Датчик холла в вентиляторе компьютера как проверить
Обновлено: 30.06.2024
У меня 3-контактный 12-вольтовый компьютерный вентилятор, и я хочу интерпретировать его выходной сигнал датчика скорости. На желтом проводе я получаю нечто, похожее на импульсную модуляцию. Как бы я интерпретировал вывод, не подключая вентилятор к компьютеру?
Эти ссылки petervis кажутся подозрительными - в статье утверждается, что сигнал тахометра находится в «формате ШИМ», что является бессмысленным, и что выход тахометра находится на уровне напряжения TTL. Автор может быть запутан между выходом Tach и ШИМ- входом для вентилятора. (Не у всех вентиляторов есть и то, и другое, либо ШИМ-вход, и таховый выход.) Прочитайте ответы ниже и упомянутый документ Intel.Краткая справка: Выходной сигнал тахометра поступает от датчика Холла, установленного на плате привода двигателя на раме вентилятора. Один или несколько магнитов, встроенных в ступицу ротора вентилятора, активируют датчик Холла, когда они проходят мимо. Датчик усиливается и в конечном итоге приводит в действие логическую схему. Вентиляторы, которые я видел, используют выход с открытым стоком / открытым коллектором.
Один (или более) импульс генерируется каждый раз, когда ротор вентилятора совершает оборот. Количество импульсов, подсчитываемых за одну минуту, прямо пропорционально частоте вращения вентилятора. В случае вашего поклонника, я думаю, было бы разумно предположить, что для каждого оборота генерируются два импульса. С измеренной вами частотой около 1500 об / мин звучит правильно, учитывая, что вы используете ее при 10 В (номинальное 12 В), а типичное значение составляет 1800-2000 об / мин.
Если вы хотите более визуальный подход, вы можете сделать грубый стробоскопический тахометр, используя только светодиод и резистор. Подключите светодиод (ярче, лучше) и соответствующий токоограничивающий резистор между питанием и выводом тахометра. Если вы пометите одну из лопастей вентилятора чем-то легко видимым, например, наклейкой, вы сможете зажечь светодиод на лопастях вентилятора и увидеть, что наклейка загорелась в двух местах. Вы можете использовать эту технику для подсчета количества раз, когда выходной сигнал тахометра понижается при каждом обороте, и для аппроксимации коэффициента заполнения сигнала.
Устройство кулера или как работает вентилятор обдува?
В статье описывается принцип работы и устройство вентилятора компьютера/ноутбука. Не сказал бы, что содержание статьи окажется жизненно необходимым для пользователей, однако небольшой мастер-класс по устройству начинки вашего программно-цифрового друга не помешает никому.
Устройство кулера: разбираем.
Большинство вентиляторов поддаются демонтажу и ревизии. Снимем наклеенный шильдик со стороны проводов, открыв доступ к пластиковой/резиновой заглушке, которую и извлекаем:
жало отвёртки приклеилось к цельнометаллическому магнитопроводу
Щёточных механизмов для кулера я не видел. Есть подозрение, что у всех таких вентиляторов бесщёточный механизм вращения: это, всё-таки, надёжность, экономичность, низкая шумность и возможность регулировки. Но перед тем, как перейти к электрической схеме, вспомним, что кулеры бывают нескольких типов по принципу подключения:
Однако помните. Если, например, вас заинтересует установленный внутри датчик, кулером, скорее всего, придётся пожертвовать. Почти все эти устройства неремонтопригодны.
Устройство кулера 2-pin
- катушки создают магнитной поле, которое заставляет ротор крутиться внутри магнитного поля, создаваемого магнитом
- датчик Холла оценивает вращение (положение) ротора.
Некоторые из таких кулеров ещё выпускаются и с 4-х пиновым молекс-разъёмом, подразумевая возможность питаться напрямую от блока питания.
Устройство кулера 3-pin
Устройство кулера 4-pin
Распиновка коннекторов кулеров также может различаться:
Управляемый скоростью сигнал от материнской платы обычно 5 В имеет пульсирующий характер; иначе он садится на корпус.
Ни когда не задумывался о принципе работы вентиляторов, применяемых в компьютерной и офисной технике. Но тут неожиданно сдох один из таких (Фото 1).
Пришлось произвести вскрытие (Фото 2). И здесь обнаружилась микросхема, управляемая магнитным полем – датчик Холла. Стал искать информацию о принципе работы таких вентиляторов и нашел в журнале «Радио» за 2001 год №12 стр. 33. Статья называется «Ремонт вентиляторов электронных устройств». В моем вентиляторе стояла другая микросхема (Фото 2 ,3). Эта микросхема имеет два инверсных относительно друг друга выхода, которые меняют свое состояние на противоположное при приближении магнита и восстанавливают свое состояние, когда магнит убирают. Так, как у меня этих вентиляторов б\у много, я нашел в одном из них датчик Холла с тремя выводами (Фото 4). Эта микросхема работает немного по-другому. Изменить состояние выхода датчика можно изменением направления магнитного поля, т.е. при приближении магнита на выходе 2 микросхемы скачком появляется напряжение высокого уровня (логическая единица), при его удалении это напряжение остается, чтобы сбросить состояние выхода в «0» надо поднести магнит к датчику другим полюсом. Я провел небольшой эксперимент, взял магнит от устройства регулировки линейности строк телевизоров (Фото 5). Красной линией на фото показана нулевая плоскость между полюсами магнита. Краской помечен южный полюс магнита. Магнит закрепил гайками на шпильке, шпильку закрепил в патроне минидрели. Соединил соответствующим образом микросхему, к ее выходу подсоединил осциллограф. При приближении вращающегося магнита со скоростью 9000 об\мин на экране осциллографа наблюдались четкие прямоугольные импульсы.
Достоинством таких микросхем, на мой взгляд, является еще и то, что изменяя напряжения питания этих микросхем их выход можно согласовывать с любым типом жесткой логики. На их основе можно сотворить датчики для различных устройств. Надо только подумать, информация к размышлению есть. До свидания. К.В.Ю.
На роторе бесколлекторного ДВ имеются постоянные магниты, а на находящемся внутри него статоре — обмотки. Необходимым для поддержания вращения переключением тока в обмотках управляет встроенный электронный узел, определяющий текущее положение ротора с помощью датчика Холла [1]. Принцип его действия заключается в следующем. Если полупроводниковую пластину, по которой течет ток, поместить в магнитное поле, направленное перпендикулярно току, в полупроводнике возникнет поперечное электрическое поле, перпендикулярное и току, и магнитному полю.
Это явление получило название эффекта Холла и объясняется боковым отклонением движущихся в магнитном поле носителей заряда — электронов и дырок.
Датчики магнитного поля, основанные на этом эффекте, внешне напоминают транзисторы и имеют три вывода: напряжение питания, выход и общий провод. Прибор может быть аналоговым (выходное напряжение пропорционально напряженности поля) или дискретным (выходное напряжение изменяется скачком при превышении напряженностью определенного порогового значения). Направление максимальной чувствительности к магнитному полю, как правило, перпендикулярно к наибольшей из граней корпуса, а на параллельные ей составляющие поля датчик не реагирует.
На рис. 1 показана схема ДВ SU8025-M. На статоре двигателя М1 расположены четыре идентичные катушки, каждая содержит 190 витков эмалированного провода диаметром 0,128 мм (отечественный аналог ПЭТВ-2), намотанных в два провода. В зависимости от взаимного углового положения датчика Холла ВН1 и ротора двигателя сигнал на выводе 3 датчика имеет низкий или высокий уровень. Если уровень — высокий, транзистор VT1 открыт, VT2 закрыт и через обмотки группы ("фазы") А протекает ток. В результате ротор поворачивается, а с ним и вектор индукции создаваемого его постоянными магнитами поля.
Уровень сигнала на выводе 3 датчика ВН1 сменяется низким, что приводит к закрыванию транзистора VT1, открыванию VT2, отключению от источника питания обмоток фазы А и подключению к нему обмоток фазы Б. Вращение ротора продолжается. Далее ток переключается в обмотки фазы А и процесс повторяется.
| Тип | Ток, А | Частота -1 вращения, мин | Производительн., м /мин | Шум, dBA |
| G 1-486 | 0,07 | 4200 | 0,13 | 17,2 |
| G1-586 | 0,07 | 4200 | 0,19 | 21,6 |
| NO-MES | 0,12 | 3600 | 0,40 | 28,5 |
| N5-MPS | 0,07 | 4200 | 0,19 | 21,6 |
| N6-MPS | 0,08 | 3800 | 0,28 | 28,6 |
| KO-MPS | 0,12 | 3600 | 0,40 | 28,5 |
В моменты переключения тока на обмотках двигателя возникают выбросы напряжения самоиндукции. Для уменьшения их амплитуды параллельно участкам коллектор—эмиттер транзисторов VT1 и VT2 включены конденсаторы С1 и С2. Диод VD1 защищает устройство от подачи напряжения питания в неправильной полярности.
Схемы других ДВ мало отличаются от рассмотренной. Например, на рис. 2 приведена схема миниатюрного ДВ MD1208PTS1, в котором датчик Холла ВН1 управляет коммутирующими транзисторами VT2 и VT3 через фазоинвертор на транзисторе VT1.
Рассмотрим возможные причины выхода ДВ из строя. Под воздействием эксплуатационных факторов в материалах, из которых изготовлены его детали, протекают различные физикохимические процессы, влияющие на их свойства. Например, при высыхании смазки необратимые изменения происходят на поверхностях оси ротора и ее втулки, что приводит либо к увеличению эксцентриситета и повышению вибрации, либо к заклиниванию ротора.
На надежность радиоэлементов узла управления ДВ существенно влияет цикличность работы и переходные процессы, возникающие при включении и выключении [2, З]. Опасные для транзисторов выбросы напряжения во время переходных процессов приводят к отказам двух основных видов: замыканию в результате пробоя переходов и обрыву при перегорании соединительных проводов. Еще один вредный фактор — пыль, засоряющая подшипники и снижающая сопротивление изоляции между элементами на печатной плате (особенно, если монтаж поверхностный).
Практика показывает, что из всех перечисленных причин выхода из строя ДВ основная — пробой транзисторов в узле управления. Чтобы получить к нему доступ, необходимо отклеить заводскую этикетку на тыльной стороне ДВ, затем удалить пластмассовую стопорную шайбу и вынуть ротор вместе с осью. При разборке миниатюрного кулера, отклеив этикетку, выдавливают отверткой весь узел подшипника. Снять стопорную шайбу в этом случае весьма затруднительно, так как она утоплена в упомянутый узел на 4. 7 мм.
| Тип | Размеры, мм | Ток, А | Частота вращения, об/мин | Производительность, Sм /мин | Шум, dBA |
| JF-0410S1H | 40х40х10 | 0,11 | 6000 | 0,15 | 24,0 |
| JF-0510S1H | 50х50х10 | 0,10 | 5100 | 0,30 | 29,5 |
| JF-0615S1H | 60х60х15 | 0,17 | 4500 | 0,44 | 29,0 |
| JF-0620S1H | 60х60х20 | 0,17 | 4500 | 0,45 | 29,0 |
| JF-0625S1H | 60х60х25 | 0,23 | 4500 | 0,58 | 30,5 |
| JF-0825S1H | 80х80х25 | 0,19 | 3000 | 0,98 | 31,0 |
| JF-0925S1H | 90х90х25 | 0,35 | 2800 | 1,47 | 37,0 |
| JF-1225S1H | 120х120х25 | 0,30 | 2400 | 2,32 | 42,0 |
| JA-8025S22H | 80х80х25 | 0,05 | 2300 | 0,73 | 29,0 |
| JA-8038S22H | 80х80х38 | 0,06 | 2300 | 0,83 | 31,0 |
| JA-9225S22H | 92х92х25 | 0,06 | 2300 | 0,93 | 36,0 |
| JA-1225S22H | 120х120х25 | 0,08 | 2200 | 1,87 | 43,0 |
| JA-1238S22H | 120х120х38 | 0,10 | 2700 | 2,70 | 44,0 |
Обмотки статора двигателя имеют малое активное сопротивление, поэтому выход из строя коммутирующего транзистора, как и остановка ротора в результате попадания в крыльчатку постороннего предмета или заклинивания подшипника, приводят к значительному возрастанию тока в обмотке и ее перегоранию. Полезно для ограничения тока в аварийном режиме включить последовательно в цепь питания ДВ токо-
ограничительный резистор сопротивлением 10 Ом.
Перегоревшие обмотки перематывают проводом ПЭВ-2, ПЭТВ-2, ПЭЛБО, ПЭЛШО или ПЭЛКЛ соответствующего диаметра. Провод ПЭЛ с очень ненадежной лаковой изоляцией применять не рекомендуется. Следует точно соблюдать число витков, иначе обмотки будут перегреваться. Сильный постоянный перегрев может привести к необратимым изменениям микроструктуры материала и, следовательно, магнитных свойств магнитопровода двигателя.
Вышедшие из строя транзисторы целесообразно заменять не однотипными, а имеющими некоторый запас по предельным напряжению и току. Естественно, они должны подходить по размерам. Для защиты транзисторов от перегрузок можно включить токоограничительные резисторы последовательно с обмотками. Недопустимо увеличивать номинал резистора в цепи базы, так как это приводит к снижению пробивного напряжения транзистора.
Подбирая замену неисправному датчику Холла, обращайте внимание, прежде всего, на напряжение питания (оно не должно быть меньше 12 В), чувствительность, габариты и конструкцию корпуса. Подходящие датчики имеются, например, в каталогах фирмы Honeywell.
Если установленные в ДВ конденсаторы рассчитаны на напряжение менее 50 В, рекомендуется заменить их более высоковольтными. Ремонт миниатюрных ДВ может быть затруднен чрезвычайно малыми размерами платы с поверхностным монтажом. В качестве замены конденсаторов, установленных на подобных платах, подойдут алюминиевые оксидные для поверхностного монтажа производства фирмы Panasonic. Диаметр этих конденсаторов емкостью 2,2 мкф на напряжение 50 В — 4 мм, высота — 5,4 мм.
Обращайте особое внимание на качество паек, так как уровень вибрации внутри двигателя весьма высок. Следует пользоваться бескислотными флюсами — канифолью и составами на ее основе (ФКСп, ФКФ) с добавлением неактивных веществ (спирта, глицерина). Активные флюсы ФЦА на основе соляной кислоты, хлористых и фтористых соединений интенсивно растворяют оксидную пленку на поверхности металла, благодаря чему достигается высокая механическая прочность спая. Однако в дальнейшем остаток флюса вызывает интенсивную коррозию припоя и основного металла. Поэтому применять подобные флюсы нельзя. Допускается использовать антикоррозионные флюсы (например, ВТС) на основе фосфорной кислоты с добавками различных органических соединений и растворителей, а также флюсы на основе органических кислот. Остатки этих флюсов коррозии не вызывают. После окончания ремонта имеет смысл покрыть плату и детали на ней лаком, который защитит не только от пыли, но и от влаги.
Важное значение имеет правильная смазка ДВ. Во время ремонта или профилактических работ старую смазку нередко случайно или преднамеренно удаляют, забывая вновь смазать двигатель при его сборке. Иногда смазка высыхает, что приводит к заклиниванию или поломке ДВ. Отсутствие смазки в подшипнике скольжения можно определить по характерному гулу, появляющемуся в начале работы и исчезающему через несколько минут. В случае подобного гула ДВ необходимо разобрать и смазать.
Для подшипников скольжения применяют следующие смазки: ЦИАТИМ-201 (ГОСТ 6287—74), ЦИАТИМ-221 (ГОСТ 9433—80), ОКБ-122-7 (ГОСТ 18179—72). Из них наименьшее трение обеспечивает ОКБ-122-7. Что касается ЦИАТИМ-201, то она годится для двигателей с частотой вращения до 3000 об/мин.
Следует избегать чрезмерной смазки. Ее избыток ведет к значительному увеличению момента трогания, особенно при низких температурах. Смазочным материалом заполняют приблизительно треть свободного объема подшипника. Категорически не рекомендуется использовать жидкие машинные масла из-за низкого демпфирования колебаний, особенно звукового диапазона частот.
Ось ротора ДВ выполнена из весьма твердого материала и, как следствие, имеет низкую пластичность и высокую хрупкость. Это следует учитывать при ремонте, избегая приложения к ней больших боковых усилий и ударов.
1. Казаков Л. А. Электромагнитные устройства РЭА. — М.: Радио и связь, 1991
2. Никулин С. М. Надежность элементов радиоэлектронной аппаратуры. — М.: Энергия, 1979.
3. Фрумкин Г. Д. Расчет и конструирование радиоэлектронной аппаратуры. — М.: Высшая школа, 1985.
Читайте также: