Fanmagic InPC

FanMagic – интеллектуальный контроллер диагностики и управления вентиляторами в зависимости от температуры

FanMagic обеспечивает:

Цифровую фильтрацию и точную селекцию импульсов сигналов датчика вращения на фоне помех и «дребезга» при пониженном напряжении питания вентиляторов.

Измерение частоты следования импульсов от датчиков вращения вентиляторов.

Измерение температуры проходящего воздушного потока и сглаживание измеренного значения.

Плавное управление частотой вращения вентиляторами путем изменения напряжения питания. Напряжение варьирует от 5 - 7 до 11,7 В путем изменения скважности импульсов ШИМ. Частота следования импульсов ШИМ – 62,5 кГц.

Хранение таблицы зависимости значений скважности ШИМ от температуры в EEPROM. Таблица содержит значения для 12-ти интервалов температуры от 20°С до 55°С. Это позволяет легко создавать контроллеры с индивидуальными настройками под нужды потребителя.

Хранение таблицы зависимости значений минимально допустимых частот вращения вентиляторов от значений ШИМ. Это позволяет применять с одним контроллером два вентилятора, отличающиеся по параметрам частоты вращения.

Автоматическое определение таблицы значений минимально допустимых частот вращения реально подключенных вентиляторов (режим SETUP).

Звуковую и световую сигнализацию при превышении температуры 55°С (перегрев) и при неисправности вентиляторов (уменьшении частоты вращения ниже табличных значений).

Формирование сигнала частотой 30-100Гц (сигнал для эмуляции датчика вращения при подключении к материнской плате). Частоте 30Гц соответствует значение ШИМ=48,4%, частоте 100Гц соответствует значение ШИМ=100%. Частоте 16Гц соответствует состояние ошибки (перегрев или снижение оборотов).

Формирование последовательности из 100% питающего напряжения (11,7В), чередующегося кратковременной паузой для облегчения пуска остановившегося вентилятора (или при снижении оборотов ниже допустимого значения), и создание возможности для второго вентилятора обеспечить требуемый уровень охлаждения.

Переход в режим “SETUP” при замыкании соответствуещей перемычки. В этом режиме контроллер производит диагностику вентиляторов и корректирует таблицу значений граничных частот вращения вентиляторов. В случае ошибочных ситуаций восстанавливается таблица значений, действующих по умолчанию .

Существует две модификации: FanMagic-2 и FanMagic-4 соответственно для двух и для четырех вентиляторов. Устройства функционально однотипны и отличаются количеством коннекторов для вентиляторов и микроконтроллерами. Дальнейший текст описывает модификацию FanMagic-2 контроллера но также может быть применен и к FanMagic-4.

FanMagic представляет собой плату (26x64mm) с однокристальным микрокомпьютером, миниатюрным динамиком, светодиодом и термодатчиком. К устройству можно подключить два вентилятора с питанием 12В, которые имеют сигнал датчика вращения. Контроллер питается напряжением +12В и +5В через коннектор для подключения 5,25” устройств (CDD), удлиненный проводниками на 10 см.

Типовая таблица зависимости значений ШИМ от температуры приводится ниже:

T(^oC)	до 20	20..21	22..24	25..26	27..29	30..32	33..35	36..39	40..43	44..48	49..53	Блее 54
ШИМ(%)	48,4	53,1	57,8	62,5	67,2	71,9	76,6	81,3	85,9	90,6	95,3	100

При подключении двух типовых 80мм вентиляторов с четырехполюсным ротором, потребляющих 0,14А при питающем напряжении 12В и номинальными оборотами 2300об.мин., каждому значению ШИМ будут соответствовать следующие значения напряжений:

ШИМ (%)	48,4	53,1	57,8	62,5	67,2	71,9	76,6	81,3	85,9	90,6	95,3	100
U(В)	7	7,5	7,9	8,2	8,5	8,8	9,1	9,7	10,3	10,9	11,5	11,7

Таблица значений (по умолчанию, для вентиляторов с четырехполюсным ротором и номинальными оборотами 2300об.мин.) минимально допустимых частот вращения вентиляторов (одинаковая для двух вентиляторов) для двенадцати значений ШИМ приводится ниже:

ШИМ (%)	48,4	53,1	57,8	62,5	67,2	71,9	76,6	81,3	85,9	90,6	95,3	100
RPM	800	900	1000	1100	1200	1300	1400	1500	1600	1700	1800	1900

Эта таблица прописана в EEPROM контроллера при изготовлении и может быть легко изменена в режиме “SETUP”. В этом режиме контроллер поочередно, с интервалом 2 сек, выдает значения ШИМ от 48,4% до 100% и измеряет значение частоты вращения вентиляторов . Полученные двенадцать пар значений (для каждого вентилятора отдельно) записываются в EEPROM и используются алгоритмом ранней диагностики состояния вентиляторов. В случае снижения частоты вращения хотя бы одного вентилятора ниже табличного значения выдается световой и звуковой сигнал с одновременным формированием 100% ШИМ (напряжения). В случае неправильного поведения вентиляторов в режиме “SETUP”, в EEPROM записываются значения, действующие по умолчанию.
Для того, чтобы ввести контроллер в режим “SETUP”, нужно перед подачей питания замкнуть контакты 1 и 2 коннектора J2 и включить контроллер. Через 4сек контроллер начинает выдавать последовательность из 12-ти коротких звуковых сигналов (0,5сек), сопровождающихся двухсекундной паузой. В это время контроллер формирует 12 значений ШИМ, подавая 12 значений напряжения на вентиляторы, одновременно измеряя частоты вращения и занося их в таблицу. Полученная таким образом таблица значений граничных частот вращения вентиляторов используется при нормальной работе контроллера алгоритмом ранней диагностики. В случае возникновения ошибочных ситуаций контроллер издает прерывистый звуковой сигнал и восстанавливает таблицу граничных частот значений вращения по умолчанию. Для предотвращения неправильного заполнения таблиц не подключайте дефектные вентиляторы в режиме “SETUP”! Для принудительного восстановления таблицы граничных частот значений вращения по умолчанию отсоедините или притормозите один из вентиляторов после начала формирования ШИМ-последовательности из 12-ти значений.

Fan Magic применяется в устройстве HDD Noise killer и в стоечных 19" серверных корпусах. В стоечных корпусах контроллер управляет вентиляторами охлаждения корпуса (жестких дисков). Fan Magic также можно применять в персональных компьютерах для управления дополнительными вентиляторами, которые устанавливаются в корпус. Можно также управлять и вентиляторами, которые обычно имеются в типовом компьютере. При этом один из управляемых вентиляторов может находиться на CPU, а другой в блоке питания. Контроллер с термодатчиком при этом желательно устанавливать на пути воздушного потока от CPU к блоку питания так, чтобы термодатчик находился между ребер охладителя CPU. Хорошие результаты получаются при использовании пассивного охладителя (радиатора), установленного на CPU, и дополнительного вентилятора 80 мм или 92 мм, установленного в корпусе в непосредственной близости от CPU. В блоке питания устанавливается вентилятор 92 мм или 120 мм. Вентиляторы больших диаметров имеют большую производительность при меньшем производимом шуме и лучшую "управляемость".

На следующей диаграмме предствлена температурная зависимость ШИМ, напряжения на вентиляторах, табличных значений минимальных частот вращения и реальных значений частот вращения. Измерения проделаны при подключении к контроллеру двух четырехполюсных вентиляторов с номинальными оборотами 2300rpm при напряжении 12В и потребляемой мощностью 1,7Ватт. Диаграмма