Автомат регулирования скорости вращения вентиляторов и контроля температуры в пяти точках

Ефимов Е.Е., студент Уфимского государственного колледжа радиоэлектроники

Хакимова Г.Г., научный руководитель, преподаватель Уфимского государственного колледжа радиоэлектроники

Компьютеры с каждым днем все больше и больше входят в жизнь людей по всему миру. Образ классического «белого ящика», большого и шумного, давно остался в прошлом. Множество пользователей, которые имеют собственный компьютер, все больше внимания обращают на борьбу с шумом, издаваемым системным блоком. Причина тому довольно проста: в развитом урбанистическом обществе часто приходится работать по ночам в то время, когда кто-то из соседей по комнате уже спит, или же держать компьютер включенным целые сутки и самому постоянно находиться возле него.

Большинство материнских плат позволяют осуществлять мониторинг только температуры процессора, в то время как температура остальных, не менее важных элементов, остаётся неизвестна. При неисправности системы охлаждения, при повышении частоты процессора, системной шины или тонкой настройке оперативной памяти некоторые компоненты системы могут перегреться и выйти из строя. Также бывают ситуации, когда система некоторое время не используется и температура её компонентов снижается, в этом случае можно снизить скорость вращения охлаждающих вентиляторов для снижения энергопотребления и уровня шума. Автомат регулирования скорости вращения вентиляторов и контроля температуры в пяти точках (рисунок 1) предназначен для автоматического плавного регулирования скорости вращения вентиляторов, позволяет контролировать температуру в пяти точках и выводить полученное значение температуры на двухстрочный знакосинтезирующий жидкокристаллический индикатор.

Рисунок 1 – Лицевая панель автомата регулирования скорости вращения

вентиляторов и контроля температуры в пяти точках

Рисунок 2 – Структурная схема автомата регулирования скорости

вращения вентиляторов и контроля температуры в пяти точках

Структурная схема автомата регулирования скорости вращения вентиляторов и контроля температуры в пяти точках (рисунок 2) состоит из следующих блоков:

- микроконтроллер предназначен для управления всеми блоками устройства;

- блок разъёмов подключения температурных датчиков представляет собой пять разъемов WF03. Служит для подключения температурных датчиков;

- тактовый генератор служит для генерации тактовой частоты (20МГц) для микроконтроллера;

- жидкокристаллический индикатор представляет собой знакосинтезирующий жидкокристаллический индикатор 16x2. Служит для отображения различной информации;

- блок управляющих кнопок служит для управления настройками устройства;

- конвертор сигналов RS-232 в ТТЛ предназначен для преобразования уровней сигналов RS-232 в ТТЛ-уровни. Используется при прошивке микроконтроллера;

- звуковой индикатор сигнализирует о критической температуре (устанавливается пользователем) на одном из датчиков;

- блок маломощных n-канальных МОП-транзисторов служит для более полного открывания мощных p-канальных МОП-транзисторов и исключения повреждения МК;

- блок мощных p-канальных МОП-транзисторов предназначен для изменения скорости вращения вентиляторов;

- блок разъёмов для подключения вентиляторов представляет собой пять разъёмов WF03. Служит для подключения вентиляторов.

Рисунок 3 – принципиальная схема автомата регулирования скорости вращения вентиляторов и контроля температуры в пяти точках.

На рисунке (3) предствалена принципиальная схема автомата регулирования скорости вращения вентиляторов и контроля температуры в пяти точках. Он собран на микроконтроллере фирмы Microchip PIC16F876 (DD1). В качестве датчиков температуры используются цифровые датчики DS18B20, подключаемые к разъёмам WF-3 (X1,...,X5). Микроконтроллер изменяет частоту вращения вентиляторов, используя широтно-импульсную модуляцию. В качестве ключей управления вентиляторами используются мощные p-канальные МОП-транзисторы IRF9Z34N (VT7,...,VT11). Для более полного открывания и исключения повреждения микроконтроллера выходные транзисторы подключены к микроконтроллеру через маломощные n-канальные МОП-транзисторы 2N7000 (VT2,...,VT7).

При подаче напряжения питания с блока питания компьютера через разъём THP-4MR (Х12) запускается тактовый генератор (ZQ1) и начинает работать программа микроконтроллера. Через секунду после включения происходит инициализация знакосинтезирующего жидкокристаллического индикатора DV-16230 (HG1). Для надежного запуска двигателей вентиляторов на выходах RB0,…,RB4 микроконтроллера выставляется высокий уровень, происходит запуск вентиляторов, подключаемых к разъёмам WF-3 (Х7,...,Х11), полным напряжением питания 12В. Затем на индикаторе появляется название устройства, в это время микроконтроллер дает команду на преобразование температурным датчикам и на индикаторе появляется значение измеренной температуры, затем микроконтроллер, исходя из измеренной температуры и значений максимальной температуры, вычисляет период широтно-импульсной модуляции и подает на соответствующий выход вычисленную последовательность импульсов. Устройство начинает работать в рабочем режиме. Если на одном из датчиков зафиксирована температура, превышающая «температуру тревоги», то срабатывает электромагнитный излучатель звука HCM1212X (HA1).

Кнопка SB1 - «Reset», служит для сброса микроконтроллера. Кнопки SB2,...,SB4 предназначены для настройки устройства. Кнопка SB2 отвечает за вход в меню (долгое нажатие) и перемещение по нему. Кнопками SB3 и SB4 производится увеличение и уменьшение отображаемого значения.

Микросхема MAX232CPE (DD2) является преобразователем уровней порта RS-232 (COM-порт) в ТТЛ уровни и обратно, и используется для внутрисхемного программирования микроконтроллера. Подключение устройства к COM-порту компьютера осуществляется с помощью разъема DRB9МА (Х6). THP-4MR(X12) – стандартный разъём питания.

Разработанный в данном дипломном проекте автомат регулирования скорости вращения вентиляторов и контроля температуры в пяти точках устанавливается в отсек 5,25² компьютера и позволяет автоматически плавно регулировать скорость вращения вентиляторов, а также контролировать температуру в пяти точках и выводить полученное значение температуры на двухстрочный знакосинтезирующий жидкокристаллический индикатор.