בקר מאוורר מונע מעבד ומעבד GPU: 6 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:13

לאחרונה שידרגתי את כרטיס המסך שלי. לדגם GPU חדש יש TDP גבוה יותר מהמעבד שלי ומעבד GPU ישן, אז גם רציתי להתקין מאווררי מארז נוספים. למרבה הצער, ל- MOBO שלי יש רק 3 מחברי מאווררים עם בקרת מהירות, וניתן לחבר אותם רק למעבד או לטמפרטורת ערכת השבבים. החלטתי לתקן זאת, על ידי עיצוב בקר מאוורר PC משלי, הקורא מהירויות סל ד של מאווררים שכבר מותקנים (גם אלה המחוברים ל- MOBO ומונעים על ידי טמפ 'המעבד וגם אלה שמצננים את GPU) ויש לו שני ערוצי פלט. ערוץ A משתמש במהירות של מאווררים ומאווררים המקושרים לטמפרטורה כאחד כדי להניע מאווררי פלט 3 פינים במהירות משתנה. ערוץ B מרגיש רק מהירות מאווררי GPU ומעגל הפלט שלו משתמש בטרנזיסטור נוסף המאפשר להשיג מהירות מאווררות נמוכה יותר המונעת על ידו (הוא עובד היטב עם כרטיס מסך חצי פסיבי).

קריאת מהירות מאווררים אחרים לדעתי היא קלה וזולה יותר מהתקנת בדיקות טמפרטורה נוספות ממש ליד מעבדים המכוסים בגופי קירור (זה בעצם דורש חיבור חוטי טכומטר של מאווררים ישירות לסיכת מיקרו -בקר).

חלק משיטות השליטה במהירויות המאווררים מתוארות כאן. החלטתי להשתמש ב- PWM בתדירות נמוכה, אך עם מעט שינויים בשיטה המתוארת במאמר. ראשית, לכל ערוץ יש 6 דיודות המחוברות בסדרה, שניתן להשתמש בהן להפחתת מתח המניע מאוורר ב- 4-5V. במערך זה, רמות מתח PWM הן ~ 8V - 12V ו- 0V - ~ 8V (לא זמינות בערוץ A) במקום 0V - 12V. זה מפחית מאוד את הרעש שמפיק המאוורר. טריק נוסף שהשתמשתי בו כדי להפוך את המאוורר נשלט בצורה יותר שקטה מתואר כאן. הטריק הזה דורש התקנת מעגל RC בין פלט המיקרו -שער לשער של MOSFET שהשתמשתי בו כדי להחליף את רמות המתח של המאוורר. זה מפחית את קצב ההנמכה של האות השולט ב- MOSFET, ובכך הופך את הטלטול הזוויתי של המאוורר במהלך שינוי רמת המתח פחות בולט, חותך רעידות וקפיצות מתח.

אספקה

חלקים וחומרים:

• ATtiny13 או ATtiny13A במארז 8-PDIP
• שקע DIP 8 פינים
• טרנזיסטור 3x IRF530
• דיודה 12x 1N4007 (כל דיודה 1A אחרת עם ירידת מתח של סביב 0.7V אמורה לעבוד)
• קבלים אלקטרוליטיים רדיאליים 220uF/25V
• קבל אלקטרוליטי רדיאלי 10uF/16V
• קבלים דיסק קרמיים 5x 100nF
• נגד 0.25W 10k
• נגד 22k 0.25W
• נגד 1x 1k 0.25W
• כפתור מתג מישוש 6x6 מ"מ
• כותרת סיכה גברית ישרה 2 פינים 2.54 מ"מ
• מחבר מאוורר זכר 4x 3 פינים (Molex 2510), לחילופין, אתה יכול להשתמש בכותרות סיכה רגילות אם תרצה (עשיתי את זה), אבל אז אתה צריך להיות זהיר במיוחד בעת חיבור מאווררים, ומחברים נקביים של אותם מאווררים יהיו מצורף פחות מאובטח
• מחבר מולקס בעל 4 פינים, דיור נקבה/סיכות זכר (AMP MATE-N-LOK 1-480424-0 מחבר מתח), השתמשתי באחד שהיה חלק ממולקס זכר למתאם נקבה 2x SATA יחד עם כמה MOBO ישן
• 2x כבלי מגשר עם מחברים נקביים בגודל 2.54 מ"מ (או בתי מחברים + סיכות + חוטים), הם ימולחמו לחוטי טכומטר של מאווררי הקלט (או ישירות למחברים שלהם במחשבי PCB)
• לוח מראש (50 מ"מ על 70 מ"מ, מערך 18 x 24 חורים), לחלופין, אתה יכול לחרוט בעצמך לוח מחופה בנחושת ולקדוח חורים
• כמה חתיכות חוט
• סרט בידוד
• סרט נייר אלומיניום (אם אתה מחבר מחבר לתבנית האחורית של GPU, ראה שלב 5)
• עיתון

כלים:

• חותך אלכסוני
• צְבָת
• מברג שטוח
• סכין שירות
• מולטימטר
• תחנת הלחמה
• לְרַתֵך
• מתכנת AVR (מתכנת עצמאי כמו USBasp או שאתה יכול להשתמש ב- ArduinoISP
• כבלי קרש ומגשרים שישמשו לתכנת מיקרו -בקר מחוץ ל- PCB (או כל כלי אחר שיכול להשיג מטרה זו)

שלב 1: כתב ויתור

בניית מכשיר זה דורשת שימוש בכלים מסוכנים למדי ועלולה לגרום נזק או נזק לרכוש. חלק מהשלבים הנדרשים עשויים לבטל אחריות על החומרה שלך או אפילו לפגוע בה כאשר היא מתבצעת בצורה לא נכונה. אתה בונה ומשתמש במכשיר המתואר על אחריותך בלבד

שלב 2: כיצד פועלת בקרת המאווררים

ערוץ A משתמש בשתי כניסות. לכל אחת מכניסות ערוץ A יש רמה המשויכת אליה, אפשר לקרוא לרמות האלה A0 ו- A1. כברירת מחדל שתי רמות אלה הן 0. לשתי התשומות יש ערכי סף סל ד המשויכים אליהם (3 ספים לכל קלט). כאשר הסף הראשון מושג, A0 או A1 עולים ל -1, כאשר השני עולה ל -2, והסף השלישי קובע את אחת מרמות הקלט ל- 3. מאוחר יותר A0 ו- A1 משולבים (פשוט מחברים יחד ומונעים משימוש בערך גבוה יותר. יותר מ 3), מה שהופך את הפלט הראשי של ערוץ A למספר רמות בטווח 0-3. מספר זה משמש לשליטה על מהירות מאווררי הפלט, 0 פירושו שהם מופעלים על ידי 7-8V (מחזור עבודה של 0%). רמות תפוקה גבוהות יותר פירושן שהמאוורר מופעל מ- 12V מלא במשך 33%, 66% או 100% ממחזור של 100ms או 33ms (זה תלוי בתדר שנבחר).

לערוץ B יש רק קלט אחד (B1, פיזית הוא משותף עם ערוץ A [סיכת PB1]). ישנן שש רמות B1 אפשריות (1-6), רמת ברירת המחדל היא 1. קיימים חמישה ערכי סף, המסוגלים להגדיל את B1. B1 משמש כרמת הפלט הראשית של ערוץ B. כאשר הוא 1, 7-8V מניע את מאווררי הפלט למשך 33% מזמן המחזור במחזור אחד, בשני ל- 66%, בשאר הזמן החשמל מנותק. רמה 2 פירושה ש -66% מכל מחזור הוא 7-8V, מנוחה 0V. רמה 3 פירושה כי 7-8V מופעל ללא הרף. רמות 4-6 פירושן שהמאוורר מופעל מ- 12V מלא במשך 33%, 66% או 100% מהמחזור, בשאר הזמן המתח הוא 7-8V.

תדירות בקרת PWM זו כברירת מחדל היא 10Hz. ניתן להגדיל אותו ל -30 הרץ על ידי סגירת סיכות מגשר J7.

כאשר מגיעים לסף גבוה יותר, רמות A0, A1 ו- B1 עולות באופן מיידי. כאשר RPMs יורד עם זאת, הרמה מוחזקת למשך 200ms והיא עשויה לרדת רק ב- 1 ל -200ms. זה כדי למנוע שינויים מהירים של רמות אלה כאשר סל ד מאוורר הקלט קרוב מאוד לסף.

שלב 3: הלחמה של רכיבים אלקטרוניים

הלחם את כל הרכיבים האלקטרוניים ללוח המקדים (למעט Attiny13, הוא יוכנס מאוחר יותר לשקע). השתמש בחוטי נחושת (אלה בקוטר 0.5 מ מ מכבל UTP צריכים להיות מושלמים) כדי ליצור חיבורים חשמליים בין רכיבים. אם אתה מתקשה לדחוף חוטים גדולים היוצאים ממחבר מולקס (AMP MATE-N-LOK), תוכל לקדוח להם חורים גדולים יותר. אם אינך רוצה להשתמש במקדח אתה תמיד יכול לסובב בורג מספר פעמים בתוך חורים קטנים של משטח. וודא כי חוטים אינם גורמים לקצרים.

אם אתה מעדיף להכין PCB משלך אני מספק גם קבצי.svg (מידות הלוח 53.34x63.50mm) ו-.pdf (גודל עמוד A4, בתוך ארכיון.zip). לוח בעל חיפוי נחושת חד צדדי אמור להספיק, שכן יש רק חיבור אחד בצד הקדמי (ניתן לבצע אותו באמצעות חוט), כך שקבצים בצד הקדמי מסופקים עיקריים כך שניתן לזהות חיבור זה.

אני ממליץ בחום לכסות את ה- PCB בחומרים מבודדים שימנעו מקצרים קצרים. השתמשתי בכמה שכבות של נייר רגיל המוחזקות לקצוות ה- PCB על ידי כמה רצועות של סרט בידוד.

שלב 4: תכנות מיקרו -בקר ATtiny

התוכנית הפועלת על ה- MCU מכילה מספר ספים קשים של מהירות סל"ד מאווררי קלט. ספים אלה ממוקמים בתחילת הקובץ fan_controller.c. קו המכיל סף ראשון, שאחראי להגברת מעט הפלט של ערוץ A בתגובה למאוורר input_0 העולה על 450 סל"ד, נראה כך:

#הגדר A0_SPEED_0 3 // 450 סל ד

אם אתה רוצה לשנות את ערך הסף לאלף הופעות של סף, עליך להחליף את מספר 3 במשהו אחר. הגדלת מספר זה ב -1 תשנה את הסף ב -150 סל ד.

דבר נוסף שתרצה לשנות הוא ירידה בעיכוב ברמת הפלט. עיכוב זה מונע שינויים מהירים ברמת הפלט כאשר סל ד מאוורר הקלט קרוב מאוד לסף. ישנם 3 קווים השולטים על זה (מכיוון שערוץ A משתמש ב -2 כניסות וערוץ B משתמש ב -1) והראשון מהם נראה כך:

אם (channel_A0_lower_rpm_cycles> 2) {

הגדלת מספר 2 תגביר את העיכוב הזה. העיכוב נספר במחזורי 100ms.

כדי לאסוף קוד מקור ולאחר מכן לתכנת שבב תזדקק לתוכנה כלשהי. בהפצת לינוקס מבוססת דביאן ניתן להתקין אותה על ידי ביצוע הפקודה הבאה:

sudo apt-get install avr-libc gcc-avr avrdude

אם אתה משתמש ב- Windows תוכל לנסות להתקין את חבילת WinAVR, המכילה גם תוכנה נדרשת.

כדי לאסוף קוד מקור, עליך לבצע זאת:

avr -gcc -mmcu = attiny13 -Os -Wall fan_controller.c -o fan_controller.out -lm

כדי ליצור קובץ.hex עליך להעתיק שורה זו למסוף:

avr -objcopy -O ihex -R.eeprom fan_controller.out fan_controller.hex

פקודה זו מאפשרת לבדוק כמה זיכרון ישתמש בתוכנה (הטקסט הוא Flash, הנתונים הם משתנים שיאוחסנו ב- Flash ולאחר מכן יועתקו ל- RAM ו- bss הם משתנים המתחילים עם ערך 0 ב- RAM):

fan_controller.out בגודל avr

כאשר קובץ ה- hex שלך מוכן עליך להכניס ATtiny13 ללוח הלחם ולחבר אותו למתכנת באמצעות כבלי מגשר. עדיף לנתק את החשמל מהמתכנת כשאתה מחבר אותו ל- MCU. שמור על סיביות נתיך ברירת המחדל (H: FF, L: 6A). אם המתכנת שלך הוא USBasp פקודה זו תתכנת את זיכרון הבזק של MCU:

avrdude -c usbasp -p t13 -B 8 -U פלאש: w: fan_controller.hex

-B 8 משנה את מהירות השידור בין המתכנת ל- MCU (bitclock). ייתכן שיהיה עליך לשנות אותו לערך גבוה יותר אם יש לך בעיות בחיבור למיקרו -בקר.

כאשר MCU מוכן, הכנס אותו לשקע DIP 8. כדי להסיר MCU מלוח הלוח אני בדרך כלל מחטט אותו בעזרת מברג שטוח.

שלב 5: חיבור מאווררים למכשיר

כמאוורר קלט 0 (זה המחובר ל- PB0) בחרתי באחד ממאווררי המארז המחוברים ל- MOBO, המהירות משתנה עם טמפרטורת המעבד. הסרתי בידוד מהחלק של חוט הטכומטר של המאוורר והלחמתי אליו קצה אחד של כבל המגשר. הקצה השני (עם מחבר נקבה 2.54 מ מ המחובר אליו) יתחבר לבקר המאוורר. אם כבל המגשר קצר מדי, האריך אותו על ידי הלחמה של כבל נוסף בין אלה שהוזכרו לעיל. לאחר מכן כסו את כל המוליכים החשופים בעזרת סרט בידוד.

קלט 1 קורא את מהירותם של מאווררי ה- GPU (במקרה שלי יש למעשה 3 מהם, אך יש רק מחבר מאוורר אחד על הלוח של כרטיס המסך). הלחמתי כבל מגשר קלט 1 ישירות לאחד המובילים של מחבר מאוורר מיני GPU בן 4 פינים הממוקם על הלוח. מכיוון שהעופרת הזו הייתה ממוקמת בין PCB לבין לוח אחורי, בידדתי קודם כל את לוח האחורי עם פיסת נייר (במיוחד בגלל שהחומר של לוח האחורי היה די הלחמתי) ולאחר מכן חיברתי היטב את המחבר הנשי של הכבל לצד השני של לוח האחורי בעזרת סרט נייר אלומיניום.. לאחר מכן ניתן לחבר מאוורר GPU לפין PB1 בעזרת כבל מגשר נוסף (מורחב). אם אינך רוצה להלחים שום דבר על הלוח של כרטיס המסך שלך, תוכל לחבר כבל מגשר לחוטי המאוורר או ליצור מתאם שיוצב בין המאוורר למחבר במחשב הלוח, ההחלטה היא שלך.

מאוורר מעביר את המהירות הנוכחית שלו באמצעות חוט טכומטר באמצעות חיבור חוט זה לאדמה באמצעות ניקוז/אספן פתוח פעמיים בכל סיבוב (לרוטור המאוורר יש בדרך כלל 4 קטבים [NSNS] אשר מזוהים על ידי חיישן הול, תפוקת המאוורר יורדת כאשר על סוג הקוטב מזוהה). בצד השני, חוט זה נמשך בדרך כלל לרמת המתח של 3.3V. אם אינך בטוח אם קיבלת את החוט הנכון תוכל להשתמש באוסילוסקופ או לבנות אחד ממעגלי האיתור המציירים את התמונה האחרונה בשלב זה. הראשון מהם מאפשר לך לבדוק את המתח המרבי המופיע במיקום נמדד, השני לבדוק אם מופיעות שם פולסים בתדר נמוך.

3.3V צריך לקרוא את סיכות הכניסה של ATtiny כמצב HIGH, אך אם יש לך בעיות עם זה, תוכל לנסות להפחית את המתח המניע את MCU (זה יגדיל גם את ההתנגדות של MOSFET!). לא היו לי בעיות, ובכל זאת, החלטתי שאני צריך לכלול את המחשבה הזו כאן.

כאשר מאווררי קלט מוכנים, תוכל למקם בקר מאוורר בתוך מארז המחשב שלך, במקום שתבחר. הצבתי אותו לצד שניים ממפרצי הכוננים הריקים שלי בגודל 5.25 אינץ ', על ידי דחיפתו בין חלקי מתכת של המפרץ, הנחתי מעט נייר מאחוריו ונעול אותו במקומו בעזרת עניבה עם רוכסן הדוחף דרך אחד החורים הגדולים. ב- prefboard ועוד כמה חורים במפרץ 5.25”. וודא שאף חלק מתכת של מארז המחשב האישי לא יכול לגעת באחד המוליכים החשופים של בקר המאוורר.

עכשיו אתה יכול לחבר מאווררי פלט 3 פינים לבקר. מאווררי פלט המחוברים לערוץ A יהיו מקושרים למאווררי CPU ו- GPU כאחד, ומתח מינימלי שיניע אותם יהיה בערך 7-8V. מאווררים המחוברים למחברי הפלט B של הערוץ יונעו אך ורק על ידי מאוורר צידני ה- GPU והמתח שלהם עשוי לרדת ל 0V (אך רק במשך 66ms בכל מחזור של 100ms ברמה הנמוכה ביותר של כונן הפלט). מאווררים לא צריכים לצייר יותר מ 1A לכל ערוץ פלט.

שלב 6: שינויים אחרים שביצעתי במחשב שלי

ערוץ A מניע שני מאווררים הממוקמים בחלק העליון של המארז שלי. הם אותו דגם והם מונעים על ידי אותו מתח, מה שגורם להם להסתובב במהירויות דומות מאוד. כמה פעימות קוליות (דפוס הפרעות בין שני צלילים בתדרים מעט שונים) הופיעו כתוצאה מכך. כדי לתקן זאת התקנתי 2 דיודות (אחת רגילה ואחת שוטקי) בסדרה עם אחד המעריצים. זה הפחית את המתח ואת המהירות של המאוורר, מה שגרם לפעימה להיעלם.

שינוי נוסף, שקשור לאחד המאווררים שעשיתי, הוא התקנת מאוורר עליון בעל קיר מתחת לנייר הממוקם יותר בחזית. מטרתו היא למנוע ממאוורר זה למצוץ אוויר שטרם עבר באחד מגופי הקירור. ניסיתי גם לייצר קירות נייר אחרים שמנעו מאוויר פליטת GPU להישאב למקרר המעבד. הם למעשה הפחיתו את טמפ 'המעבד, אך במחיר של חימום GPU יותר, כך שבסוף הסרתי אותם.

שינוי יוצא דופן אחר שעשיתי הוא הסרת מסנן האבק בפליטה של שני המאווררים העליונים (רוב הזמן בכל מקרה האוויר נדחף מהמקרה, וכשהמחשב שלי כבוי, המגירה הממוקמת מעט מעל מארז המחשב האישי מגנה עליו מאבק). התקנתי גם מאוורר 92 מ"מ מול שני מפרצי כוננים ריקים בגודל 5.25 אינץ '(בקר מאוורר ממוקם ממש מאחוריו). מאוורר זה אינו מוחזק על ידי שום ברגים, רק מתאים יפה בין מאוורר 120 מ"מ לשאול אותו לבין כונן אופטי מעל (משטחים של שניהם מכוסים בנייר קלטת בכדי לספק מעט רטיבות רטט).