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分类: | 评论:0人 | 浏览:自动温调速风扇，让你的电脑更冷静 | 科学人 | 果壳网 科技有意思
自动温调速风扇，让你的电脑更冷静
让风扇更智能 ，让机箱更安静，给电脑机箱风扇外加温控调速电路。
本文作者:fu-80
电脑机箱内的风扇声总是一个噩梦，好风扇太贵，便宜风扇太差，中等风扇各种难挑……虽然现在有4线PWM主板调速技术，但是往往只有CPU风扇能用，其他的风扇依然是传统的3线不可调速的。而且还有很多好风扇并非4线。面对便宜大碗的风扇而又讨厌其噪声的我，只能选择加装PWM温控电路来智能调节风扇的转速，变相的在不下降太多散热性能的情况下来降低机箱内的风扇噪声。表和我提手动调速，那种需要动手拧旋钮的东西我才不稀罕呢！
基础电路就是一个LM555无稳态多谐振荡器，用两个二极管控制电容C1 100NF的充放电回路，电路的占空比可以从0~100自动的根据温度可调，具体值为R3（50K）/R1（15K）。整体电路的工作频率是T＝C1*(R1+R3)*ln2。用MJE13003扩流。
元器件选择
作为一个温控电路，传感器是不可缺少的。在这里用传统的热敏电阻来作为温度的感应，这里用的是玻璃封装的负温度系数热敏电阻，温度越高阻值越小，耐高温，大家可以在电磁炉的线圈中心找到这货（不一定是负温度系数的，可能是正温系数的）。
为了控制体积，设想就是应该体积很小当一个插头直接插主板上面最好了，所以绝大部分的元器件都选用了贴片件。
控制芯片选用了SOP8贴片封装的LM555时基电路来完成，这个逆天的牛叉芯片可以广泛的作为控制电路使用，各种电路非常多，大家可以参照其PDF文档选用。
其他的元器件也都选用贴片器件，因为555本身的输出能力有限，而风扇动不动就上几W的功率，所以加了一只NPN管作为功率输出，这里选用了巨便宜的TO220封装直插MJE13003，输出可以达到20W，恩恩，满意了。
因为要尽量的缩小体积，都使用了贴片元器件，输出功率管选择背后折叠安装，板子作为一个插件直接安装在风扇插头上，尾部加装一个插座。测速功能还是有保留的，方便主板检测。
左边部分安装进插头，右边部分是风扇用插座。整体面积控制在10*30MM以内，还算不错吧。其实挤挤还能短点，不过意义不大，也就算了。因为走线小复杂就使用了双面电路板，FR4材质，1.0MM的厚度，成功的控制了体积和成本。
板子在好几天的等待之后终于到了，做的还算不错哈。
这是正面。
这是反面。
双面裸板，没有做阻焊，只做了过孔。铜箔实际上是镀锡的，银色闪亮的，因为拍摄的缘故变身包公了。因为都是贴片，焊接起来比较费眼神，当然对于熟练工是我来说还是完全没问题的。速度焊接起来。
唔，看起来焊接还行，没给咱师傅丢脸，哈哈。
看看反面。严格来说还是可以控制体积的，以后再改进！
和即将合作的SUNON风扇放一起，是不是很小巧？感温电阻这样焊接的用意，是为了用线单独牵出去，可以贴风扇上，也可以贴其他地方，根据实际情况来决定测温点，这样效果会比较可控。
在原来的皮管里面穿两根线，作为热敏电阻的连线。
在这里，热敏电阻选择安装在风扇的出风口，用耐高温胶带捆扎固定在电源线的线槽内，这样可以感应到气流的温度，控制风扇的转速。
控制电路侧。热敏电阻没有正反，直接焊接就行了。
调试和测试
通上12V直流电，风扇立刻启动，转速很低，接上示波器看输出波形，环境温度11.4摄氏度。
示波器的输出如图，占空比大概只有0.17的样子，声音很低，风量比较小。
手心的表面温度大概是33.3摄氏度，把热敏电阻拿出来，用手心捂住，稳定一会，测试结果如下：
占空比迅速变化，大概是0.26不到一点。风扇转速有显著的变化。
因为这只建准的风扇没有输出转速信号，所以另接了一只带测速输出的风扇来作为实际转速变化的对比。
首先测定这只风扇的满载转速。
脏兮兮的小酷冷，P4 478专用。
运转中，开机进入bios，可以直接看到满载转速是：3375RPM，也就是说，每分钟转3375圈。实际听上去噪声还是蛮大的。
接上温控板后，转速显示变的不稳定且差别太大，看来是PWM太低了无法正常显示。
回到实验室，看满载下的示波器能看见的转速信号输出脉冲。
大概是这样的，102HZ的方波，电脑主板的芯片也是根据这个方波来识别实际转速。一般霍尔器件控制的电脑风扇都是4脉冲一圈。
接上温控板，11.4摄氏度下显示这样，实际上因为有PWM信号的输出间隙，可以看出来转一圈是4个脉冲，且转速明显变慢了。
热敏电阻放手心的脉冲显示，比之前稍快一些。
从个人使用经验看，这些元件参数已经足够平时使用了。如果初始的转速过低，或者启动不了有咔哒声，可以适当的加大15K电阻的阻值或者干脆外接一个3296可调电阻来做实际调整。工作电压从12V-5V都能正常工作，无需改动，接低压的话风扇也要换低启动电压的才行。整个电路成本极低，也就几块钱的事情，但是可以把原本不能自动调速的风扇变成自动调速的品种，还是很值得的。长时间工作完全没问题，可靠性还是很好的。
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DIYER，摄影师，电容技术顾问
引用 的话：顶多在30-40左右！我的做过这类的电子产品看散热条件的······总的来说半导体适合压制高发热器件，不适合静音散热······
DIYER，摄影师，电容技术顾问
引用 的话：做PCB只要有熨斗+钻孔机 就可以了！简单得很！30分钟可以出一个！批量也是30分钟！呵呵，那种是手工板，只能做单面，精度也有限，没有丝印和金属化过孔······我这可是双面板。
引用 的话：呵呵，那种是手工板，只能做单面，精度也有限，没有丝印和金属化过孔······我这可是双面板。你那个电路路都可以用万用板做的啦！热转印可以做5mil，曝光可以么还有最小线距！热转印比曝光还要高进度！
引用 的话：看散热条件的······总的来说半导体适合压制高发热器件，不适合静音散热······那你的风冷野净不了啊！直接水冷就是啦！
DIYER，摄影师，电容技术顾问
引用 的话：你那个电路路都可以用万用板做的啦！热转印可以做5mil，曝光可以么还有最小线距！热转印比曝光还要高进度！万用板没办法做这么小体积的·····虽然确实电路比较简单，洞洞板就行，但是体积要大很多。
你技术有限吧！我洞洞板都可以做高保真的功放啦！面积是400mil*400mil啦！
好文章 羡慕
其实这样的核心电路都可以啊！还有你做出来的波形失真你不觉得的吗？是电容太大了出现方波欠补偿，减小电路中过孔数目试试吧！每一个过孔有10pf的电容值！
DIYER，摄影师，电容技术顾问
引用 的话：你那个电路路都可以用万用板做的啦！热转印可以做5mil，曝光可以么还有最小线距！热转印比曝光还要高进度！呵呵，实际还是受限于自己的腐蚀工艺，过细走线容易断。
DIYER，摄影师，电容技术顾问
引用 的话：那你的风冷野净不了啊！直接水冷就是啦！看风扇尺寸和转速的，风冷做到静音比水冷要简单一些。
DIYER，摄影师，电容技术顾问
引用 的话：你技术有限吧！我洞洞板都可以做高保真的功放啦！面积是400mil*400mil啦！这尺寸，大概是10MM*10MM，洞洞板的话也就几个孔而已，除非做D类，否则你这功率有多小啊·····比很多前级信号放大器输出功率都要小········或者你用贴片IC？但是这么点大散热也成问题.高保真这三个字是不能乱说的········可以的话作品贴上来交流下吧我也就业余玩玩技术确实一般，不过就hifi放大器这部分而言也玩了十几年了，作品上百，还是有点经验的。
DIYER，摄影师，电容技术顾问
引用 的话：好文章 羡慕谢夸奖。
DIYER，摄影师，电容技术顾问
引用 的话：其实这样的核心电路都可以啊！还有你做出来的波形失真你不觉得的吗？是电容太大了出现方波欠补偿，减小电路中过孔数目试试吧！每一个过孔有10pf的电容值！本质上没什么区别，单独用核心电路的话，输出功率有限，负载大的时候会很吃力，发热大。NE555一般常见的最大输出才500MA，贴片的输出电流还要降低一些用才行，所以外加功率管的。输出波形失真是正常的，这是在负载端带风扇负载的时候测试得出的实际波形。带负载下是不可能出现完美波形的亲。不带负载会非常好看，但是意义就不大了。你要看我可以晚上稍后贴出。这个电路频率很低，过孔对电路影响不大，又不是上几M以上的高频电路。
引用 的话：本质上没什么区别，单独用核心电路的话，输出功率有限，负载大的时候会很吃力，发热大。NE555一般常见的最大输出才500MA，贴片的输出电流还要降低一些用才行，所以外加功率管的。输出波形失真是正...话明是核心肯定有开关管，对于这么170hz来说用mos管就可以了！至于负载输出波形失真可以在开关管后面的电容改小一点。原因你懂的！
引用 的话：这尺寸，大概是10MM*10MM，洞洞板的话也就几个孔而已，除非做D类，否则你这功率有多小啊·····比很多前级信号放大器输出功率都要小········或者你用贴片IC？但是这么点大散热也成问...有空show一下不过电源方面就有点问题放在这没用一个月！由于采用的是ttl芯片所以发热是比较高！建议用mos形的而且mos的带负载比较高！
DIYER，摄影师，电容技术顾问
引用 的话：话明是核心肯定有开关管，对于这么170hz来说用mos管就可以了！至于负载输出波形失真可以在开关管后面的电容改小一点。原因你懂的！一般用的散热风扇电流从0.05A~1.5A不等········单管适应性不够。平时的12025扇子都要300MA起了······长期用可靠性堪忧。负载波形失真实际上是故意的，那个电容用于改善低转速下的咔哒声，改小就容易出问题。
DIYER，摄影师，电容技术顾问
引用 的话：有空show一下不过电源方面就有点问题放在这没用一个月！由于采用的是ttl芯片所以发热是比较高！建议用mos形的而且mos的带负载比较高！呵呵呵看来是最简单的D类啊人家专业D类IC都不敢说高保真，你这就算了吧·····普通555便宜啊······
引用 的话：呵呵呵看来是最简单的D类啊人家专业D类IC都不敢说高保真，你这就算了吧·····普通555便宜啊······有高保真系列的芯片啊！
引用 的话：一般用的散热风扇电流从0.05A~1.5A不等········单管适应性不够。平时的12025扇子都要300MA起了······长期用可靠性堪忧。负载波形失真实际上是故意的，那个电容用于改善低转...。。。lc震荡原理不过也太大了！同时应该用一个瓷片/或者无极性的容这样效果更好！或者加上积分电路使PWM变成恒定直流电！这是我5月中比赛的电路！
DIYER，摄影师，电容技术顾问
引用 的话：有高保真系列的芯片啊！问题是就不是你这点体积能做出来的了····电容体积就不小了
DIYER，摄影师，电容技术顾问
引用 的话：。。。lc震荡原理不过也太大了！同时应该用一个瓷片/或者无极性的容这样效果更好！或者加上积分电路使PWM变成恒定直流电！这是我5月中比赛的电路！体积啊，成本啊·········话说我用的是TDK的MLCC啊没必要在不重要的方面上面下太大功夫的······够用就行。
引用 的话：问题是就不是你这点体积能做出来的了····电容体积就不小了最主要是电源不能有谐波！
引用 的话：体积啊，成本啊·········话说我用的是TDK的MLCC啊没必要在不重要的方面上面下太大功夫的······够用就行。no不滤波会对影响其他工作的，想当初哥就是栽在这个问题上！T0T电机工作了整个系统无法工作！PS：电机驱动电源与单片机的电源分开！+12与+5V。。。。。。。。
DIYER，摄影师，电容技术顾问
引用 的话：最主要是电源不能有谐波！是带负载后的输出纹波要低·········话说很简单的啊·····一般来说舍得用电容就不会太差
DIYER，摄影师，电容技术顾问
引用 的话：no不滤波会对影响其他工作的，想当初哥就是栽在这个问题上！T0T电机工作了整个系统无法工作！PS：电机驱动电源与单片机的电源分开！+12与+5V。。。。。。。。电脑系统内的12V基本就是驱动电机用的，以及少部分的高功率部件的工作，相互之间都有隔离和滤波的，不用担心。你这是干扰了········共用电源是可以的，看你如何处理干扰和滤波了。
引用 的话：是带负载后的输出纹波要低·········话说很简单的啊·····一般来说舍得用电容就不会太差我觉得你工作就是做电容的！其实串个点感并个电容效果更佳。。。最后问：你工作是不是做电容的啊！你找到你拿个安规电容了么！
引用 的话：电压和接口无关的·····又不是强制标准电脑的电源。。。接出来的。。不是12v么。。。
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引用 的话：我觉得你工作就是做电容的！其实串个点感并个电容效果更佳。。。最后问：你工作是不是做电容的啊！你找到你拿个安规电容了么！本公司不做安规·····
DIYER，摄影师，电容技术顾问
引用 的话：电脑的电源。。。接出来的。。不是12v么。。。还有3.3V 5V -12V这些·····
我光注意小组去了……原来主题站有新文章了！看到把NTC放在风扇口……我顿想起了一句话：“高内聚，低耦合”，果然是好方法。另外原来某宝有不带阻焊层的PCB加工啊……悄悄地问个问题可以吗：果壳的主题站有稿费吗？╮(╯▽╰)╭（嘿嘿……难道这是学生党兼职的另一途径？）
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谁用谁知道!夹具叫什么名字？网上找一下，就几元一把这个弄单面PCB是挺方便的，比烤箱快，双面怕是不行，还是得用烤箱吧。之前就看过，加热平台不便宜要300多
& & 刚好在制作数百块小电路板，其中的过程与朋友们分享。如果您也需要这么做，可以参考一下。或者多交流更好的方法。
& & 一时兴起拍摄的，没想好台词，所以想到哪里就说到哪里，比较啰嗦，请不要介意。
& & 几点经验就是：
& && && && &1、如果允许的话在设计时尽量把元件排布在同一面，这样在贴片时比较方便一些；
& && && && & 2、尽量全部使用贴片元件。直插的元件在加工过程中比较麻烦；
& && && && & 3、优先使用较大的封装。
& & 关于工具。视频中的很多工具是我自制的，但淘宝上也有相应的工具出售，微型台钻、真空吸笔、5槽料架、恒温加热台、回流焊机等等。
神人啊!电磁炉加块不锈钢板就能开工了...有个疑问哈，还请帮忙解答哈。
恒温加热台的温度是否可控？一般在多少温度范围内？因为如果电路板是无铅的话，或者我们有些MCU或者芯片，是有温度范围的。
在制作钢网的时候，你在视频中有提到需要自己制作钻孔库，请问孔的大小是自己按照贴片焊盘的大小设计，还是按照后面改装以后的微型钻台的钻头进行设计。个人理解，恒定温度范围应该是可调的，一般过孔设计应该按是否能加工来考虑我的方法更简陋。。。我家里的电烫斗，调最高温度，我也不知道多少度，发热面朝上，把电烫斗固定平。。。锡浆我是用牙签一点一点的点上的，然后用镊子把贴
片零件都放好，放到电烫斗上，一样也可以焊好。。。哈哈，不过那效率低的，这样焊一个，我用烙铁都焊N个出来了。。。呵呵，不过这样验证了，如果自己有功
夫也做个PCB的“钢网”，刮锡浆的话，自己在家用简陋的设备，也还是可以做点很简单的东西的。。。好歹比手工焊的好点，手工焊的，经常弄的焊油到处都是。受启发了!
话说我验证的时候用贴片元件,图的是打样便宜.公司生产的时候,改成直插...LZ牛,
买个丝印台,
到LC做个钢网,便宜的,
TB购个发热台,
简单,好用,不用动手做工具!
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