Regolazione in over & downVolt delle ventole

Complichiamo leggermente le cose con un po di calcoli, diminuiamo il voltaggio applicando un RESISTORE in serie ad uno dei 2 fili di alimentazione della medesima.
Il vantaggio rispetto ai circuiti a diodi è che possiamo ottenere il voltaggio desiderato con un solo componente col costo di sole 2-300 lire. Per ottenere il valore del resistore e la sua potenza ci occorre fare qualche semplice calcolo con la legge di ohm.
I dati in nostro posesso solitamente sono:

• Tensione alimentazione 12 volt
• potenza della ventola in W (sempre riportata sulla targhetta)
• Volt che vogliamo far cadere sul resistore

Esempio: Vogliamo alimentare a 9 volt una ventola da 2w alimentata normalmente a 12 volt, quale valore di resistenza e che potenza questa dovrà avere ?
Utilizzando le formule sopracitate facciamo i seguenti calcoli:

1. Ricerca Ohm ventola:....................................... (12v x 12v) : 2w = 72 ohm
2. Ricerca mA ventola: ........................................ (12v : 72ohm) x 1000 = 166 mA
3. Ricerca resistenza da applicare: ........................ (3vcaduta : 166mA) x 1000 = 18 ohm
4. Ricerca della potenza del resistore da impiegare: (3vcaduta x 166mA) : 1000 = 0.498 W (consiglio di raddoppiare tale valore)

Ricordate che i valori dichiarati dai costruttori non coincidono quasi mai con quanto rilevato, ad esempio le mie Sunon da 2 W che dovrebbero assorbire 166 mA come da calcoli, in realtà ne assorbono 190, quindi se fate i calcoli teoricamente e senza uno strumento potreste ritrovarvi con valori di voltaggio diversi da quelli desiderati, comunque mai oltre il 15 %.
Consiglio a tutti di raddoppiare almeno la potenza della resistenza per fare in modo che questa scaldi di meno. La resistenza si puo applicare sia sul ramo positivo che su quello negativo. Anche in queso caso come per lo schema a diodi possiamo applicare valori diversi di resistenza con un commutatore in modo da avere diversi valori di voltaggio.
Se volessimo ulteriormente raffinare il circuito, potremmo impiegare al posto della resistenza un POTENZIOMETRO lineare a filo da almeno 2-3 w, componente difficilmente reperibile poichè obsoleto, ma ancora disponibile in occasione di fiere o presso grandi rivenditori di materiale elettronico. Il valore di tale potenziometro dovrebbe risultare tale da permetterci di spaziare la nostra regolazione fra un minimo da noi deciso ed un massimo che è sempre di 12 volt. Se come nell'esempio precedente applicassimo un potenziometro da 18 ohm potremmo avere tutti i valori di tensione compresi fra 9 e 12 volt. Se vi capitasse di acquistarne uno, prevedete, siccome il costo puo aggirarsi fra le 5 e le 10.000 lire, di prenderlo di potenza superiore in modo da pilotare magari 2 ventole, ma ricordate che in questo caso dovete rifare i calcoli con la somma delle potenze delle singole ventole applicate e del voltaggio minimo desiderato quindi alla fine il valore di tale potenziometro e della sua potenza deve essere determinato tramite qualche calcolo. Probabilmente poi non troverete sul mercato il valore che a voi serve ma solo valori standard in produzione, per portare il medesimo al vostro valore dovrete applicare una resistenza in parallelo al medesimo di adeguate caratteristiche, secondo lo schema seguente:

alla fine quindi si consiglia tale circuito a chi avesse per caso gia disponibile in casa un potenziometro adatto allo scopo.

Con questa tipologia di regolazione entriamo nella fascia dei variatori un po piu sofisticati. Tali schemi andrebbero montati su un circuito stampato, ma nulla ci vieta un montaggio su basi preforate e/o un montaggio volante. Il presente è un circuito a variazione continua, in grado di sopportare anche notevoli potenze. Viene realizzato con un TRANSISTOR di tipo npn facente la funzione di resistenza variabile comandata da potenziometro, quindi potremo variare a piacere la velocità delle ventole entro un ampio campo, anche se il consiglio è quello di non esagerare perchè potremmo andare incontro a situazioni di mancato avvio delle ventole quando esageriamo nel portare troppo in basso le tensioni minime. Il circuito è molto semplice ed e formato da 5 componenti come visibile nello schema. Unico componente da variare è la resistenza R1 che deve essere da 6800 ohm per potenze della ventola fino a 2w e da 10.000 ohm da 2 a 4w. Al transistor va applicato un piccolo radiatore onde evitare il suo surriscaldamento specialmente se si attaccano più ventole al circuito. Sarebbe possibile pilotare anche molte ventole, variando opportunamente il radiatore al transistor e la resistenza R1, tuttavia consiglio di attaccarne al massimo 2, altrimenti poi occorre ricalcolare i vari valori dei componenti. Ricordare di isolare il corpo del transistor dal dissipatore o in alternativa di fare in modo che esso non tocchi il case, onde evitare pericolosi cortocircuiti. Evitate assolutamente di usare il case come radiatore !!! L'unico difetto del circuito è una perdita di 0.6 volt alla massima velocità, fatto determinato dalla presenza del transistor, quindi la max velocità ottenibile dal circuito sarà di 11,4 volt con alimentazione a 12 volt.

ATTENZIONE il disegno dello stampato si deve considerare come visto dal lato rame e quindi da sotto, e come tale va disegnato su basetta, i componenti come li vedete sono visti in trasparenza e si trovano dall'altro lato. Occorre fare molta attenzine al momento del montaggio dei componenti, i condensatori ed i transistor sono componenti polarizzati, quindi se montati male possono esplodere. rispettiamone scrupolosamente le polarità di montaggio. Chi ha problemi nel distinguere le polarità e le piedinature può consultare QUI' tutti i dettagli dei vari componenti necessari a tutti gli schemi di questa pagina

Siamo giunti ad un circuito piuttosto interessante, in quanto una volta realizzato e tarato permetterà di variare automaticamente la velocità di rotazione delle ventole in base alla temperatura presente nel PC o nella zona da esso controllata. Otterremo così una proporzionale riduzione di rumore a seconda delle condizioni ambientali o da noi impostate, con la certezza che quando serve piu aria il circuito provvederà automaticamente ad aumentare il voltaggio alle ventole. Lo schema è semplicissimo e di facile realizzazione, il suo costo può aggirarsi fra le 5-8000 lire. Ricordiamo di applicare un radiatore sul corpo del transistor, non ne occorre uno di grandi dimensioni, ma basta anche piu piccolo di quello in figura. Durante le prove io non ho usato mai radiatori su di esso e non ho mai rilevato temperature da renderlo intoccabile. I transistor non temono la temperatura piu di tanto, succede spesso che in un circuito funzionante si arrivi alla fusione del loro stagno (230 gradi) senza che questi si brucino.
Ecco dunque lo schema:

Il componente NTC è un componente che varia la sua resistenza in base alla temperatura, sfruttando questa caratteristica possimo ottenere un circuito che permette di far variare la velocità delle ventole in base alla temperatura. 10.000 ohm dovrebbe essere il suo valore alla temperatura di 25 gradi, ma se le provate a misurare probabilmente non rileverete questi valori esatti, non preoccupatevi poichè gli altri componenti del circuito sono in grado di compensare anche la piu sregolata delle sonde. Il componente NTC utilizzato si presenta con le dimensioni di un cerino, e per chi ne dispone è possibile impiegare anche quelle sonde in dotazione alle schede madri Asus - Abit, le quali hanno lo stesso valore ma sono molto sottili e più pratiche probabilmente (anche se il loro costo medio si aggira sulle 10.000 lire).
Se qualcuno poi avesse la fortuna di trovare qualche vecchia NTC della potenza di qualche W (sono fatte come un bullone esagonale da 8-10 mm) e del valore di una trentina di ohm, possono adoperare unicamente questo componente per fare variare la velocità delle ventole. Questo è infatti il metodo normalmente usato negli alimentatori ATX economici che utilizzano la regolazione di velocità della propria ventola.
Montate il circuito con attenzione per la polarità ed il verso dei componenti quali condensatori e transistor. Fate un giretto a questa pagina se non ricordate tutto quanto.
Una volta concluso il circuito attachiamolo ai 12 volt e provvediamo alla regolazione del trimmer V1. Con un cacciavite cerchiamo quel punto in cui sentiamo che la ventola varia di giri, poi regoliamo il trim per il voltaggio da noi desiderato alla temperatura presente al momento, se per esempio tariamo il circuito con 30 gradi di temperatura potremmo settare il voltaggio di uscita a circa 11 volt, in modo che se la temperatura sale le ventole andranno al loro massimo (11.7 - 11.8 volt), mentre quando andremo verso l'inverno le ventole rallenteranno fino a circa 6 volt. La taratura comunque non è immediata e richiede qualche ritocco per avere il massimo utilizzo del circuito. Ricordare di isolare il corpo del transistor dal dissipatore o in alternativa di fare in modo che esso non tocchi il case, onde evitare pericolosi cortocircuiti. Evitate assolutamente di usare il case come radiatore !!! Ricordo inoltre che il componente NTC non è eccezzionalmente lineare, e la tipologia del circuito accentua tale caratteristica, quindi non aspettatevi di ottenere variazioni costanti e lineari del rapporto temperatura / tensione. Del resto non si puo pretendere di più da un circuito da 5 - 8.000 lire, sapendo che una sola sonda dedicata e lineare costa circa 20.000 lire.

Quello che si propone ora è un circuito un po più sofisticato e oserei dire ottimale per il rapporto prezzo prestazioni. Infatti con una spesa di circa 10.000 lire possiamo ricavare un sistema di controllo preciso e personalizzabile a piacere. Si tratta sempre di un circuito che autoregola la velocità delle ventole in base alle temperature presenti. La sua caratteristica principale è una buona linearità di risposta ed un'ampia possibilità di escursione della tensione, non ultima la possibilità di personalizzare la risposta e il rapporto di variazione grado/volt.

Per la sua realizzazione seguire lo schema elettrico e quello pratico di montaggio realizzando un circuito stampato come da figura proporzionato ai componenti. E' possibile montare il circuito anche su piastre preforate seguendo lo stesso layout dello stampato, ricordandosi però che il disegno mostrato è da considerarsi "VISTO DA SOTTO", ovvero dal lato rame, in pratica i componenti è come se fossero dall'altra parte e visti in trasparenza. Si raccomanda di non invertire la polarità dei condensatori, dell'integrato (consigliabile montarlo su zoccolo) altrimenti faranno una bella botta all'accensione. Anche il transistor ha una piedinatura da rispettare. I suoi terminali visti da di fronte, col lato plastico verso se stessi sono: B C E. Applicare un piccolo radiatore sul corpo del transistor (basta un piccolo pezzo di alluminio di 2cm x 2 cm) dal lato della parte metallica. Pe qualsiasi dubbio sulle piedinature dei componenti dare un'occhiata QUI' Una volta montato e controllato il circuito, alimentare il medesimo ed attaccare una ventola agli appositi terminali di uscita. In questo momento non essendo tarato il circuito, la ventola potrebbe partire al massimo della velocità opure non muoversi. Iniziamo a girare con un cacciavite la vite di regolazione del V 1 (trimmer da 20 giri) fino a che non otteniamo delle variazioni nella velocità di rotazione. Portiamo il voltaggio della ventola a circa 6 volt con temperature ambiente di circa 20°, 8 volt con temperature ambiente di circa 25°, 10 volt con temperature ambiente di circa 30°. Prendiamo quindi in mano e stringiamo la sonda notando una accelerazione della ventola. La miglior taratura avviene a temperature di 20 gradi, ma se costruiamo il tutto in agosto tariamolo al meglio e poi interverremo l'inverno prossimo per un miglior settaggio. L'accelerazione, ovvero la curva di risposta dell'accelerazione in base alla velocità dipende dal componente R2, nel circuito è stato impiegato un valore penso ottimale, ma se volete una variazione più o meno accentuata potete sostituire la resistenza con i seguenti valori:
R2 valore standard 27.000 ohm
R2 33.000-39.000 ohm per un raggiungimento della max velocità con meno differenza di temperatura (le ventole partono al minimo valore di voltaggio settato e in una variazione di pochi gradi arrivano al massimo)
R2 22.000 - 18.000 - 15.000 ohm o per un raggiungimento della max velocità con molta differenza di temperatura (le ventole partono al minimo valore di voltaggio settato e in una variazione di molti gradi arrivano al massimo)
In pratica il consiglio è di comprare tutti questi valori e di provarli sul circuito per adattarlo alle proprie esigenze, il loro costo è di lire 50-100 cadauno. Potrei suggerire ai piu abili di sostituire tale R2 con una resistenza fissa da 10.000 ohm ed un trimmer da 47.000 ohm (denominiamolo V 2) per variare a piacere questa caratteristica del circuito, ricordiamo in caso di partire con una posizione mediana di questo nuovo trimmer, di tarare prima il V1 e solo in secondo luogo di agire sul V2. Il circuito è così tarato è pronto da inserire nel pc. La massima tensione ottenibile è di circa 11.5 - 11.7 volt con alimentazione di 12 volt (dovuto alla caduta di tensione del transistor), la minima dipende dal vostro settaggio con V1. Prestate attenzione al fatto che la ventola potrebbe non partire con un basso voltaggio, quindi fate delle prove di settaggio minimo con la vostra ventola. Consiglio variazioni fra 5.5 ed il max. NON posizionare la sonda NTC nelle immediate vicinanze o sul flusso diretto della ventola, ma almeno a 20 cm da essa ed in posizione riparata, in modo che essa capti la temperatura interna del case e non la temperatura dell'aria immessa dalla ventola stessa. Il circuito puo supportare anche 2 ventole previa ritaratura. Ricordare di isolare il corpo del transistor dal dissipatore o in alternativa di fare in modo che esso non tocchi il case, onde evitare pericolosi cortocircuiti. Evitate assolutamente di usare il case come radiatore !!! Buon lavoro e buona pace delle vostre orecchie.

Questo è lo schema piu complesso e costoso che vi presento, ma naturalmente anche il piu funzionale. Si rivolge a chi vuole il massimo delle prestazioni ed ama personalizzare la risposta del medesimo. Agendo su alcuni componenti è infatti possibile ottenere risposte diverse del circuito alle varie temperature di utilizzo.
Il circuito è l'evoluzione del precedente circuito 5 di cui impiega componenti simili. Quello che cambia è l'utilizzo di una sonda di elevata qualità per la parte rilevatrice della temperatura. Tale sonda si chiama LM35DZ ed è un circuito integrato di elevata precisione (0,25° di massimo errore) entro il campo di utilizzo fra 0 e 100°. Il suo costo si aggira intorno alle 8.000 lire e non è adatta per campi di temperature oltre quelli indicati. Essa dispone di 3 piedini come visibile in figura:

Alimentando tale sonda con una tensione compresa fra 5 e 15 volt

otteniamo dal suo pin centrale una tensione in millivolt equivalente alla temperatura, ovvero supponendo una temperatura del corpo della sonda di 25° otteniamo esattamente 250 mV rispetto a massa, quindi ecco anche per chi lo volesse fare un preciso termometro digitale (in unione ad un qualsiasi tester digitale) con sole 8.000 lire. Nel circuito la sonda rileva le temperature presenti nel case e pilota un circuito a guadagno impostabile (LM358), in questo modo possiamo ottenere una variazione a piacere del voltaggio della ventola rispetto alla temperatura. Potremmo impostare ad esempio di volere 5 volt a 20° ed impostare un aumento di 1 volt per ogni grado oppure di 1/2 volt ogni grado o una curva di risposta a noi piu congeniale. Come si ottiene tutto questo ? Intanto ecco lo schema:

Il componente R3 è quello che ci darà la sovramenzionata curva di risposta. Suggerisco ai più abili di sostituirla con un trimmer da 47 Kohm in modo da potersi sbizzarrire in tutti i modi possibili. Ai piu cauti consiglio di partire con 15.000 ohm, valore col quale si ottiene una variazione di 1volt/Grado circa. Valori più alti portano ad un rapporto V/Gradi maggiore e viceversa. Per R4 usiamo invece un valore di 2200 ohm per potenze fino a 2,5 w e di 1500 - 1000 ohm per valori superiori. Essendo il circuito molto sensibile e veloce nel reagire alle variazioni di temperatura, pur avendolo progettato e realizzato in piena estate , ho preferito presentarlo solo ora in ottobre per meglio testarlo. Ancora comunque sono possibili piccole variazioni che possono essere meglio testate solo quando la temperatura ambiente sarà intorno ai 15°, quindi ecco il motivo nel titolo "IN FASE DI SPERIMENTAZIONE". Se qualcuno vuole realizzarlo nel frattempo e collaborare alla sua messa a punto farebbe cosa molto gradita. Due esemplari sono in funzione da agosto ma devo trovare ancora la giusta taratura, una volta fissata la soglia minima non ci saranno comunque problemi. Aspetto con ansia l'inverno quindi !!!
Ecco lo stampato

Per la taratura occorre solo regolare il trimmer V1, direi con 5 volt per 15 gradi di temperatura ambiente. Per ora è tutto. Presto affinamenti.
PS la pista gialla è un ponticello da eseguire fra le piste.

Finora sono stati presentati tanti sistemi per ridurre le velocità delle ventole, ora un circuito che serve invece ad accelerarle. Molti overclokkers prelevano una tensione di 17 volt direttamente dall'alimentatore ATX del pc. Per ottenere questo valore di tensione occorre prelevare la tensione dal filo dei +12 volt del molex e da quello sul connettore ATX dei - 5 volt. La corrente prelevabile in questo modo non è elevata comunque, al massimo potremmo connettere una ventola sola e può pregiudicare la sicurezza dell'alimentatore stesso in quanto un eventuale corto della ventola o un suo sovraccarico possono portare ad una distruzione dei circuiti interni dell'alimentatore. Potremmo anche connettere un'altra ventola prelevando tensione dal + 5v del molex e dal -12v dell'ATX. Un sistema sicuramente migliore ed in grado di erogare circa 0.7 Ampere e quello di costruirsi il kit di Nuova elettronica recentemente pubblicato sulla rivista, il quale eroga una tensione regolabile che arriva fino a 18 volt. Costringere una ventola costruita per funzionare a 12 volt a lavorare a 15 - 18 volt puo portare ad una sua fine prenatura, ma visto il suo costo limitato in rapporto alla durata, è possibile sfruttarle in caso di bisogno senza pensarci troppo sopra. Anche io tempo fa realizzai un circuito capace di sviluppare 18 volt partendo dai 12 volt, allora mi serviva per far funzionare un carica batterie per modellismo, e mi fu utile per pilotare anche una valvola particolare di by-pass per modificare un motore turbodiesel. Ora quel circuito viene utile allo scopo in questione e ve lo presento. Esso è in grado di erogare 18 volt sotto un carico di 1 Ampere, e tensioni leggermente superiori a vuoto.

In pratica si tratta di un circuito duplicatore, che teoricamente dovrebbe fornire 24 volt ma che a causa delle perdite ne eroga 20 a vuoto e 18 sotto carico di un ampere. Possiamo utilizzarlo per pilotare quindi un carico massimo a piacere fino ad 1 ampere. Ricordate che a 18 volt una ventola assorbe il 33% in piu rispetto ai 12 volt, quindi una ventola che a 12 volt assorbe 2 w, a 18 volt assorbirà 3 w. La bobina del circuito serve a smorzare e a non sporcare la tensione dei 12 volt, e va autocostruita avvolgendo un centinaio di spire di filo da 0,4 in rame smaltato su un supporto in ferrite da 6 mm di diametro e 20 di lunghezza. Le dimensioni ed il numero delle spire non sono critiche, quindi cercate di farla nel modo suggerito se potete, altrimenti cercate di andargli vicino. Unica cosa da non fare è ometterla dal circuito comunque. Applicate un radiatore sul corpo dei transistor per dissipare il calore da essi prodotto. I corpi dei medesimi vanno isolati con la massima cura se il radiatore è lo stesso per entrambe i transistor, pena la distruzione del circuito. Evitate pure che il loro corpo tocchi il case. Non vi è nulla di difficile e di critico nel circuito, ed una volta ultimato funzionerà subito e senza tarature. Con esso potrete pilotare tutti i circuiti presentati sopra tranne quelli della variazione a transistor ed autovariazione a transistor, per il primo occorre ricalcolare i valori dei componenti, per il secondo non si otterrebbero buone prestazioni.

NOTA FINALE: esistono perfino software capaci di regolare la velocità delle ventole stesse in base alle nostre esigenze. Potete trovarne uno a questo indirizzo ma ho notato che non funziona su tutte le schede madri. Su alcuni negozi online stanno apparendo anche ventole con controller sulla medesima per regolare la velocità delle singole ventole a seconda delle necessità o impostazione, (era ora).

ATTENZIONE:
L'inserimento di uno qualsiasi dei circuiti in unione ad una ventola con tachimetrica, potrebbe provocare errori di lettura o anche il suo totale non funzionamento, questo dipende dal fatto che le masse ed i livelli di tensione vengono modificati ed il circuito sulla scheda madre potrebbe non essere piu in grado di rilevare gli impulsi tachimetrici nel modo corretto, come del resto avviene con i software appositi di regolazione delle ventole

Le modifiche trattate negli articoli possono provocare danni notevoli all'hardware e alla persona qualora chi le esegue non abbia una certa familiarità con l'elettricità, la meccanica, l'elettronica ecc.. ci si astenga quindi eventualmente dal metterle in pratica qualora non si abbia affinità con le materie predette. In ogni caso lo scrivente non si ritiene responsabile di eventuali danni provocati dai progetti e dal loro utilizzo a cose e/o persone.