Чем отличаются вентиляторы pwm и flx

Обновлено: 09.05.2024

Осенью 2018 года наш вендор, швейцарская компания Arctic, выпустил новые корпусные вентиляторы Arctic P. Новинки отличаются сфокусированным воздушным потоком, высоким статическим давлением, надежным двигателем с минимумом вибраций и низкой температурой на катушке. Между тем, некоторый модели новых вентиляторов Arctic обладают поддержкой фирменной технологии PST и стоят несколько дороже других моделей.

В этом небольшом материале мы постараемся объяснить, что такое технология PST, каковы ее преимущества и как ее правильно использовать. Для наглядности мы размещаем видео Arctic, посвященное данному вопросу. Видео содержит субтитры на русском языке.

На самом деле, PST — решение далеко не новое. Arctic с успехом применяет его на своих кулерах, СВО и вентиляторах уже много лет. Что доказывает его актуальность и востребованность у пользователей. Основное преимущество PST — возможность создать тихую и производительную систему охлаждения ПК, в которой все вентиляторы управляются автоматически, будь то корпусные вентиляторы или вентиляторы на воздушных и жидкостных кулерах.

Примеры устройств Arctic, использующих технологию PST

Сегодня ШИМ (PWM) очень часто используется в системах охлаждения различных производителей и служит для управления скоростью вращения вентилятора, изменения уровня шума, воздушного потока, статического давления, потребляемой мощности и т.д. В свою очередь, технология Arctic PST позволяет производить все эти манипуляции сразу для нескольких PWM-совместимых вентиляторов.

Физически поддержка PST у вентилятора реализована в виде отдельного ответвления на проводе питания. PST-ответвление имеет длину около 50 мм и 4-штырьковый разъем. Сначала вентилятор с поддержкой PST подключается к 4-пиновому разъему на материнской плате обычным образом, то есть через основной провод питания. Затем к PST-ответвлению подсоединяется другой вентилятор. Далее, если второй вентилятор был также оснащен PST, к нему можно подключить третий, а к тому — еще один.
Получается, что все вентиляторы в цепочке управляются от одного источника питания с помощью единого сигнала. Такой подход гарантирует, что вся система охлаждения ПК работает эффективнее и тише, а общее энергопотребление оказывается ниже, чем при подключении каждого вентилятора и кулера к отдельному разъему.

Важные замечания: 1. Arctic не рекомендует подключать в PST-цепочку более пяти вентиялторов; 2. Процессорный вентилятор должен быть последним в цепочке.

Управление PST-цепочкой происходит автоматически. В зависимости от нагрузки материнская плата повышает или понижает напряжение выходного сигнала на своем PWM-разъеме. Соответственно, в зависимости от нагрузки медленнее или быстрее все начинают работать вентиляторы в цепочке.

Мы используем файлы-coockie, чтобы улучшить работу данного сайта. Продолжая использование данного сайта, вы соглашаетесь с этим и принимаете условия конфиденциальности.
Принять Подробнее

Обилие электроники в большинстве управляющих узлов автомобиля уже никого не удивляет. Так и система охлаждения в многих современных авто стала управляема "электронным образом". Как же это работает?
Дабы не углубляться в конкретные конструкции систем охлаждения двигателей, акцентируем внимание на таком моменте, что когда радиатор ОЖ не успевает отдавать тепло окружающей среде, ему требуется принудительный обдув вентилятором. В классических схемах вентилятором управляет или непосредственно механическое термо-реле (термо-датчик, термо-переключатель) или обычное реле включаемое постоянным сигналом от ЭБУ. Тоесть при срабатывании вентилятор включается на максимум и крутит с постоянной скоростью, пока температура не будет снижена и термо-датчик или ЭБУ не отключит питание вентилятора.
Недостатки такой схемы очевидны и всем известны — это и просадка напряжения при включении мощного вентилятора, и неприятный шум и вибрации, и постоянные перепады температуры двигателя особенно в жаркий сезон. В современных же авто "электронным вентилятором" рулит уже непосредственно ЭБУ двигателя, управляя скоростью вращения вента, в зависимости от текущей температуры ОЖ.

Делает он это по средствам сигнала низкочастотного ШИМ (широтно-импульсной модуляции).
Как это устроено: ЭБУ на основе показаний электронного датчика температуры формирует ШИМ-сигнал определенных параметров и передает его на блок управления вентилятора, который установлен или непосредственно на диффузоре вентилятора или отдельным модулем в подкапотном пространстве. Блок в свою очередь на основе значения скважности ШИМ-сигнала (duty)(ширина импульса) плавно раскручивает вентилятор до нужных оборотов

Достоинства таких решений так же очевидны — более эффективное управление температурой, отсутствие просадок напряжения при включении, и как результат — более комфортная эксплуатация автомобиля.

С каждым годом число желающих избавиться от гидро-механических вентиляторов (вискомуфт) только растет. Так как качество современных запчастей оставляет желать лучшего, то дешевле и эффективнее ставить современные вентиляторы с электронным управлением. Но что бы использовать весь потенциал таких вентиляторов ими нужно правильно управлять!
Специально для этих целей мною было разработано электронное устройство — ШИМ-адаптер "ApwmU".

Адаптер ApwmU берет на себе роль ЭБУ, и на основе показаний температуры генерирует ШИМ-сигнал для блока управления вентилятора

Электронный вентилятор теперь не нуждается в наличии заводского ЭБУ и легко интегрируется в любой, даже "старый" автомобиль с карбюратором или механическим впрыском.
ApwmU позволяет на 100% использовать функционал вентилятора, а так же имеет много возможностей, которые недоступны в ЭБУ большинства современных автомобилей.

В последнее время так же очень актуальной остается проблема построения системы охлаждения при СВАПе. После замены двигателя, проводки и ЭБУ, штатный вентилятор может не работать, так как параметры ШИМ-сигнала у ЭБУ другой модели или производителя могут сильно отличаться. В этом случае адаптер ApwmU может выступать как согласующее звено, преобразуя ШИМ-сигнал от стороннего ЭБУ в подходящий для вентилятора

КОНСТРУКТИВ
ApwmU — самостоятельное электронное устройство, выполненное на базе микроконтроллера.
Плата адаптера полностью заводской сборки

и размещается в компактном корпусе из термостойкого ABS-пластика.

7-пиновый разъем выполнен на стандартной колодке 7х2,54мм

ФУНКЦИОНАЛ
Среди подобных устройств ApwmU является уникальным и универсальным благодаря своему функционалу и гибкой настройке разных параметров, а так же благодаря работе с любыми NTC-сенсорами и возможностью настроить срабатывание вентилятора на любой диапазон температуры.
Электронные вентиляторы разных производителей имеют разную схемотехнику, поэтому и управляющий ШИМ-сигнал требуется разных параметров. В основном это отличие по: частоте, амплитуде, инверсии, а так же по определенным режимам.
Адаптер же работает в широком спектре частот, в частности: 10/25/50/100/250/500/1000Гц (так же при желании заказчика перечень частот может быть изменен на необходимый). Амплитуда ШИМ-сигнала может принимать значения +5В или +12В (переключается микротумблером на плате). Инверсия сигнала активируется программно.

Все настройки разделены на 3 независимых друг от друга ПРЕСЕТА, что позволяет пользователю отстраивать работу вентилятора определенным образом, например для летнего, зимнего времен года, а так же межсезонья, или же для спокойной, спортивной езды или бездорожья. Достаточно один раз настроить каждый из ПРЕСЕТОВ и потом просто переключаться между ними по необходимости.

Все изменения сохраняются в энергонезависимой памяти микроконтроллера и не исчезают при отключении питания!

В каждом ПРЕСЕТЕ доступны следующие параметры для настройки:
— калибровка температуры;
— выбор частоты ШИМ [10/25/50/100/250/500/1000 Гц];
— настройка скорости вентилятора для порта кондиционера А/С1 [мин/макс/откл];
— настройка минимальных оборотов вентилятора [15/20/30%duty];
— настройка максимальных оборотов вентилятора [60/75/90%duty];
— настройка плавности раскрутки вентилятора [1/2/3/4 режимы];
— выбор стратегии охлаждения [1/2/3/4/5];
— "холостой" шим-сигнал [вкл/откл] (отключено по умолчанию);
— инверсия шим-сигнала [вкл/откл] (отключено по умолчанию);
— сброс калибровки температуры;

Немного теории.
Что бы понять принцип управления электронным вентилятором для начала следует разобраться, что же такое Широтно-Импульсная Модуляция. Если не вдаваться глубоко в техническую терминологию, то из названия можно понять что это некое изменение значения ширины импульса. Если рассмотреть на графике череду прямоугольных импульсов, то частота — это время от начала(фронта) одного импульса до начала(фронта) следующего, а ширина(duty) это время от начала и до конца(спада) одного импульса

Ширина импульса или duty — это и есть основное значение скорости вентилятора. То есть — чем больше значение duty — тем выше скорость вращения. Но так же существуют вентиляторы, управляемые импульсами обратной полярности (инверсный ШИМ), то есть, чем меньше длинна импульса — тем выше обороты. У большинства электронных вентиляторов рабочее значение duty находиться в диапазоне от 10% до 90%. Где при 10% — вентилятор стоит на месте, от 15% — начинает вращение, а при 90% — выходит на максимальные обороты. В случае с инверсным управлением — всё с точностью наоборот.

Таким образом адаптер ApwmU и управляет вентилятором, генерируя импульсы нужной ширины, раскручивая вентилятор до нужной скорости!
Существуют так же варианты управления не ШИМом, а цифровым протоколом по LIN(CAN) шине, но такими вентиляторами адаптер данной версии управлять не умеет.

"Стратегии охлаждения"
Под этим термином понимаются разные режимы работы вентилятора.
Стратегий всего пять:
1.Поддержание температуры;
2.Стандартный режим (2 скорости);
3.Плавный пуск (макс. скорость);
4.Адаптация ШИМ;
5.Адаптация ШИМ(инверсия);

1-3 стратегии предназначены для работы с датчиком температуры.
4-5 стратегии служат для работы с "внешним" ШИМ-сигналом.

Поддержание температуры
Пользователь в реальном времени, на запущенном двигателе, в моменты прогрева до нужных температур, программирует Нижний и Верхний пороги, создавая таким образом диапазон для плавного регулирования температуры по средству ускорения/замедления вращения вентилятора. Вентилятор начинает плавно раскручиваться в момент преодоления температурой нижнего порога, и продолжает ускоряться, выходя на максимальные обороты при достижении верхнего порога; и наоборот – при понижении температуры скорость вращения плавно снижается, а по преодолению нижнего порога – вентилятор отключается. Такой алгоритм работы не позволяет двигателю нагреться выше среднего значения запрограммированного диапазона температуры. Например, при диапазоне 86-94С, двигатель не будет нагреваться выше 90С.

Стандартный режим (2 скорости)
Пользователь в реальном времени, на запущенном двигателе, в моменты прогрева до нужных температур, программирует Нижний и Верхний пороги, создавая таким образом моменты для включения вентилятора соответственно с МИНИМАЛЬНОЙ и МАКСИМАЛЬНОЙ скоростями. Вентилятор плавно стартует по достижению температурой нижнего порога. Далее поддерживается минимальная скорость вращения до момента преодоления температурой верхнего порога, после чего плавно и быстро вентилятор раскручивается до максимальной скорости, поддерживая высокие обороты, пока температура ОЖ не опуститься до нижнего порога, после чего обороты плавно опустятся до минимальных, либо вентилятор остановится при снижении температуры за нижний порог.

Адаптация ШИМ(инверсия)
Полностью аналогична предыдущей стратегии с разницей в том, что на ШИМ-вход подется ИНВЕРТИРОВАННЫЙ ШИМ-сигнал от штатного ЭБУ двигателя.

Небольшое пояснение:
"Плавный пуск (макс. скорость)" — это просто название одной из стратегий, и не означает, что только в этом режиме вентилятор будет запускаться плавно. Плавность пуска и остановки вентилятора присутствует во всех пяти стратегиях!

ИЗМЕРЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ОЖ
Для отслеживания температуры двигателя с ApwmU можно использовать любой датчик NTC-типа, либо аналоговый сигнал напряжением от 0 до 5 вольт от других источников измерения температуры, например, от штатного датчика температуры ЭБУ или приборки. Возможно взаимодействие практически с любыми значениями температуры и это делает устройство УНИВЕРСАЛЬНЫМ и адаптируемым для разных целей, например: для имитации работы вискомуфты, управления обдувом интеркуллера или оборотами электронной помпы(термостата).

В полном комплекте с адаптером, как и прежде, будет присутствовать универсальный врезной NTC-датчик температуры:

Для взаимодействия с адаптером, как и в предыдущих версиях, предусмотрены кнопка и светодиод. И дабы не загружать статью большим количеством текста, процесс настройки, калибровка температуры и вся основная информация описаны в ПОЛНОЙ ВЕРСИИ инструкции, которая так же прилагается в бумажном варианте в комплекте с устройством.

Резюмируя хотелось бы рассказать об отличиях ApwmU от предыдущей версии Apwm. В своем блоге я уже выкладывал пост о разработке новой версии адаптера, где описывались все новые возможности, и их в полной мере удалось воплотить в реальность!
Из нового:
— платформа на более производительном микроконтроллере;
— заводское производство плат;
— полностью переработан и переписан алгоритм работы адаптера;
— доступны 3 отдельных пресета с настройками;
— разные "стратегии" (режимы) управления вентилятором;
— возможность настройки ШИМ в более широком спектре частот;
— регулировка плавности раскрутки вентилятора;
— тестовый запуск вентилятора для проверки совместимости параметров ШИМ-сигнала;
— добавлен дополнительный порт для управления от климата и принудительного запуска;
— возможность управления от внешнего ШИМ-сигнала (преобразование ШИМ).

Далее показаны варианты использования адаптера с наиболее распространенными блоками и вентиляторами

Популярный бренд на рынке систем охлаждения категории high-end, компания Noctua пополнила ассортимент вентиляторов A-Series восемью моделями с диаметром крыльчатки от 40 до 200 мм. Новинки характеризуются сочетанием достойного уровня производительности и низкого уровня шума, часть из них выполнены в тонком корпусе. Краткий обзор новых продуктов Noctua мы начнём с 200-мм вентиляторов NF-A20 PWM и NF-A20 FLX , которые можно использовать в просторных корпусах с расстоянием между монтажными отверстиями в 154 и 170 мм, а также 180 мм по горизонтали и 110 мм по вертикали .

Новинки основаны на гидродинамическом подшипнике SSO2. Друг от друга они отличаются количеством контактов разъёма питания (PWM — 4 шт., FLX — 3 шт.) и наличием (PWM) либо отсутствием (FLX) поддержки автоматического ШИМ-управления скоростью. У более продвинутой версии Noctua NF-A20 расширенный диапазон скоростей — от 350 до 800 об/мин. Уменьшить обороты NF-A20 FLX можно только подключив вентилятор через резистор L. N. A. Максимальная производительность обеих моделей составляет 146,9 м³/ч.

Характеристики версий PWM и FLX (справа)

Рекомендованные цены обоих вентиляторов равны $29,90/€29,90. В комплект поставки, среди прочего, включены силиконовые гвозди.

Продукты Noctua NF-A12x15 PWM и NF-A12x15 FLX выделяются типоразмером — 120 × 120 × 15 мм. Малая толщина не позволит им бить рекорды производительности (максимальная — 94,2 м³/ч при 1850 об/мин), но зато там, где требуется компактность, NF-A12x15 PWM/FLX её обеспечат. В частности, на эти вентиляторы должны обратить повышенное внимание владельцы тонких ПК на базе материнских плат форм-факторов Mini-ITX и Thin Mini-ITX.

Различия между версиями PWM и FLX, опять же, заключаются в поддержке ШИМ и количестве контактов кабеля питания.

Характеристики версий PWM и FLX (справа)

40-мм вентиляторы Noctua A-Series выглядят и стоят одинаково. Речь идёт о суммах $14,90/ €14,90 для рынков США и Западной Европы соответственно.

Помимо восьми новых вентиляторов, австрийский производитель выпустил ряд аксессуаров: реобас с набором переходников NA-FC1 , виброгасящие силиконовые гвозди NA-SAV3 и NA-SAV4 , а также переходник 4-pin — SATA Power под названием NA-SAC5 для запитывания нескольких мощных вентиляторов от одного разъёма. Рекомендованные цены реобаса NA-FC1 составляют $19,90/€19,90, а остальных аксессуаров — $7,90/€7,90.

Несколько лет назад, когда я начал делать свой умный дом, то как-то летом достал из кладовки старый напольный вентилятор, почесал в затылке, прикрутил к нему Sonoff и несколько лет был более, чем доволен.

Потом у вентилятора переклинило мотор, был куплен новый и Сонофф переполз на него. Опять-же - тупо в разрыв питания.

А потом попался ролик с демонстрацией того, как с соноффом и дополнительным релейным модулем можно регулировать его скорость.

В итоге был куплен такой модуль на два реле и. Немного переработалась схема!

Демо, с которого все началось

Часть с управлением кнопками я решил не делать: вентилятор стоит на балконе и включаю я его летом по жаре для прогона воздуха в квартиру, что вполне удобно дистанционно и ручное - просто не требуется.

Принцип работы трехскоростных вентиляторов

Всё до идиотизма просто: в моторе вместо одной обмотки, сделаны три разных, с разными параметрами. Подаем питание на первую - первая скорость, отключаем питание и подаем на вторую - вторая.

Механические кнопки на нем - тупо переключают подачу на разные обмотки, "выбивая" при нажатии ранее вжатую кнопку и размыкая ее контакты.

Всё, что нам надо сделать - электронно повторить этот принцип!

Отличия

Автор того видео поступил "тупо": три реле, три обмотки. Фаза подается на входы каждого из реле, выходы - на соответствующие обмотки. Нужно первую скорость - замкнули первое реле, отключили второе и третье, нужно третью - включили третье, отключили 1 и 2.

Минус - если случайно включить несколько обмоток сразу, то можно призвать "волшебный дым". Поэтому он сначала отключает ненужные, потом включает нужную обмотку, да еще и поставил на выходы "Интерлок" - это когда только один из группы может быть включен. В итоге вроде как защита от одновременного включения и есть, но. . Второй его "не то, чтобы косяк", это "не люблю движковый регулятор" - в итоге он сделал три "разных" вентилятора для системы, под каждую скорость свой. Ну, хозяин-барин, но если в ЕспХоум и HASSio есть вентилятор с регулировкой скорости - зачем нам проблемы лишние?!

Так что в моём варианте:

Sonoff своим реле включает-выключает вентилятор, а модуль реле - переключает скорости.
В системе он виден как трехскоростной вентилятор и Яндекс Алиса это вполне понимает.

Схематика

"Базовое" подключение. Контакт рядом с кнопкой выключения - "вход", на него от вилки заводится фаза, дальше - три выхода, уходящих к мотору. Тщательно отмечаем на проводах, где кто и отрезаем от выключателя.

Схема американца. Примерно как было, но вместо кнопок - реле.

Мой вариант. Сонофф выключает вентилятор, а дополнительные реле, т.к. они ПЕРЕКЛЮЧАЮЩИЕ - меняют скорость.

Для скорости 1 - реле 1 выключено, питание идет сразу на первую обмотку.

Для второй - первое включено, второе - выключено: питание идет ТОЛЬКО на вторую обмотку: с первой оно снялось, когда первое реле включилось, а с третьей - разные состояния второго реле.

Для третьей - включены первое и второе реле.

Подключение

Силовая часть:

Провода от вилки - заводим в СонОфф.
Выход соноффа земля - на "общий" к вентилятору.
Первую скорость в "нормально замкнуто" первого реле.
Вторую - в нормально замкнуто второго.
Третью - в нормально разомкнуто второго.
Выход фазы от Соноффа - на среднюю клемму первого реле.
Выход нормально разомкнуто первого реле на центральную второго.

Логическая часть:

3V3 -> VCC
RX -> IN2
TX -> IN1
GND -> GND

Тут все просто: я их шлейфом прокинул просто параллельно.

На реле хоть и написано, что от 5 вольт, но по факту - 3.3 ему за глаза хватает. Если нет - снимаем перемычку JD-VCC и на Соноффе снизу ищем выход пятивольтового стабилизатора. К нему припаиваемся и подаем с него на пин JD-VCC питание конкретно для реле.

Прошивка

Как залить прошивку - надеюсь объяснять не надо?

Заключение

Проверяем, добавляем в ХАССио, тестируем, собираем. Синхронизируем в Яндекс Алису.

Помимо стандартного "включи-выключи" в Алисе добавляется:

включи (поставь) предыдущую-следующую скорость;
включи низкую-среднюю-высокую скорость.

В теории - можно добавить индикацию, подключить кнопки, вроде есть модели, где есть включение "осцилляции" не рычагом, а приводом. Может даже и займусь потом.

Читайте также: