Regulación de revoluciones en ventiladores

[Fújur]

En vista de la gran cantidad de posts que aparecen preguntando como bajar el voltaje a los ventiladores para disminuír el ruido y de que se acaba de abrir ésta sección de electrónica, me he decidido a hacer ésta mini-guía para animar un poco la sección

Empezaré explicando los términos de Baybus y Rheobus. La mayoría ya los conoceréis, pero no está de más ponerlo por si acaso:

Baybus: Aparato que sirve para conmutar entre diferentes velocidades del ventilador, normalmente variando su voltaje. Los más comunes varían entre 12v/7v/off o 12v/7v/5v.
Rheobus: Similar al Baybus pero controla la velocidad de forma contínua mediante un potenciómetro (rosca) normalmente entre 12v y 7v o entre 12v y 5v.

Una vez explicado esto, intentaré mostrar distintas formas de controlar los ventiladores y fabricar algunos modelos básicos de ambos aparatos.

Disminución a un voltaje fijo modificando el conector molex:

Es la forma más simple de todas. Consiste en alimentar el ventilador a 7v o a 5v en lugar de los 12v normales. Simplemente cambiando de posición las clavijas del conector molex del ventilador podremos hacerlo. Para sacar las clavijas, introducimos un destornillador fino, un alambre rígido o algo similar para doblar los pines que las mantienen sujetas. Una vez doblados ambos, sacamos la clavija tirando del cable, enderezamos los pines y volvemos a introducirla en la nueva posición como explico (o intento explicar :P ) en el siguiente diagrama:



Tened en cuenta que la mayor parte de los ventiladores que vienen con conector molex traen también un macho para evitar así perder un conector de la fuente. Lógicamente, después de hacer esta modificación no podréis seguir utilizándolo (os recomendaría cegarlo con esparadrapo o similar para evitar futuras confusiones que quizás os cuesten un disgusto).

A continuación pongo otro dibujo para explicar las distintas conexiones posibles:



(a) Conector molex normal de una fuente de alimentación. Aquí se muestran los voltajes asociados a cada cable con su color correspondiente.
(b) Conector hembra normal de un ventilador (aquí olvidaros del color del cable positivo ya que puede variar según el ventilador). Como véis, el positivo se conecta a 12v y el negativo a tierra (0v).
(c) Ventilador funcionando a 7v. El positivo sigue a 12v y situamos el negativo a 5v con lo que el ventilador funcionará a 12-5=7v.
(d) Ventilador funcionando a 5v. Cambiamos el positivo a 5v y dejamos el negativo a tierra.

ATENCIÓN: Ciertos ventiladores puede que no arranquen a 5v o no funcionen en absoluto (tengo entendido que a 7v pueden funcionar todos pero sed cuidadosos y comprobarlo antes de encender el ordenador con él así conectado refrigerando la CPU). Para el caso en que el ventilador funcione al nuevo voltaje pero necesite ayuda para el arranque, podéis usar el siguiente esquema:



Como diodo podéis usar un 1N4001 (pedidlo así en la tienda). Deberéis respetar la polaridad del condensador si no queréis que reviente y deje el interior del PC echo un asco :P En el dibujo aparece un ventilador conectado a 7v. Al encender el equipo, el condensador estará descargado con lo que el ventilador arrancará a 12v. Según se va cargando el condensador, el voltaje de alimentación del ventilador irá disminuyendo hasta que el diodo entra en conducción. Esto ocurrirá cuando el venti esté funcionando a unos 6,3v (12-5-0,7 del diodo). Por cada diodo que añadáis en serie con el de la figura, disminuiréis el voltaje final del ventilador en 0,7v por lo que con tres diodos, lo tendréis aproximadamente en esos 5v. El problema de este circuito es que, debido al tamaño del condensador, necesitaréis montarlo en una placa (si no queréis una chapuza impresionante) pero será una placa muy simple que podréis hacer en cinco minutos.

Fabricación de un Baybus simple:

El Baybus más simple que podéis hacer costará menos de dos euros por canal. Explico como realizar uno de un solo canal. Si queréis hacerlo de varios, solo tenéis que repetir el proceso.

Necesitaremos un conmutador de tres patillas y dos posiciones, un LED del color que queráis con su correspondiente embellecedor, una resistencia apropiada para ese LED, una pequeña placa de pruebas (baquelita perforada) y el conector correspondiente al ventilador que queráis controlar, además de un molex hembra para la alimentación y una tapa del frontal de vuestro PC en la que montar todo el conjunto.



Como véis en el esquema anterior, el LED se encenderá cuando el ventilador esté funcionando a 12v. Cuando cambiáis a 7v, el LED se apaga. Por la resistencia, si no sabéis calcularla, no os preocupéis. Le decís al dependiente de la tienda de electrónica que os dé una apropiada para alimentar ese LED con 5v y que él se encargue
Si sustituís el conmutador por uno de tres posiciones (bastante más caros, cuestan alrededor de los 2,25 euros frente a los 60 céntimos del de dos posiciones) podréis apagar el ventilador y tendréis un Baybus 12v/7v/off que quizás os sea más útil para ventiladores de caja.

Fabricación de un Rheobus simple:

Poco hay que comentar aquí. Simplemente introduciendo un potenciómetro en el positivo del ventilador, conseguiremos disminuír el voltaje de alimentación que recibe éste. Yo lo he probado con un potenciómetro bobinado de 47 Ohmnios y 5 Watios y funciona bastante bien. Son muy fáciles de encontrar ya que se utilizan mucho en aplicaciones de audio, pero son bastante caros. El potenciómetro con embellecedor cuesta algo más de tres euros.

También podéis hacer una mezcla entre los dos métodos anteriores e incluír un conmutador como muestra el siguiente esquema:



Si además sustituís el conmutador por uno de dos canales (seis patillas), podréis añadir dos LEDs para indicar el estado del Rheobus (o un LED bicolor que siempre queda más chulo ).
De todas formas, la utilización del potenciómetro es un sistema que no me acaba de convencer. No lo veo muy fiable comparado con los métodos que veremos a continuación.

Control mediante reguladores de voltaje:

Para este circuito utilizaremos un integrado que podréis encontrar en cualquier tienda de electrónica (LM317T), un condensador de un microfaradio y otro de 100 nanofaradios, una resistencia de 240 Ohmnios y otra de un kiloOhmnio y una resistencia variable de 1 kiloOhmnio. Es muy probable que tengáis que acoplar al regulador un pequeño disipador para evitar que se acabe quemando (cuando disminuyáis la velocidad del ventilador, será el regulador el que se esté "comiendo" el exceso de voltaje con la consiguiente producción de calor). A continuación os dejo el esquema del circuito (es bastante simple pero necesitaréis de nuevo una placa perforada):



El método anterior presenta un problema que puede ser grave en algunas aplicaciones. La disipación interna mínima del regulador es de unos 2v, con lo que el máximo voltaje que podréis darle al ventilador será de unos 10v con la consiguiente pérdida de velocidad. Esto puede solucionarse con un regulador LDO (low drop out regulator, regulador de baja disipación) como se ve en el esquema siguiente que utiliza un MIC29152 (observad que hay un par de cambios en los valores de las resistencias):



El problema es que el LDO es bastante caro y no sé si será tan fácil de encontrar como el LM317T. Cuesta unas 10 veces más (5 euros del LDO frente a uos 50 céntimos del normal) pero su disipación interna es de poco más de una décima de voltio. El LDO también necesitará un disipador.

En todos los casos en que no se comenta nada, las resistencias serán de 0,25W y los condensadores de 16v.

En los dos últimos casos, lo único que he hecho es traducir parte del texto de los esquemas de cpemma. De todas fromas, el último regulador se aleja bastante de los esquemas simples y de componentes de fácil obtención que pretendía comentar aquí. A continuación os dejo unos cuantos links de donde podréis sacar mucha más información, esquemas, circuitos, etc:

www.cpemma.co.uk/index.html - Una página impresionante. La mejor sobre el tema que he visto.
www.bit-tech.net - Tiene un par de artículos interesantes sobre esquemas similares a los anteriores y sobre PWM (pulse width modulation, modulador por anchura de pulsos) que es, creo, el único método que me he dejado por tratar.
www.hardcore-modding.com - En la sección de guías encontraréis unas cuantas variaciones (ampliaciones más bien) de los primeros métodos en las que, como buena página de modders, utilizan un montón de conmutadores y LEDs (entre ellos el bicolor que comentaba antes). El problema de esos esquemas es que si hacéis los controladores de muchos canales, son casi más caros que los comerciales, aunque siempre queda la satisfacción de haberlo hecho uno mismo.

Solo me queda comentar que si el ventilador a controlar lleva el cable de monitorización, podréis seguir utilizándolo si lo conectáis a la placa base en el lugar correspondiente. En el método por PWM que encontraréis en los links anteriores, lo más probable es que la monitorización no funcione correctamente ya que éste método vuelve loco al tacómetro. También es probable que si bajáis mucho el voltaje al ventilador, la placa lea cero revoluciones aunque el ventilador esté girando así que mucho ojo con las protecciones incorporadas en placa si usáis esto con el ventilador de la CPU. También es probable que con un PWM al bajar mucho las revoluciones se produzca el efecto contrario al esperado, es decir, que el ventilador empiece a hacer mucho ruido. Esto es debido a que a bajas frecuencias de pulsos se producen vibraciones en el ventilador. Tened en cuenta también que éste último método fatiga bastante los rodamientos acortando la vida útil del venti.

Pues ya no me enrollo más. Si me olvidé algo o encuentro algún otro método interesante, ya editaré el post. Ricardo, ahora solo falta que te estires un poco y pongas una chincheta a esto

ACTUALIZADO: Baybus de conmutador rotatorio:

Este Baybus consiste en un conmutador rotatorio con el que seleccionamos la velocidad deseada para el ventilador. A medida que cambiamos la velocidad, una serie de LEDs se encienden o apagan indicando el estado actual.

Los componentes son: Un conmutador rotatorio de dos canales y seis posiciones con embellecedor, diodos LED con o sin embellecedor (los LEDs tendrán que ser de 3mm para que entren todos alrededor del conmutador), diodos rectificadores 1N4001 y resistencias. Debido a la gran cantidad de cables que os quedarán al hacerlo, quizás prefiráis montarlo en una placa para ahorrarle sustos a vuestra fuente de alimentación

A continuación os dejo el esquema del circuito y una foto de como queda con el LCD de una sonda térmica al lado. La foto la he sacado de la página de cpemma, supongo que no habrá ningún problema en ponerla aquí. Si algún administrador no lo cree conveniente, editaré el post para quitarla.



Queda bonito, ¿eh?

Un par de cosas a tener en cuenta: La mayor parte de estos conmutadores soportan 0,5A aunque también son muy comunes las versiones de 1A. Tendréis que tener cuidado con esto si queréis conectar varios ventiladores en paralelo. En uno de 0,5A podréis conectar dos sin demasiados problemas (a excepción de ventiladores muy potentes como el Smart Fan 2 o similares que chuparán ellos solitos ese medio amperio).

Os dejo unos valores aproximados para las resistencias (válidos para los colores de LEDs que aparecen en el esquema): R1=680 Ohmn, R2=470 Ohmn, R3=390 Ohmn, R4=270 Ohmn, R5=180 Ohmn, R6=56 Ohmn. Os recomendaría hacer pruebas con los diodos antes de montar el circuito ya que los 12V de la fuente dan casi justos para todos esos LEDs y no es plan de que una vez montado todo, tengáis que desmontarlo para cambiar alguno. Yo no lo he probado y no creo que lo haga hasta dentro de bastante tiempo. Si alguien se anima a hacerlo ya nos contará sus conclusiones

Las mayores ventajas de este circuito son la estética y la fiabilidad. Si el conmutador acompaña, será capaz de manejar sin ningún problema tres ventiladores en paralelo gracias a que la disipación de voltaje se reparte entre todos los diodos generando muy poco calor en cada uno de ellos. Otra ventaja es el precio. Todos los componentes cuestan menos de 9 euros. Si tenéis alguna práctica soldando, lo podréis hacer perfectamente sin la placa perforada por lo que el precio bajará a unos 6-7 euros

IMPORTANTE:Después de haber dibujado el circuito, me doy cuenta de que quizás la disminución de voltaje sea muy pequeña (especialmente si la carga del ventilador es inferior a 0,4A) por lo que os recomendaría que dobláseis los diodos D1 y D2 (es decir, poner dos en serie). De esta forma, el ventilador trabajará a un mínimo de 5,5v o 7,5v dependiendo de la carga que demande.

[capitan_porremon]

Aki pongo unas fotos de los distintos tipos de conectores molex pa que no tengais dudas para reconocerlos:
(yo no tengo ni idea de electrónica, pero en esto si puedo ayudar )


Molex de 4 pines:

Hembra


Macho


Detalle de una de las patillas




Molex de tres pines:




Otro molex de 4 pines que he encontrao:

[agur]

ya se ven las fotos,ricardo lo a arreglado

[Ricardo (alfa)]

Muy bueno fujur, esto es algo que a muchos les viene curiosidad por hacer, mas cuando uno mismo lo realiza, muy bien!.

[Fújur]

Si, es que soy un poco tonto ops: A estas horas no está uno como para teclear http://

Paso a fichar por el post de noctámbulos y me voy al sobre

[neko]

Te lo has currao

[---Bulblight---]

muy fino!
Alguien se apunta a hacer un mini-ampli con valvulas para cascos. Lo hare como antesala de uno gordo para los altavoces!

[J1M]

mu wen curro tio
Check Chemist Warehouse Catalogue on Catalogue AU.

[Fújur]

A ver si esta noche lo amplío un poco. Me falta por poner un método que no había visto nunca y que me ha encantado (seguro que a los moderos se les hace la boca agua cuando lo vean ).

Un saludo

[J1M]

jejeje toi impaziente toi impaziente

x cierto... joer... i io q kreia q con el mod q kiero hacer habia tenido una idea 'original'.... pues no... parece q algun otro colgao ia se le paso antes q ami
Es el Rheobus 2 de Sunbeam... y esta muy pro q mu bien.. es como si me hubieran leido el pensamiento i lo hubieran exo ants xDDDDDDDD