Устройство кулера компьютера.
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.
Итак, есть компьютер — значит есть и система охлаждения некоторых компонентов. В том числе и активная, которая подразумевает ряд приспособлений для принудительного теплоотвода. А значит, как минимум несколько шумящих вентиляторов в компьютере гарантировано. Какие типы вентиляторов обдува электронных компонентов бывают, вам известно по статье Кулер: основные понятия. Сейчас речь о его начинке.
Где можно обнаружить богатейший выбор вентиляторов для вашего компьютера или ноутбука? На АлиЭкспресс представлен самый широкий выбор кулеров, в том числе для любой видеокарты и одиночного одиночного радиатора. С таким выбором можно поставить под охлаждение ЛЮБОЕ устройство внутри ПК. Зачем переплачивать «продавалам», если всё то же самое можно приобрести прямо сейчас, лишь немного подождав? Убедитесь в этом сами прямо сейчас
Устройство кулера: разбираем.
Большинство вентиляторов поддаются демонтажу и ревизии. Снимем наклеенный шильдик со стороны проводов, открыв доступ к пластиковой/резиновой заглушке, которую и извлекаем:
Подцепим пластмассовое или металлическое полукольцо любым предметом с острым концом (нож канцелярский, часовая отвёртка с плоским шлицем и т.п.) и снимаем с вала. Взору открывается моторчик, работающий от постоянного тока по бесщёточному принципу. На пластиковой основе ротора с крыльчаткой по кругу вокруг вала закреплен цельнометаллический магнит, на статоре — магнитопровод на медной катушке. При подаче напряжения на статор вал кулера начинает вращаться. Номинал напряжения — 12 Вольт:
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
Некоторые из таких кулеров ещё выпускаются и с 4-х пиновым молекс-разъёмом, подразумевая возможность питаться напрямую от блока питания.
Устройство кулера 3-pin
Это — наиболее распространённый тип обдувальщика. Если с минусом и 12 вольтовым проводами вы знакомы, то здесь появляется третий, «тахо»-проводок. Он садится напрямую на ножку датчика, и схема принимает вид:
Да, в своё время это была настоящая инновация — отслеживать скорость оборотов машины. Пригодилась она и пользователям компьютеров. И вот здесь в цветности проводов начинается разнобой, в котором, впрочем, есть тенденции. Мне почти всегда встречались кулеры с такой цветностью проводов на разъёме:
Устройство кулера 4-pin
Самый модерновый вариант. Здесь скорость вращения можно не только считывать, но и изменять. Это делается при помощи импульса от материнской платы. Теоретически регулироваться могут все кулеры, но этот представитель способен в режиме реального времени возвращать информацию на тахогенератор (3-х штырьковый на это уже физически неспособен, так как датчик и контроллер сидят на одной ветке питания). Если вы пустите сигнал на датчик и тахо, они просто уйдут в параллель и процесс регулировки и считывания будет некорректным. Так что только 4 штырька под «отдельно стоящие» сигналы:
Распиновка коннекторов кулеров также может различаться:
Управляемый скоростью сигнал от материнской платы обычно 5 В имеет пульсирующий характер; иначе он садится на корпус.
Типы подшипников в корпусных вентиляторах
Содержание
Содержание
Активное охлаждение компонентов компьютера уже давно ни для кого не является новостью. Пользователи так сильно увлечены воздушными потоками, давлением внутри корпуса, что забывают о том, что не каждый вентилятор подходит на отведенную ему роль в полной мере. И не последнее значение в этом играет тип подшипника вентилятора.
Немного истории
Изначально подшипники выглядели совсем не так как сейчас. Как следует из названия, это то, во что упирается шип.
Простая конструкция за счет малого диаметра оси создает большое отношение плеч рычага и даже большой коэффициент трения не создает существенного противодействия вращению. А что бы износ был как можно меньше, в качестве подшипника используется более твердый материал. Сегодня такая конструкция встречается в механических часах.
Так или иначе прогресс взял свое, и современные конструкции уже более совершенны.
Подшипник скольжения
Традиционный спутник бюджетных вентиляторов. Внешне максимально простая конструкция, состоящая из латунной втулки и стального вала, но в своей работе не так уж и проста.
Небольшая разница в диаметре вала и втулки заполнена маслом. При вращении вала силы трения между валом и маслом нагнетают масло в место соприкосновения вала и втулки, создавая давление масляного клина. Если это давление будет достаточно большим, оно предотвращает контакт вала и втулки.
h — толщина слоя смазки, ω — угловая скорость вращения вала, d — диаметр вала, P — величина нагрузки, s —средний зазор, e — эксцентриситет
Как видно из рисунка слабым местом этого подшипника является то, что давление прилагается только с одной стороны вала — это не способствует гашению вибраций, а даже наоборот вызывает их при малой величине нагрузки.
По мере работы нагрев делает масло более жидким, что уменьшает давление масляного клина. Также нагрев способствует ускорению испарения масла и в итоге вал с втулкой начинает контактировать. При повышении окружающей температуры на 20 градусов срок эксплуатации такого подшипника снижается в 3 раза. То есть, для вентилятора с обычным подшипником скольжения наиболее удачным будет место с низкой температурой. А для уменьшения, микровибраций, которые изнашивают втулку и в итоге становятся слышимыми вибрациями нужна нагрузка на вал. Такие условия в сборке башенного типа актуальны только на фронтальной панели.
По мере усовершенствования этого типа подшипника появились самосмазывающиеся вариации, а также с винтовой нарезкой. Их особенностью является большее количество масла, доступное для смазки, а также некоторое подобие насоса за счет винтовых конструкций, обеспечивающее циркуляцию масла в любом положении.
Использование полиоксиметилена (POM) также идет на пользу. Этот материал частенько используют в редукторах дешевого электроинструмента. Но в данном случае это замена мягкой втулки из медного сплава, которая в редукторе рассыпалась бы моментально. Полимерный материал уменьшает коэффициент сухого трения и появление частиц с абразивными свойствами, которые в свою очередь ускоряют износ.
Все эти ухищрения не устраняют полностью недостатки конструкции подшипника скольжения, хотя и позволяют ему проработать несколько лет даже в неудачном положении. Наиболее живучим будет вентилятор, имеющий защиту IP6X. В нем применяется герметизирующая втулка для защиты от пыли, которая также мешает испаряться и вытекать маслу.
Гидродинамический подшипник
Считается вечным, ведь пока в нем есть масло, вал и втулка не могут соприкоснуться. Это обеспечивается особым профилем либо втулки, либо вала, обеспечивающих повышенное давление в некоторых участках. Обычно это встречные косые углубления на втулке. Их проще выполнить в мягком металле, не нарушая балансировки вала. Но на практике может встретиться все что угодно, щедро сдобренное маркетинговыми названиями.
Как видно по результатам моделирования, повышенное давление действует на вал со всех сторон. За счет этого вал меньше вибрирует и практически исключается контакт со втулкой. Но главная проблема подшипников скольжения — высыхание масла тут тоже присутствует. И добавляется еще одна: в лежачем положении масло, по мере высыхания, либо скопится в масляной камере (при этом некоторые конструкции исключают достаточное поступление масла за счет капиллярного эффекта), либо постепенно будет покидать подшипник через недостаточно герметичное уплотнение вала.
И ко всему этому еще добавляется очень большая восприимчивость к работе на низких оборотах. Давление масла зависит от оборотов, и если они будут недостаточны, то гидродинамический подшипник превращается в обычный подшипник скольжения. Недаром производители зачастую ограничивают нижнюю частоту вращения вентиляторов с гидродинамическими подшипниками в 600 оборотов в минуту. Но даже с таким ограничением пользователи отмечают появление посторонних звуков.
Подшипники с магнитным центрированием
Большая часть вентиляторов пользуется магнитной левитацией за счет притяжения постоянного магнита ротора и полюсов статора. Убедиться в наличии магнитной левитации просто — достаточно вдоль оси потолкать крыльчатку. Она свободно перемещается на некоторое расстояние и тут же возвращается. В вентиляторах с магнитным центрированием добавляют еще один магнит, придающий больше жесткости, и упор оси вала, который может быть выполнен как из пластика, так и из гидродинамического подшипника.
Дополнительная жесткость уменьшает вибрацию вала на низких оборотах и позволяет гидродинамическому подшипнику работать на любых оборотах и в любом положении.
Подшипник качения
Как можно понять из названия, принцип его работы основан на качении. Чем тверже материал, меньше шероховатость поверхности и точнее детали, тем дольше прослужит такой подшипник. Чем ниже рабочие обороты в подшипнике качения, тем дольше он проработает (даже в перерасчете на суммарное количество оборотов).
Ориентация в пространстве на работе никак не сказывается, поэтому вентиляторы на его основе можно применять в любой части сборки.
Но такой подшипник шумный, что делает его применение на низких оборотах бессмысленной затеей, и с течением времени создаваемый шум растет постепенно. Наиболее долговечная разновидность выполняется из керамики.
А самую тихую модификацию без сепаратора, в которой шарики не создают шума постукиванием друг о друга, скорее всего в компьютерных вентиляторах мы никогда и не увидим.
Заключение
Подшипники компьютерных вентиляторов имеют свои слабые и сильные стороны, учитывая которые можно избежать ускоренной поломки и бессмысленных трат.
Обычный подшипник скольжения дешевый, быстро выходит из строя, но на фронтальной панели может прослужить вполне долго.
Самосмазывающиеся подшипники, особенно с применением пластика (POM) и класса защиты IP6Х могут работать в любой части сборки, не уступая в долговечности другим типам.
Гидродинамический подшипник в самом простом исполнении даже капризнее чем обычный подшипник скольжения. Оптимальным будет использование на оборотах, близких к максимальным, если избегать «лежачего» положения.
Магнитное центрирование позволяет гидродинамическим подшипникам работать в любом положении и оборотах.
Подшипник качения самый надежный, но шумный. Зачастую заранее предупреждает о своей грядущей поломке повышенным шумом, что позволяет избежать внезапной остановки.
Как устроена кухонная вытяжка
Содержание
Содержание
Воздух на кухне является самым загрязненным во всей квартире. При приготовлении пищи выделяются различные продукты горения, которые не только не лучшим образом сказываются на здоровье человека, но и, осаждаясь на кухонных поверхностях, портят их внешний вид. Вытяжка призвана устранить загрязнение воздуха. Для этого в ее арсенале есть несколько важных компонентов. В материале разберем, каких именно.
Режимы работы кухонной вытяжки
Существуют два принципиально разных режима работы кухонной вытяжки: отвода воздуха и рециркуляции. При работе устройства в режиме отвода воздуха, весь грязный воздух удаляется из кухни через стационарный вентиляционный канал.
Режим отвода воздуха считается самым эффективным, поскольку в нем вытяжка показывает свою максимальную производительность, обеспечивая практически 100 % удаление продуктов горения и запахов готовки.
В режиме рециркуляции, грязный воздух не удаляется из помещения, поскольку вытяжка не подключена к вентиляционному каналу, а проходит очистку в угольном фильтре и возвращается обратно в объем кухни.
Принцип действия вытяжки
Принцип действия устройства довольно прост. Рассмотрим его на примере вытяжки, работающей в режиме рециркуляции. Всасывающий вентилятор (за высокую производительность его еще называют турбиной) производит забор загрязненного воздуха во внутреннюю полость вытяжки. Первой преградой на его пути выступает сетчатый фильтр. На нем происходит очистка воздушных масс от жировых паров и пыли. Происходит так называемая грубая очистка, основная цель которой — защита внутренних компонентов от жировых отложений. Далее воздух пропускается через угольный фильтр, где очищается от запахов (газов, содержащих микроскопические частички продуктов) и копоти, после чего возвращается обратно в помещение.
В системах, подключаемых к стационарной вентиляции, угольный фильтр не устанавливается, поскольку в нем нет нужды. Воздушные массы сразу же удаляются за пределы помещения.
Вытяжка, не подключенная к вентиляции, менее производительна, поскольку на пути воздуха появляется дополнительное препятствие в виде угольного фильтра.
Устройство вытяжки
В состав вытяжного зонта, а именно так правильно называется кухонная вытяжка, входит не так уж много компонентов. Общее устройство аппарата представлено на рисунке.
Далее рассмотрим назначение и принцип работы каждого из них.
Вентилятор
Вентилятор, иначе именуемый турбиной, является основным элементом любой вытяжки, можно сказать ее «сердцем». Он состоит из электродвигателя с надетой на его ось крыльчаткой. Лопасти последней и обеспечивают принудительную циркуляцию воздуха в помещении. По своему устройству турбины бывают осевые:
Основное отличие типов вентиляторов — это расположение оси двигателя относительно вектора движения воздушного потока. У турбин осевого типа они совпадают, у тангенциальных — расположены перпендикулярно по отношению друг к другу. Суть работы устройства от этого не меняется, поскольку, как в одном, так и во втором случае, вентилятор обеспечивает принудительную циркуляцию воздуха. Использование различных по своему строению турбин — это скорее вопрос компоновки вытяжки и рационального использования ее внутреннего пространства.
Некоторые модели имеют в своей конструкции два вентилятора, включенных параллельно.
Такое техническое решение применено для снижения шумовой нагрузки, поскольку две маломощных турбины производят меньшее количество шума, нежели одна мощная.
Для минимизации возникающих в процессе работа электродвигателя вибраций, вентилятор крепится к корпусу через резиновые демпфирующие вставки.
Основной параметр турбины — ее производительность. Т.е. объем воздуха, который она пропускает через себя в течение часа. Производительность вентилятора может варьироваться в пределах от 250 до 1000 м 3 /ч. Этот параметр важен при выборе устройства, поскольку для больших помещений нужна высокая производительность. В противном случае воздух будет слабо циркулировать, и также слабо очищаться. Это нужно четко понимать при выборе вытяжки для рециркуляции воздуха в помещении. В случае работы в режиме рециркуляции — производительность является определяющим значением! Воздух очищается быстрей и эффективней.
С моделями, работа которых предполагается в режиме отвода воздуха, дела обстоят иначе. При выборе такой модели следует учитывать пропускную способность стационарного вентиляционного канала, которая зависит от его сечения и длины. Может получиться так, что производительность вытяжки окажется избыточной, но вентилятор все равно не сможет прокачать расчетный объем воздуха через вентканал малого сечения.
Как правило, пропускная способность вентиляционных каналов в типовых домостроениях редко превышает 250 м 3 /ч.
Исходя из этого, при использовании вытяжки с подключением к стационарной вентиляции, не стоит «гнаться» за высоким значением производительности.
Панель управления
С панели производится управление устройством: изменение скорости вращения вентилятора, включение дополнительного освещения и других функций. Для удобства пользователя она всегда располагается на видном месте, содержит простые и понятные обозначения, позволяющие изменять режимы работы вытяжки.
Существуют следующие типы панелей управления:
Разобраться в управлении можно даже не прибегая к инструкции по эксплуатации.
В некоторых моделях с электронной или сенсорной панелью управления реализована функция включения таймера. Она позволяет пользователю, по завершению готовки заняться другими делами, в то время как вытяжка продолжит очистку воздуха в помещении. Устройство выключится автоматически спустя заданное время. Контролировать его при этом не нужно.
Система фильтрации
Основным элементом системы является сетчатый фильтр, установленный на входном отверстии устройства. Его задача — защита внутренних элементов от жира и пыли. Физически фильтр представляет собой пластину из анодированного алюминия или нержавеющей стали, имеющей сетчатую структуру.
При прохождении грязного воздуха сквозь фильтр, масляные пары и пыль задерживаются ячейками сетки.
В вытяжках, возвращающих воздух обратно в помещение, дополнительно установлен угольный фильтр, который можно назвать фильтром тонкой очистки. Его основное предназначение — очистка воздушных масс от продуктов горения и запахов.
Основу фильтра составляет активированный уголь — специальный сорбент (вещество, избирательно поглощающее из окружающей среды загрязнения), имеющий развитую пористую структуру. Активированный уголь — газопроницаемый материал. Именно благодаря этой особенности происходит очистка воздуха. Загрязнители, содержащиеся в воздухе, задерживаются в порах угля вследствие химических реакций, научным языком называемых хемосорбцией.
Эти реакции носят необратимый характер, поэтому рано или поздно все поры угольного фильтра оказываются заполненными загрязнителями и фильтр перестает выполнять свои функции.
Фильтр может удерживать в своих порах такое количество загрязнителя, масса которого в пять раз превышает вес использованного в фильтрующем элементе угля.
Как правило, угольный фильтр устанавливается в торцевой части вентилятора.
Система фильтрации вытяжки — ее ахиллесова пята, поскольку загрязненные фильтры являются довольно сложным препятствием для прохождения воздушных масс. Сетчатый фильтр нужно регулярно чистить, а угольный — заменять новым. О том, как ухаживать за вытяжкой, рассказано в материале блога DNS.
Освещение
Все модели вытяжек имеют дополнительный функционал, а именно освещение рабочей зоны плиты, что существенно повышает комфорт пользователя при приготовлении пищи. Для этого в корпус вытяжки вмонтировано несколько светильников.
Включение дополнительного света производится с панели управления устройством.
В качестве источников света могут быть использованы лампы накаливания, галогенные или светодиодные светильники.
От их типа зависит качество освещения варочной поверхности и частота замены ламп. Светодиодные лампы служат в разы дольше.
Корпус
Все перечисленные выше компоненты заключены в корпусе вытяжки. Он является основой для их крепления. Самым тяжелым элементом является вентилятор, поэтому корпус должен обладать достаточной жесткостью. Из этих соображений корпуса вытяжек изготавливают из листовой стали или прочного пластика.
Что касается формы вытяжки, то наиболее распространены следующие типы исполнения корпуса:
Плоские и купольные вытяжки могут быть изготовлены для встраивания в мебель или для крепления на стене. От типа исполнения зависит тип материала, используемого для изготовления наружных панелей. Встраиваемые модели, как правило, изготавливаются из окрашенной листовой стали. Эстетика тут неважна, поскольку корпус вытяжки скрыт за элементами мебели.
Другое дело вытяжки наружного исполнения. Они всегда на виду и эстетическая составляющая важна не меньше, чем их функциональные возможности. Такие вытяжки всегда на виду, поэтому своим внешним видом должны дополнять интерьер кухни и украшать его. Для этих целей, при изготовлении фасадных поверхностей используют закаленное стекло или нержавеющую сталь. Оба покрытия имеют отменный внешний вид и за ними довольно легко ухаживать.
Модели нижнего ценового сегмента, как правило, изготовлены из стали, окрашенной эмалью. Такое покрытие, при должном уходе, способно прослужить так же долго, но все же, оно в большей степени подвержено порче, проявляемой в появлении царапин и сколов, и поэтому менее долговечно.
Итоги
Как видно, устройство кухонной вытяжки довольно простое, но это никак не умаляет ее достоинств. Наличие на кухне эффективной вытяжки не только избавит помещение от посторонних запахов и обеспечит домочадцев чистым воздухом, но и придаст рабочей зоне кухни законченный вид.
