termistora w pobliżu procesora) i decydował, czy całkowicie włączyć lub wyłączyć wentylator chłodzący. Później Komputery PC używały bardziej dokładnych monitorów temperatury opartych na TDM, aby zaimplementować tę samą dwustopniową regulację wentylatora.

sterowanie trójstopniowe: BIOS lub System operacyjny ponownie mierzy temperaturę za pomocą termistora lub diody termicznej i, na podstawie ustawień oprogramowania, decyduje, czy całkowicie włączyć, całkowicie wyłączyć wentylator, czy ustawić go na połowę prędkości.

liniowa regulacja prędkości wentylatora: ta nowsza metoda regulacji prędkości wentylatora jest również znana jako kontrola napięcia. BIOS lub OS odczytuje temperaturę z obwodu pomiarowego TDM i zapisuje bajt do przetwornika DAC na chipie, aby ustawić napięcie wyjściowe w celu kontrolowania prędkości wentylatora. Przykładem kontrolera wentylatora IC tego typu jest ADM1022, który posiada 8-bitowy przetwornik on-chip o napięciu wyjściowym od 0 V do 2,5 V. współpracuje z zewnętrznym wzmacniaczem buforowym o odpowiednich parametrach konstrukcyjnych dla wybranego wentylatora. Adm1022 zawiera również domyślne automatyczne punkty wyzwalania sprzętu, które powodują, że wentylator jest napędzany z pełną prędkością w przypadku, gdy jego obwód TDM wykryje stan nadmiernej temperatury. Debiut tego typu urządzeń oznaczał pojawienie się automatycznej kontroli prędkości wentylatora, w której część procesu decyzyjnego jest przenoszona z oprogramowania systemu operacyjnego na sprzęt do monitorowania systemu.

Pulse-width-modulation (PWM) Kontrola Prędkości wentylatora: w linii produktów do monitorowania systemów ADI te typy PWM są najnowszymi produktami sterowania wentylatorami. BIOS lub OS mogą odczytywać temperaturę z urządzenia TDM i kontrolować prędkość wentylatora chłodzącego, dostosowując cykl pracy PWM zastosowany do niego.

warto zauważyć, że wszystkie powyższe metody kontroli prędkości wentylatora polegają na interwencji PROCESORA lub hosta, aby odczytać temperaturę z urządzenia TDM przez magistralę zarządzania systemem 2-wire. Oprogramowanie do zarządzania ciepłem wykonywane przez procesor musi następnie zdecydować, jaka powinna być prędkość wentylatora i zapisać wartość do rejestru na monitorze systemu IC, aby ustawić odpowiednią prędkość wentylatora.

oczywistym kolejnym krokiem w ewolucji regulacji prędkości obrotowej wentylatora jest wdrożenie automatycznej pętli regulacji prędkości obrotowej wentylatora, która może zachowywać się niezależnie od oprogramowania i uruchamiać wentylator z optymalną prędkością dla danej temperatury wiórów. Istnieje wiele korzyści z takiej kontroli prędkości w pętli zamkniętej.

po zainicjowaniu urządzenia monitorującego systemy (poprzez załadowanie rejestrów granicznych z wymaganymi parametrami) pętla sterowania jest całkowicie niezależna od oprogramowania, a układ scalony może reagować na zmiany temperatury bez interwencji hosta. Ta funkcja jest szczególnie pożądana, gdy dochodzi do katastrofalnej awarii systemu, po której system nie jest w stanie odzyskać. Jeśli komputer ulegnie awarii, oprogramowanie do zarządzania energią w systemie operacyjnym nie jest już uruchamiane, co powoduje utratę zarządzania ciepłem! Jeśli komputer nie może odczytać mierzonej temperatury (ponieważ komputer uległ awarii), nie można oczekiwać, że ustawi odpowiednią prędkość wentylatora, aby zapewnić wymagany poziom chłodzenia.

inną wymierną korzyścią implementacji zamkniętej pętli jest to, że będzie ona obsługiwać wentylator z optymalną prędkością dla danej temperatury. Oznacza to, że zarówno hałas akustyczny, jak i zużycie energii są zredukowane. Praca wentylatora z pełną prędkością maksymalizuje zarówno zużycie energii, jak i hałas akustyczny. Jeśli prędkość wentylatora może być skutecznie zarządzana poprzez optymalizację pętli, praca tylko tak szybko, jak jest to potrzebne dla danej temperatury, spadek mocy i słyszalny hałas wentylatora są zmniejszone. Jest to absolutnie krytyczne Wymaganie w zastosowaniach notebooków zasilanych bateryjnie, w których każdy miliamper prądu (lub miliamp sekundy ładowania) jest cennym towarem.

Automatyczna pętla Regulacji Prędkości wentylatora

oto jak można wdrożyć automatyczną pętlę regulacji prędkości wentylatora, która będzie mierzyć temperaturę za pomocą technik TDM i odpowiednio ustawić prędkość wentylatora jako funkcję temperatury. Programowalne parametry pozwalają na pełniejszą kontrolę pętli. Pierwszą zaprogramowaną wartością rejestru jest TMIN. Jest to Temperatura (odpowiadająca ACx), w której najpierw włączy się wentylator i gdzie rozpocznie się Kontrola Prędkości wentylatora. Prędkość jest chwilowo ustawiana na maksimum, aby uruchomić wentylator, a następnie powraca do ustawienia minimalnej prędkości (patrz rysunek 6). Parametrem pozwalającym na regulację nachylenia funkcji temperatury do prędkości wentylatora jest zakres od TMAX do tmin, czyli TRANGE. Zaprogramowane wartości dla tmin i TRANGE określają temperaturę, przy której wentylator osiągnie maksymalną prędkość obrotową, tj. TMAX = tmin + TRANGE. Zaprogramowany zakres temperatur można wybrać: 5&de;C, 10°C, 20°C, 40°C i 80°C. Aby uniknąć szybkiego włączania i wyłączania w pobliżu TMIN, Histereza służy do ustalenia temperatury poniżej TMIN, przy której wentylator jest wyłączony. Ilość histerezy, którą można zaprogramować w pętli, wynosi od 1°C do 15°C. ta pętla sterowania wentylatorem może być nadzorowana przez oprogramowanie systemu operacyjnego przez SMBus, a komputer może zdecydować o nadpisaniu pętli sterowania w dowolnym momencie.

Rysunek 6
Rysunek 6. Prędkość wentylatora zaprogramowana jako automatyczna funkcja temperatury.

PWM vs. Liniowa regulacja prędkości wentylatora

można zapytać, dlaczego modulacja szerokości impulsu jest pożądana, jeśli liniowa regulacja prędkości wentylatora jest już szeroko stosowana.

rozważmy wentylator 12 V napędzany za pomocą liniowej regulacji prędkości wentylatora. Ponieważ napięcie przyłożone do wentylatora powoli wzrasta z 0 V do około 8 V, wentylator zacznie się obracać. Wraz ze wzrostem napięcia do wentylatora, prędkość obrotowa wentylatora wzrośnie, dopóki nie będzie działać z maksymalną prędkością przy zasilaniu 12 V. tak więc wentylator 12 V ma efektywne okno robocze między 8 V A 12 V; z zakresem tylko 4 V dostępnym do stosowania w regulacji prędkości.

sytuacja staje się jeszcze gorsza z wentylatorem 5-V, który byłby używany z komputerem typu notebook. Wentylator nie uruchomi się, dopóki przyłożone napięcie nie wyniesie około 4 V. powyżej 4 V wentylator będzie miał tendencję do obracania się w pobliżu pełnej prędkości, więc dostępna jest niewielka kontrola prędkości między 4 a 5 woltami. Tak więc liniowa regulacja prędkości wentylatora nie nadaje się do sterowania większością typów wentylatorów 5V.

z modulacją szerokości impulsu (PWM) maksymalne napięcie jest stosowane dla kontrolowanych interwałów (cykl pracy fali kwadratowej, zwykle przy 30 do 100 Hz). Ponieważ ten cykl pracy lub stosunek wysokiego czasu do niskiego czasu jest zróżnicowany, zmieni się prędkość wentylatora.

przy tych częstotliwościach impulsy tachometru są odbierane z powrotem z wentylatora, umożliwiając niezawodny pomiar prędkości wentylatora. W miarę jak częstotliwości napędów rosną, pojawiają się problemy z niewystarczającymi impulsami tachografu do dokładnego pomiaru, a następnie szumem akustycznym i wreszcie skokami elektrycznymi uszkadzającymi sygnał tachografu. Dlatego większość aplikacji PWM wykorzystuje wzbudzenie o niskiej częstotliwości do napędzania wentylatora. Zewnętrzny obwód napędu PWM jest dość prosty. 7) za pomocą pojedynczego zewnętrznego tranzystora lub mosfetu do napędzania wentylatora. Liniowy odpowiednik fan-speed-control, napędzany analogowym napięciem prędkości, wymaga wzmacniacza operacyjnego, tranzystora przelotowego i pary rezystorów do Ustawienia wzmocnienia wzmacniacza operacyjnego.

rysunek 7a
rysunek 7b
Rysunek 7. Obwód napędowy PWM w porównaniu z liniowym obwodem napędowym.

jak mierzy się prędkość wentylatora? Wentylator 3-przewodowy ma wyjście tach, które zwykle wysyła 1, 2 lub 4 impulsy tach na obrót, w zależności od modelu wentylatora. Ten cyfrowy sygnał tach jest następnie bezpośrednio nakładany na wejście tach w urządzeniu monitorującym systemy. Impulsy tach nie są liczone, ponieważ wentylator działa stosunkowo wolno, a nagromadzenie dużej liczby impulsów tach zajęłoby znaczną ilość czasu w celu niezawodnego pomiaru prędkości wentylatora. Zamiast tego impulsy tach są używane do przesyłania oscylatora na chipie pracującego z częstotliwością 22,5 kHz do licznika (patrz rysunek 8). W efekcie, okres tachografu jest mierzony w celu określenia prędkości wentylatora. Duża liczba w rejestrze wartości tach oznacza wentylator pracujący z niską prędkością (i odwrotnie). Rejestr limitów służy do wykrywania przyklejonych lub zablokowanych wentylatorów.

Rysunek 8
Rysunek 8. Pomiar prędkości wentylatora.

jakie są inne problemy z kontrolą prędkości wentylatora?

podczas sterowania wentylatorem za pomocą PWM minimalny cykl pracy dla niezawodnej ciągłej pracy wentylatora wynosi około 33%. Jednak wentylator nie uruchomi się przy 33% cyklu pracy, ponieważ nie ma wystarczającej mocy, aby przezwyciężyć jego bezwładność. Jak zauważono w dyskusji na rysunku 6, rozwiązaniem tego problemu jest obracanie wentylatora przez 2 sekundy podczas rozruchu. Jeśli wentylator musi pracować z minimalną prędkością, Cykl pracy PWM może zostać zmniejszony do 33% Po włączeniu wentylatora i jest chroniony przed zwłoką przez histerezę.

stragany wentylatorów & awarie wentylatorów

niemniej jednak może pojawić się możliwość, że wentylator może się wstrzymać w pewnym czasie podczas użytkowania w systemie. Przyczyny mogą obejmować wentylator działający zbyt wolno lub gromadzenie się kurzu uniemożliwiającego jego wirowanie. Z tego powodu, monitory Analog Devices systems mają mechanizm on-chip oparty na wyjściu tachimetru wentylatora do wykrywania i ponownego uruchamiania zatrzymanego wentylatora. Jeśli nie zostaną odebrane żadne impulsy tach, wartość w rejestrze wartości Tach przekroczy limit w rejestrze limitów Tach i zostanie ustawiona flaga błędu. Spowoduje to, że kontroler spróbuje ponownie uruchomić wentylator, próbując go obrócić na 2 sekundy. Jeśli wentylator nadal nie powiedzie się, w przypadku maksymalnie 5 prób ponownego uruchomienia zostanie potwierdzona katastrofalna awaria wentylatora, a pin FAN_FAULT zapewni Ostrzeżenie systemu o niepowodzeniu wentylatora. W systemach z dwoma wentylatorami, drugi wentylator może być obracany do pełnej prędkości, aby spróbować zrekompensować utratę przepływu powietrza z powodu awarii pierwszego wentylatora.

podsumowanie

doskonałe rozwiązania do zarządzania ciepłem są nadal opracowywane i oferowane przemysłowi komputerowemu przez Analog Devices. Techniki opracowane dla adm1029, ADM1030/31 i ADM1026 przenoszą zarządzanie ciepłem w komputerach PC na nowy poziom. Urządzenia te są wyposażone w funkcje takie jak monitorowanie temperatury, automatyczna kontrola temperatury w sprzęcie, pomiar prędkości wentylatora, wsparcie dla zapasowych i redundantnych wentylatorów, wykrywanie obecności wentylatora i usterek wentylatora, programowalna częstotliwość PWM i cykl pracy. Ponieważ wytyczne dotyczące zasilania stają się coraz bardziej rygorystyczne, a Komputery pracują znacznie cieplej, opracowywane są bardziej zaawansowane techniki pomiaru temperatury i kontroli prędkości wentylatora, aby efektywniej zarządzać systemami przyszłości.

Leave a Reply