Ця стаття присвячена такій важливій частині сучасного комп'ютера, як кулер (двигун-вентилятор, якщо бути точним). Від нього залежить охолодження системи, отже нормальна робота комп'ютера. Детально про принцип роботи кулера можна прочитати в журналі "Радіо-#12 за 2001 р.
Більшість вентиляторів виконані у вигляді безколекторних двигунів із зовнішнім ротором, з крильчаткою. Напруга живлення зазвичай 12 Вольт, споживаний струм, залежно від розмірів та потужності, від 70 мА до 0,35 А (у найбільш потужних). Колекторні двигуни не застосовують, тому що їх щітки досить швидко зношуються та створюють сильні шуми та вібрації, а також електричні перешкоди.

На роторі безколекторного двигуна встановлені постійні магніти, а на статорі, що знаходиться всередині, - обмотки. Перемикання струму в обмотках здійснюється за допомогою вузла, що визначає положення ротора впливу магнітного поля на датчик Холла. Такі датчики зовні нагадують транзистори і мають три висновки - напругу живлення, вихід та загальний. Напруга на виході може змінюватися або пропорційно до напруженості поля, або стрибком, залежно від конкретної моделі датчика.

На малюнку 1 наведено схему двигуна SU8025-M. На статорі двигуна розташовані чотири ідентичні котушки, що містять по 190 витків. Намотані вони складеним удвічі дротом. Залежно від кутового положення датчика Холла щодо ротора на виході датчика буде низький або високий рівень напруги.

Якщо рівень високий, відкритий транзистор VT1, VT2 закритий, і через обмотки групи А протікає струм. Ротор повертається, разом з ним повертається та його магнітне поле. Коли рівень сигналу на виході ВН1 зміниться низьким, VT1 закриється, а VT2 відкриється, пропускаючи струм у групу обмоток Б. Ротор обертається далі, струм знову перемикається в обмотки групи А, і процес повторюється знову і знову.

У моменти перемикання струму на обмотках двигуна виникають викиди напруги (завдяки явищу самоіндукції). Для зменшення цих викидів паралельно ділянкам колектор-емітер транзисторів VT1 та VT2 підключені конденсатори С1 та С2. Діод на вході захищає решту схем від пошкоджень у разі неправильного підключення живлення.

Є й інші варіанти схем вентиляторів.

У процесі експлуатації можливе висихання мастила, що призводить до пошкодження поверхні осі ротора і втулки, а це в свою чергу призводить до посилення вібрації або навіть заклинювання ротора. Отже, якщо з'явився гул, що зникає після декількох хвилин роботи, - це характерна ознака того, що в підшипниках немає мастила. Ще однією проблемою є загусання мастила, через низьку якість або попадання пилу, що є прекрасним гальмом для ротора. Для усунення необхідне розбирання та мастило.

Інший тип несправностей – електричні. Як і в будь-якому іншому пристрої, несправності ці бувають двох видів - "немає контакту, де має бути, або він є там, де його не повинно бути" - обрив чи замикання. У обмоток статора малий "омічний" опір, тому при пробої комутувального транзистора або зупинці крильчатки (попадання туди чогось або заклинювання підшипника) струм в обмотці значно зростає, а це може призвести до перегорання проводів.

Для обмеження струму у разі можливої ​​аварії послідовно до ланцюга живлення вентилятора необхідно включити резистор опором 10 Ом. Якщо виникло бажання (просто непереборне) перемотати згорілі обмотки, слід використовувати дроти марок ПЕВ-2, ПЕТВ-2, ПЕЛБО, ПЕЛШО відповідного діаметра. Точно дотримуйтесь числа витків, інакше нові обмотки перегріватимуться.

Транзистори, що вийшли з ладу, краще заміняти більш високовольтними, що підходять за параметрами (ну і за розмірами теж...), якщо зможете такі знайти. Швидше за все, доведеться шукати інший згорілий вентилятор для розбирання.

Якщо встановлені в двигуні конденсатори розраховані на напругу менше 50 Вольт, їх рекомендують замінювати високовольтними. Хоча розглянути на дрібних деталях маркування буває і важко.

Ремонт плати, ймовірно, буде утруднений через її малі габарити та особливості поверхневого монтажу. Зверніть увагу на якість паяння - під час роботи двигун досить сильно вібрує, і іноді деталі просто відвалюються.
Після закінчення ремонту та встановлення кулера на місце перевірте, чи не заважають його обертанню шлейфи та дроти, інакше доведеться повторювати процедуру ремонту знову.

Сигналізатор обертання кулера

Отже, двигун крутиться, і все начебто в нормі. Добре, якщо плата здатна контролювати обороти вентиляторів, але ж у багатьох ще працюють раритети, які і не підозрюють про існування кулерів з датчиками оборотів. Що можна зробити у цьому випадку?

Можна спробувати придбати пристрій, описаний в одному з номерів "UPGRADE", - він називається просто і невигадливо: TTC-ALC Fan Alarm. До цього пристрою підключаються до трьох вентиляторів, і під час зупинки будь-якого з них лунає звуковий сигнал. Сигнал звучатиме доти, доки не почне обертатися вентилятор або не відключиться живлення. Тільки на зниження обертів (без повної зупинки вентилятора) ця штука не реагує... Вказана вартість "сторожа" становила 11 доларів.

А чому б не спробувати зробити такого "Великого Брата" для кулера? Ось і схема для тих, хто зацікавився - рис. 2.

Схема варта контролю оборотів двигуна з датчиком обертання. Вихід датчика - транзистор з "відкритим колектором", під час роботи цей транзистор відкривається і закривається (два імпульси за кожен оборот ротора). База транзистора VT1 періодично з'єднуватиметься із загальним проводом, і транзистор буде закритий. При зниженні оборотів "замикання" бази VT1 ​​на корпус відбуватиметься все рідше, і напруга на С1 почне збільшуватися (адже він заряджається через R1).

Як тільки напруга стане достатньою для відкриття транзистора, засвітиться індикатор HL1 і запрацює мультивібратор на транзисторах VT2 та VT3. Якщо вентилятор все ще намагається обертатися, то сигнали набувають вигляду коротких звукових та світлових імпульсів.

При повній зупинці ротора сигнал стає безперервним. Недолік цієї схеми з'ясувався у процесі дослідної перевірки - якщо ротор повністю зупиняється у певному положенні щодо статора, тривожний сигнал не подається, хоча зменшення оборотів схема реагує нормально. (Можливо, просто вентилятор такий невдалий попався...)

Ще одна схема, яка розрахована на підключення до двигуна без датчика тахометра. Реагує вона і уповільнення обертання ротора, і його повну зупинку (рис.3).

Послідовно з двигуном увімкнено резистор R1, який обмежує струм, що подається на двигун в аварійних ситуаціях. У процесі роботи проходження струму через обмотки носить імпульсний характер, відповідно, на R1 з'являтимуться імпульси напруги. При струмі через резистор приблизно дорівнює 130 мА, падіння напруги на ньому складе трохи більше 1 Вольта (у повній відповідності до закону Ома). Імпульси надходять з урахуванням VT1, який виконує роль " підсилювача " . З його колектора через конденсатор С1 ці імпульси керують транзистором VT2, який періодично відкривається цими імпульсами і конденсатор розряджає С2.

Напруга на С2 недостатньо для відкривання VT3, сигналізація мовчить. При уповільненні обертання ротора двигуна імпульси надходять все рідше, і коли напруга на С2 досягне величини, достатньої для відкривання транзистора VT3, світиться світлодіод і зазвучить тональний сигнал. Мультивібратор - такий самий, як і в попередній схемі. Схема, можливо, далека від оптимальної, але працює надійно.

У питаннях по залізу зустрілося питання про програму, яка б відрубувала всю діяльність процесора з перевищення певної температури, наприклад, при зупинці кулера. Програм, які відрубували процесор, начебто поки що не було (якщо не брати до уваги команди на закінчення роботи та відключення).

Програми, що контролюють обороти кулерів та напруга на платі, є, але вони працюють із сучасними платами. А що робити іншим? Відповідь така - зібрати і випробувати схему, описану вище, і ввести туди діод, ланцюг якого показано штриховими лініями. Можливо, доведеться збільшити ємність конденсатора С2, щоб скидання відбувалося за дуже малих обертів вентилятора, недостатніх для нормального охолодження процесора. Працювати схема буде так само, як і раніше, але при зупинці кулера крім спрацьовування сигналізації відбуватиметься безперервний "скидання". Світлова сигналізація у разі просто необхідна, щоб одразу встановити причину тривоги.

Ще один варіант такої схеми (рис.4), працює аналогічно до попередньої схеми. Індикація здійснюється світлодіодом "Power", який зазвичай підключається до добре знайомого роз'єму "Power led" на материнській платі. Логіка роботи проста: якщо світлодіод горить – все нормально, якщо ні – настав час витягати кулер для "профілактики".

Питання з виготовлення

У схемах застосовують транзистори, подібні за параметрами звичайним КТ315, КТ361 з граничною робочою напругою колектор-емітер не менше 15 Вольт. Світлодіоди – будь-які, бажано червоного кольору свічення – сигнал тривоги все-таки... Закріпити їх можна у кришці вільного відсіку (наприклад, 5”).

Бажано буде підписати, який індикатор якого вентилятора відноситься. Величину обмежувального резистора R1 необхідно уточнити - головне, щоб при роботі в нормальному режимі напруга на ньому була трохи більше 1 Вольта.

Деякі користувачі хочуть розігнати у своєму комп'ютері абсолютно все, включаючи вентилятори. Наприклад, прийшло питання такого роду: "Є бажання познущатися з свого кулера Golden Orb, пограти з напругою (в основному, з підвищеним). Підключив його до зовнішнього джерела, а хотілося б знати і кількість обертів. Як його підключити до матері, щоб нічого не спалити і обороти визначалися? Для відповіді це питання наводиться схема малюнку 5.

Мінус зовнішнього джерела з'єднується з мінусовим проводом вентилятора та роз'єму. Плюсовий провід від вентилятора підключається до виведення зовнішнього джерела. Вихід датчика обертів не чіпаємо.

Пам'ятайте, що зазвичай для регулювання обертів напругу змінюють у межах 7...13,5 Вольт. Якщо хочете подати більше - ваша справа, тільки потім не кажіть, що вас не попереджали... І найкраще тримайте напоготові запасний кулер...

Влаштування термоконтролю

Основна проблема, яка пов'язана з роботою кулера – шум, який згодом сильно набридає. Особливо це стосується невеликих офісів, де на "двадцяти квадратах" може розміщуватися 5-6 машин. І це при тому, що на таких машинах, як правило, працюють програми, що не потребують великих ресурсів. Частково позбудеться шуму можливо, наприклад, знизивши швидкість обертання крильчатки вентилятора, підключивши мінусовий провід кулера (зазвичай чорний) не до загального, а до +5в (червоний провід живлення) тим самим, знизивши напругу живлення кулера до 7 вольт, або запитати кулер через стабілітрон у зворотному включенні. Хоча це і небезпечно, оскільки може призвести до виходу з ладу компонентів комп'ютера через недостатнє охолодження. З вентиляторами, які підключаються до материнської плати, ще якось можна боротися, але з основним джерелом шуму - вентилятором у джерелі живлення складніше, хоча б тому що цей вентилятор забезпечує охолодження системи в цілому. Звичайно, дорогі фірмові джерела оснащені системою кулера, що регулює роботу, але в більшості комп'ютерів таких систем немає. Справа в тому, що виробники комп'ютерів намагаються максимально знизити вартість своєї продукції, застосовуючи дешеві джерела живлення.
Щоб знизити звук, що видається вентиляторами персонального комп'ютера, можна піти шляхом розумного зниження швидкості обертання. Справді, чи завжди потрібний пропелер, який ганяє повітря (і пил) на повну потужність? Примусове обдування необхідне, якщо температура об'єкта, що охолоджується, перевищує певну певну величину, а нижче за неї вентилятори можуть працювати впівсили або не працювати взагалі, поступово прискорюючись до своєї максимальної швидкості з підвищенням температури. Так, наприклад, радіатори сучасних блоків живлення для ПК залишаються практично холодними при типовому навантаженні (зазвичай воно свідомо менше половини максимальних можливостей блоку), тобто немає жодної необхідності "ганяти" вентилятор блоку живлення на повних оборотах, тим більше що часто саме він дає основний внесок у шум системного блоку.

Щоб знизити тепловиділення процесора під час навіть короткочасних (частки секунди) простоїв застосовуються різні програмні охолоджувачі (наприклад, CPUidle, Waterfall та ін.), які за допомогою спеціальних команд "присипляють" процесор під час пауз у роботі, завдяки чому його температура різко знижується. Більш того, подібні засоби програмного охолодження вже вбудовані в ядро ​​багатьох сучасних опер систем (Windows, Linux та ін.), і достатньо лише їх активізувати (наприклад, треба встановити Windows при включеній до BIOS материнської плати опції ACPI, і ці команди почнуть працювати автоматично ). При цьому температура процесора під час вашої активної роботи з Word"ом, Photoshop"ом, поштою або браузером навряд чи підніматиметься вище 35 градусів! У цих ситуаціях цілком логічно уповільнити обертання вентилятора процесорного кулера, зменшивши його шум і значно збільшивши термін служби.

Для кожного застосування критична температура регулювання вентиляторів може бути своя, проте в більшості випадків усередині системного блоку цілком підійде єдине універсальне налаштування. До температури термодатчика (розташованого в потрібному місці) в 35-40 градусів Цельсія (така температура далека від критичної для будь-яких комп'ютерних компонентів) вентилятор може взагалі не працювати або працювати з мінімальною кількістю обертів. При цьому звук, який він видає, буде набагато тихіше звичайного (на 10-15 дБ при обертанні на половинній швидкості), а довговічність роботи зросте в кілька разів! У міру підвищення температури приблизно до 55 градусів вентилятор повинен розганятися на повну швидкість і вище 55 градусів - працювати на максимальній швидкості.

Пропонована нижче схема забезпечує просте регулювання обертів вентилятора без контролю обертів. У пристрої використані вітчизняні транзистори КТ361 та КТ814.

Рис.7 Принципова схема регулятора.

Конструктивно плата розміщується безпосередньо в блоці живлення, на одному з радіаторів і має додаткові місця для підключення другого датчика (зовнішнього) і можливість додати стабілітрон, що обмежує мінімальну напругу, що подається на вентилятор.

Рис.8 Зовнішній вигляд та топологія друкованої плати.

Існують і складніші схеми регулювання, наприклад - FANSpeed ​​(рис.9)

Рис.9 Принципова схема та зовнішній вигляд регулятора FANSpeed.

Функція такого управління швидкістю вентилятора від термодатчика реалізована у простій електронній схемі (рис.9). Схема містить найпростіший операційний підсилювач типу КР140УД7 (можна застосувати і КР140УД6), один транзистор (КТ814 або КТ816 будь-якої літери - тільки для вентиляторів з максимальним струмом не більше 220 мА), стабілітрон VD1 (кожний з КС18) допуск номіналів для резисторів - 10 %, для конденсаторів - будь-який), і звичайні кремнієві діоди загального застосування (наприклад, КД521, КД522 та ін) як термодатчики VD3 і VD4. Елементи R9, HL2 і VD6 необов'язкові і служать тільки для індикації величини вихідної напруги за яскравістю світлодіоду світла HL2, однак світлодіод HL1 необхідний, оскільки стабілізує роботу схеми при зраді живлення.

Робота схеми регулювання швидкості обертання вентиляторів від температури ґрунтується на зменшенні з нагріванням напруги на p-n переході діода (близько 2 мВ на градус Цельсія). Налаштування робочого режиму схеми зводиться до встановлення підстроювальним резистором R4 вихідної напруги, що подається на вентилятор, що дорівнює приблизно 6,5 Вольт при температурі датчика в 37 градусів Цельсія і розімкнутому джампері JP1. Для цього датчик на хвилину засовують в пахву (суху - щоб виключити електроконтакт з провідною шкірою). Термочутливість схеми (швидкість збільшення вихідної напруги з температурою) визначається, зокрема, номіналом резистора R6 і для варіанту з одним діодом становить приблизно 0,3 Вольта на градус, тобто при даному калібруванні на виході буде 12 Вольт при температурі приблизно 55 градусів.

Більшість з 12-вольтових вентиляторів (як більших для блоків живлення, так і менших для процесорів і відеокарт) здатні стабільно обертатися при напрузі живлення 3-5 Вольт (при цьому їх швидкість приблизно вдвічі менша за номінальну). Однак для впевненого запуску часто потрібна більш висока напруга 6,5-7 Вольт. Саме з цим розрахунком у схему введені діод VD5 і двопіновий джампер JP1 - при замкнутому джампері напруга на вентиляторі не опуститься нижче приблизно 6,5 Вольт навіть при температурі 20-25 градусів, що забезпечить безперебійне обертання вентилятора на низькій швидкості. Якщо ви хочете, щоб за температури нижче 30 градусів вентилятор зупинявся зовсім, джампер треба залишити розімкненим. Для роботи схеми можна використовувати один або два діодні термодатчики, включені паралельно. В останньому випадку діоди VD3 і VD4 треба підібрати приблизно з однаковим прямим падінням напруги при однаковій температурі, а номінал резистора R6 збільшити до 20 кОм. Схема спрацьовуватиме за гарячим датчиком, тому, розташувавши їх у різних місцях, можна однією приставкою контролювати відразу дві температури. Наприклад, на фотографії один термодатчик розташований прямо на друкованій платі приставки та контролює температуру навколишнього повітря, а інший – виносний на один із радіаторів. Під час монтажу термодатчиків на радіаторах слід ретельно уникати електричного контакту (і витоків) між виводами діода та іншими металевими частинами комп'ютера, інакше схема працюватиме неправильно.

Змінивши деякі номінали схеми, можна замінити діоди VD3, VD4 на стандартний виносний термодатчик для материнських плат (наприклад, 10-комний термістор, див. фото) - конструкція його термочутливої ​​частини більше підходить для монтажу на процесорних кулерах, однак і коштує він набагато дорожче за звичайний діод.

Якщо вентилятор оснащений датчиком швидкості обертання (три дроти замість двох), то цей третій провід (контакт 3 роз'єму на вентиляторі) йде в обхід схеми. При цьому датчик обертання буде справно працювати до напруги на вентиляторі 4,5-5 Вольт, видаючи меандр з логічними рівнями 0 і 5 вольт і подвоєною частотою обертання ротора: два протилежно розташовані на роторі (для рівноваги) магнітика по черзі "включають" датчик Холла статорі, що має вихід типу відкритий стік (колектор), "підтягнутий" на системній платі резистором до живлення +5 В. Однак при низьких швидкостях обертання (зазвичай нижче 2600 об./хв. для живлення вентилятора менше 6,5 В) багато материнських плат не здатні адекватно вважати обороти, видаючи при цьому 0. Впевнений рахунок частіше починається з 2800-3000 об./хв., так що це потрібно враховувати в роботі, щоб марно не лякатися.

Для зменшення шуму рекомендується застосовувати дротяні грати (круглого перерізу) для вентиляторів блоків живлення та системних блоків (тридюймовий типорозмір). Знижує свист вітру та покращує повітродув порівняно зі штампованими отворами в жерсті корпусів (рис.10).

Захист системного блоку від пилу. Обмін досвідом.

Є два пристрої, які створюють в собі низький тиск, один з них пилосос, інший комп'ютер:)

Важко сказати, чим керувалися розробники, застосувавши саме таку систему охолодження, проте так воно є. І єдиний спосіб боротьби з нею – це встановлення додаткових вентиляторів у нижню частину передньої стінки корпусу та захист їх фільтрами. Вентиляторів краще ставити два – для створення всередині підвищеного тиску. Нагнітається ними повітря частково витягуватиметься вентилятором блоку живлення, частково через щілини корпусу.

Література

1. Олександр Долінін (

Нещодавно нарешті справився з шумом, що походить від процесорного кулера. За допомогою охолодження зробленого із води. Але це майже не дало ефекту. Шумів вентилятор блоку живлення. Щоб праці не зникли задарма, довелося придумати, як позбутися шуму з блоку живлення. А щоб грамотно впоратися з якоюсь проблемою, потрібно завжди намагатися розібратися в причині її виникнення. Так ось, як відомо, цей вентилятор жене повітря, яке обдуває радіатори всередині корпусу БП. Радіатори у свою чергу забирають тепло від транзисторів та діодних зборок та віддають повітрі. Взагалі переважно збільшення ефективності перенесення тепла від твердого тіла до газу чи рідини (або навпаки) використовують два способу. Це збільшення поверхні теплообміну твердого тіла та збільшення так званого коефіцієнта тепловіддачі. Коефіцієнт цей залежить від багатьох факторів, наприклад від форми поверхні, від напрямку руху газу щодо поверхні, від швидкості потоку газу, від роду газу і т. д. У звичайному блоці живлення вентилятор (або вентилятори) якраз потрібен, щоб компенсувати маленьку площу теплообміну радіаторів збільшенням коефіцієнта тепловіддачі. Але нам потрібно або позбавитися повітряного потоку зовсім, або знизити до прийнятної величини. У цьому коефіцієнт тепловіддачі знизиться. Щоб передача тепла від елементів до повітря залишилася, як мінімум колишньому рівні, потрібно або компенсувати знижений коефіцієнт тепловіддачі, збільшенням площу теплообміну радіатора або підвищити коефіцієнт тепловіддачі зміною чинників, яких він залежить (наприклад, самий постій зміна роду газу).

Коротше кажучи, напрошуються два відносно простих способи ліквідувати шум: поставити більше радіатор, або змайструвати водоблок. Виготовляти водяне охолодження тільки для блоку живлення звичайно безглуздо (але оригінально). І розумно, якщо у вас вже є СВО хоча б для процесора. Я відмовився від цього способу, хоч у мене і стоїть система вод. охл. через те, що це може бути небезпечним і знизити надійність усієї системи. Та й знайти та поставити радіатор простіше водоблоку.

Перед тим як все це розкрутити, випаяти, запаяти і закрутити я зняв кришку блоку живлення і прикинув, що мені для всієї цієї модернізації знадобиться і чи я зможу. Загалом, інтерес і бажання похвалитися перед друзями не дали мені довго прикидати, і я пішов у магазин радіодеталей за радіатором та полімерними прокладками. Це все, що потрібно для переробки (хоча і прокладки можна поставити старі). У магазині запропонували б/в алюмінієвий радіатор.

Як з'ясувалося пізніше, одна з його сторін дорівнювала одній зі сторін БП. Що потішило. Ошліфував видні поверхні радіатора. Так, для блиску.

У блоці живлення стоять два радіатори.

Щоб закріпити транзистори та діодні збирання на новий радіатор, потрібно було спочатку їх випаяти. Довелося випоювати старі радіатори разом із транзисторами та збірками. Так простіше. Випаював обплетенням. Відразу ж на місця транзисторів та збірок упаяв дроти.

На малюнку деталі вже викручені. До речі, на рідному радіаторі з транзисторами була напруга сто з чимось вольт, для чого не знаю (всі деталі були ізольовані, радіатор не використовувався як провідник). Випаяні деталі тими ж шурупами прикрутив до нового радіатора з використанням термопасти. Ізолював деталі від радіатора полімерними прокладками (все-таки замінив на нові, бо старі вже деформувалися) та керамічними кільцями.

На перший погляд прокладки здаються завеликими, але це для безпеки. Раптом якийсь транзистор повернеться навколо гвинта. Тоді за бажання погріти руки на радіаторі я їх не тільки зігрію, а й відчую, як гарне життя.

Щоб потім спокійніше запускати комп'ютер потрібно перевірити тестером, чи не контачать деталі з радіатором. Після перевірки радіатор із деталями закріпив на корпус БП у старі отвори замість відкрученої кришки. Складання та транзистори з'єднав зі своїми місцями приводами. На ніжки одягнув хлорвінілову трубку.

Вентилятор прибирати не став. Про всяк пожежний випадок. Але поставив у розріз мінусу регульований опір на 150 Ом. Якщо нічого крім напівпровідників грітися не буде, оберти виставлю найменші, такі щоб він міг запуститися або приберу зовсім. Бічні стінки закрив оцинкованою бляхою. Ну і ось як тепер виглядає мій блок живлення.

Такий блок живлення вже навряд чи стане в стандартний корпус. Хоча тут все як завжди - якщо постаратися і виявити кмітливість то можна все. Мене це не турбує, тому що у мене не зовсім звичайний корпус, і місця в ньому достатньо не лише для встановлення такого блоку живлення.

Коротше кажучи, я його встановив, підключив та увімкнув. Все запрацювало, слава богу, як завжди. Вентилятор заробив за 150 Ом. Тепер для впевненої експлуатації блоку його потрібно перевірити за умов наближених до бойових. Після тривалого прогону 3DMark, температура радіатора на дотик у межах 50-550С. На жаль, немає в мене такої корисної речі, як термометр. Після тесту я якнайшвидше вимкнув комп'ютер і зняв кришки БП для перевірки температури інших елементів. Температура трансформатора близько 30 o С, торкнувшись тороїдальний дросель, я обпікся, але не відразу, напевно близько 70 o С±10 o С. Далеко не смертельна для нього температура. Крім цих елементів, значно (не більше 30 o С) нічого не нагрілося. Вентилятор при 150 Ом мало створював потоку. Його сміливо можна вимкнути. Ну тепер (подумав я про блок) нехай тільки пікне.

Реферат

Пояснювальна записка до дипломного проекту: 65 сторінок, 15 малюнків, 11 таблиць, 24 джерела, 2 додатки, 3 аркуші креслень формату А1.

Об'єкт досліджень: удосконалення охолодження блоку живлення

Предмет дослідження: блок живлення ПК.

У першому розділі розглянуто загальні принципи охолодження, видів охолодження ПК та блоку живлення, детальніше розглянуто питання повітряного охолодження.

У другому розділі розглядаються питання щодо вдосконалення охолодження блоку живлення ПК.

У третьому розділі виконано економічний розрахунок об'єкта аналізу.

У четвертому розділі проведено розрахунки вентиляції, природного та штучного освітлення, рівня шуму. Отримані значення зіставлені з нормативними.

БЛОК ЖИВЛЕННЯ, ВЕНТИЛЯТОР, МОДДІНГ, ОХОЛОДЖЕННЯ, ПРОДУКТИВНІСТЬ ВЕНТИЛЯТОРА, ТЕРМОРЕЛЕ, РІВЕНЬ ШУМУ

Вступ

1.1 Види блоків живлення

1.3 Охолодження блоку живлення

1.3.1 Влаштування вентилятора

4. Охорона праці

4.1.2 Висвітлення

4.1.3 Параметри мікроклімату

4.1.4 Шум та вібрація

4.3 Режим праці

4.5 Розрахунок вентиляції

4.6 Розрахунок рівня шуму

Перелік посилань

додаток

Перелік умовних позначень, символів, одиниць, скорочень та термінів

АЦП - аналого-цифровий перетворювач

БІС – велика інтегральна схема

БП - блок живлення

КМОП – комплементарна логіка на транзисторах метал-оксид-напівпровідник

МПС – мікропроцесорна система

ОЗП - оперативний запам'ятовуючий пристрій

ПЗУ - постійний пристрій, що запам'ятовує

ПЗ - програмне забезпечення

ПС - програмні засоби

СО – система охолодження

ЦП – центральний процесор

ЦПУ - центральний процесорний пристрій

Вступ

Тема дипломної роботи – "Удосконалення охолодження блоку живлення", яка є предметом дослідження.

Мета роботи – удосконалити систему охолодження блоку живлення персонального комп'ютера.

Завданнями дослідження є визначення оптимальної системи охолодження блоку живлення комп'ютера та внесення пропозицій щодо вдосконалення системи охолодження останнього.

Якщо розглядати домашній або офісний комп'ютер, слід розглядати дешеві та надійні системи охолодження.

Роботу можна розбити на етапи:

ознайомлення із системою охолодження блока живлення ПК;

на основі отриманих знань, удосконалити систему охолодження блока живлення комп'ютера, яка стежитиме за нормальним станом температури.

Комп'ютерний блок - блок живлення, призначений для постачання вузлів комп'ютера електричною енергією. У його завдання входить перетворення мережевої напруги до заданих значень, їх стабілізація та захист від незначних перешкод напруги живлення. Також, з вентилятором, він бере участь в охолодженні системного блоку.

Від блоку живлення, як у людини від їжі, залежить робота комп'ютера. Тому підтримка нормальної температури блока живлення для роботи комп'ютера є актуальною темою. Зі збільшенням потужності комп'ютера зростає і тепло, що виділяється активними елементами.

1. Системи охолодження блока живлення ПК

1.1 Види блоків живлення

Блок живлення комп'ютера (БП) призначений живлення електроенергією всіх компонентів (пристроїв) комп'ютера. Блок живлення перетворює напругу, що отримується від електричної мережі і передається пристроям комп'ютера. Він стабілізує напругу та захищає від деяких електричних перешкод. Крім цього він входить у систему охолодження комп'ютера, оскільки має вентилятор.

Одним із основних якісних параметрів БП є споживана з електричної мережі пікова потужність. На сьогоднішній день вона лежить у діапазоні від 250 до 1000 Вт. Блоки живлення комп'ютера називають імпульсними (SMPS – Switching Mode Power Supply). Вони дають вихідну напругу в 5, 12, +3,3В.

Блоки живлення постійно розвиваються, як і інші компоненти комп'ютера. Згодом йде еволюція їхніх стандартів.

Існують види блоків живлення:

Блоки живлення стандарту АТ

Стандарт АТ першим використовувався у комп'ютерних блоках живлення. Він з'явився світ одночасно з першими IBM-сумісними комп'ютерами і застосовувався до 1995 року. На виході цих блоків живлення було чотири постійні напруги +5, - 5, +12, - 12 Вольт. Але при високих темпах розвитку комп'ютерної техніки зростала і сумарна потужність, яка була необхідна ПК. До того ж зросла потреба у лінії на +3,3 Вольт (який був на виході БП АТ) позначалася. Цю напругу доводилося брати з материнської плати, навіщо на неї монтувався спеціальний стабілізатор. Блоки живлення АТ були незручними при монтажі їх у системний блок, а також не забезпечували належного охолодження через не раціональну конструкцію.

Як і слід було очікувати, у 95-му році минулого століття на зміну застарілому формату АТ прийшов новий формат блоків живлення – ATX.

Блоки живлення стандарту ATX

У новому стандарті блоків живлення ATX побільшало ліній напруги на виході. Стандарту AT необхідно було напруга +3,3, відповідно така лінія і була додана, а також лінія +5 В SB (Stand-By).

Лінія +5 В SB призначалася для розширення функціоналу з управління живлення комп'ютера. Це були такі функції, як запуск комп'ютера за сигналом від клавіатури, від модему або локальної мережі, і для втілення режиму Suspend-to-ram. В останньому режимі при "засипанні" комп'ютера всі тимчасові дані знаходяться в оперативній пам'яті при вимкненому ПК.

Звичайно ж для реалізації такого режиму напруга повинна подаватися весь час, незалежно від вимкненого ПК або увімкненого (хоча він має бути включений до розетки). Для цього був придуманий "хитрий" стабілізатор, який по суті маленький блок живлення всередині основного і працює постійно.

У порівнянні з БП AT, в яких кнопка вкл/відкл фактично прибирала з нього напругу 220 Вольт, то в новому форматі натискання кнопки йде команда на зупинку ШИМ-контролера основного стабілізатора. А в блоці живлення продовжує працювати стабілізатор +5 В Stand-By для забезпечення швидкого пробудження комп'ютера.

Щоб повністю знеструмити такий блок живлення його необхідно фізично від'єднати від розетки.

Деякий час блоки живлення ATX потихеньку модернізувалися, але нічого кардинально нового не з'являлося. Але з появою більш потужних і швидких процесорів і споживачів більше потужності довелося і подавати їм відповідне харчування - 12 Вольт на стабілізатор процесора.

Малюнок 1.1 - Схема цоколівки

Таблиця 1.1 – Призначення висновків

№ висновку	Позначення
1	+3,3v
2	+3,3v
3	GND
4	+5v
5	GND
6	+5v
7	GND
8	Power Good
9	+5VSB
10	+12v
11	+3,3v
12	-12v
13	GND
14	PS ON#
15	GND
16	GND
17	GND
18	+5v
19	+5v
20	+5v

Блоки живлення стандарту ATX 12V (ATX 2.03)

Перехід на нові блоки живлення був зумовлений появою у 2000 році нового потужного процесора Intel Pentium 4. Як відомо, до нього стабілізатор процесора живився від шини +5 Вольт. Якщо порахувати силу струму по цій шині для процесора потужністю, наприклад, 50 Ватт, то вийде що вона дорівнює 10 А. А це досить багато. Мінусів цього багато: і можливий перегрів контактів при нещільному з'єднанні, і складність монтажу великого роз'єму на материнській платі і т.д.

Звичайно, було знайдено вирішення цієї проблеми. Відбувся перехід на запит стабілізатора центрального процесора від шини + 12 Вольт. З законів фізики нам відомо, що при збільшенні напруги в 2,4 рази, струм зменшиться в стільки ж, при однаковій потужності, що споживається, а також збільшиться коефіцієнт корисної дії стабілізатора.

Але тут довелося вирішувати ще одну проблему - в роз'ємі живлення стандарту ATX був всього один проводок для напруги +12 Вольт. Що звичайно було мало при збільшенні числа споживачів цієї напруги і збільшенні сили струму, що проходить (це могло призвести до підгоряння контактів від перегріву). Вирішення цієї проблеми прийшло у вигляді нового, окремого чотирьох контактних роз'ємів додаткового живлення материнської плати. Цей роз'єм мав два додаткові дроти живлення + 12 В і оскільки компактним міг розміщуватися поруч із стабілізатором живлення центрального процесора, чому розробники материнських плат були звичайно раді.

Крім введення нового роз'єму в стандарті ATX 12V відбулося посилення вимог до характеристик блоків живлення, а саме було встановлено нижню межу макс. струму по шині +12 Вольт (10 Ампер).

Зовнішній вигляд нових блоків живлення не відрізнявся від випуску раніше, хіба що тільки наявністю нового додаткового роз'єму живлення материнки. І відразу ж на ринку з'явилися перехідники різних видів для забезпечення можливості підключення старих блоків живлення до материнських плат зробленим вже за новим стандартом живлення – ATX12V. Для комп'ютерів з порівняно невеликою споживаною потужністю використання таких перехідників було виправдано, а використання їх у системах з великим енергоспоживанням загрожує.

Стандарт ATX12V 1.2

Це чергова зміна стандарту 12V, яка зробила необов'язковою присутність на виході блоку живлення напруги - 5 Вольт. Ця напруга використовувалася для застарілої вже на той момент шини ISA і більше ні чого іншого не живило. Відповідно, нові блоки живлення випускалися вже без наявності цього висновку.

1.2 Охолодження, види охолодження

Треба відзначити той факт, що блок живлення комп'ютера першим отримав активну систему охолодження. Спочатку у ньому встановлювався вентилятор розмірністю 80х80. Але з часом появи мікропроцесорів Pentium IV, розмір та розташування вентиляторів у БП змінилися. Сьогодні повсюдно застосовуються вентилятори розміром 120х120 з малою частотою обертання і, як наслідок, меншим рівнем шуму. У топових блоках живлення швидкість обертання вентилятора змінюється залежно від сумарного навантаження БП.

Холодне повітря важке, і тому спускається вниз, а гаряче, навпаки, легке, і тому прагнути у височінь. Це проста теорема відіграє ключову роль при організації грамотного охолодження. Тому повітря необхідно забезпечити вхід як мінімум у нижній передній частині системного блоку і вихід у його верхній задній частині. Причому необов'язково ставити вентилятор на вдув. Якщо система не дуже гаряча, цілком достатнім буде простий отвір у місці входу повітря.

Розрахуємо необхідну потужність корпусної системи охолодження. Для розрахунків використовуємо таку формулу:

Q = 1,76 * P / (Ti - To), (1.1)

Де P – повна теплова потужність комп'ютерної системи;

Ti – температура повітря всередині системного корпусу;

Тo - температура свіжого повітря, що всмоктується у системний блок із навколишнього середовища;

Q – продуктивність (витрата) корпусної системи охолодження.

Повна теплова потужність (P) перебуває шляхом підсумовування теплових потужностей всіх компонентів. До них належать процесор, материнська плата, оперативна пам'ять, плати розширення, жорсткі диски, приводи ROM/RW, БП. Загалом те, що встановлено всередині системного блоку.

За температуру в системі (Ti) потрібно взяти бажану температуру всередині системного блоку. Наприклад - 35 про З.

Як To візьміть максимальну температуру, яка взагалі буває в найспекотнішу пору року в нашому кліматичному поясі. Візьмемо 25 про З.

Коли всі необхідні дані отримані, підставляємо їх у формулу. Наприклад, якщо P=300 Вт, то розрахунки виглядатимуть так:

Q = 1,76 * 300 / (35-25) = 52,8 CFM

Тобто в середньому сумарна кількість оборотів всіх корпусних вентиляторів, включаючи вентилятор у БП, має бути не нижчою за 53 CFM. Якщо пропелери будуть крутитися повільніше, це може призвести до вигоряння будь-якого компонента системи і виходу її з ладу.

Також у теорії охолодження існує таке поняття, як системний імпеданс. Він виражає опір, що надається повітряному потоку, що рухається всередині корпусу. Цей опір може виявлятися всім, що не є цим потоком: плати розширення, шлейфи та дроти, елементи кріплення корпусу та інше. Саме тому бажано пов'язувати всю проводку хомутами і розміщувати в якомусь кутку повітря, щоб вона не стала на заваді на шляху повітряного потоку.

Тепер, коли ми визначилися із загальною потужністю корпусної СО, подумаємо, скільки саме вентиляторів нам потрібно та де їх розмістити. Пам'ятаємо, що один, але встановлений з розумом вентилятор принесе більше користі, ніж два, але поставлені неписьменно. Якщо при розрахунку P ми отримали не більше 115 Вт, то без особливої ​​необхідності немає сенсу встановлювати додаткові корпусні вентилятори, цілком вистачить одного вентилятора БП. Якщо системи виділяє тепло більш ніж на 115 Вт, для збереження її життя на довгі роки доведеться додати вентиляторів в корпус. Як мінімум, потрібно поставити один вентилятор "на видув" на задній стінці системного блоку, крім вентилятора в блоці живлення.

Вентиляторам, як відомо, властиво шуміти. Якщо шум особливо докучає, можна вдатися до такого способу вирішення проблеми: замість одного швидкого і галасливого поставити два повільніші і тихохідніші. Розділити навантаження, так би мовити. Наприклад, замість одного 80-міліметрового з 3000 об. /хв. прикрутити два таких самих (або навіть 120-міліметрових) по 1500 обертів кожен. Міняти один меншого діаметра на два більшого діаметра переважно тим, що велика крильчатка проганятиме за хвилину більше кубів повітря, ніж дрібні лопаті. У деяких випадках можна обмежитися просто заміною одного меншого вентилятора на один більший.

Охолодження буває пасивним та активним.

Пасивне є просто радіатор, прислонений на поверхню кристала і прикріплений до "сокету" або "слоту". Вже давно не застосовується для охолодження більшості CPU, іноді ставиться на GPU та активно використовується для охолодження модулів RAM, відеопам'яті та чіпсетів. Таке охолодження ґрунтується на природній конвекції повітря. Радіатор має бути бажано мідним (краще відводить тепло, ніж алюмінієвий) та голчастим (без загострень на кінці голок). Головне – загальна площа його поверхні. Чим вона більша, тим ефективніше тепловідведення. Підошва радіатора повинна бути гладкою, інакше контакт з чіпом (а отже, і теплопередача) буде порушений. Всім радіаторам властива така характеристика, як температурний опір. Воно показує, наскільки зміниться температура процесора зі збільшенням споживаної ним потужності на 1 Ватт. Чим цей опір менший, тим краще. Радіатори монтуються до чіпа або спеціальним кріпленням (до роз'єму процесора), або приклеюються термоклеєм (на чіпи пам'яті, чіпсет). У першому випадку на поверхню процесора потрібно спочатку тонким шаром нанести термопасту (створити термоінтерфейс). Найпоширеніші термопасти - КПТ-8 та АлСіл.

Активне охолодження. Може бути повітряним, водяним, кріогенним та нітрогенним.

Малюнок 1.2 - Повітряне охолодження

Повітряне. Його ще називають аерогенним. Це пасивне охолодження + кулер, тобто радіатор із встановленим зверху вентилятором. Кулер - це, як відомо, вентилятор, який встановлюється на будь-який чіп, наприклад, процесор або на графічне ядро. Абсолютно всім вентиляторам властива маса характеристик, за якими можна оцінити їхню профпридатність:

Розміри вентилятора. Виражається як висота x ширина x висота. Наприклад, 80х80х20. Усі значення виражаються у мм (міліметрах). Тут є різниця між розміром корпусу вентилятора (розмір кулера, записується як довжина х ширина) і розміром власне квадрата, в який вписано коло крильчатки (розмір вентилятора, довжина х ширина). Розмір кулера за всіма параметрами на пару міліметрів вищий за розмір вентилятора. Зазвичай про розміри кулера говорять не 80х80х20, а просто 80х80 (вісімдесят на вісімдесят). Кулери бувають розміром 40х40, 50х50, 60х60, 70х70, 80х80 та 120х120. Найпоширеніші - 40х40, 80х80 та 120х120.

Тип підшипника. Крильчатка вентилятора крутиться або підшипником ковзання (sleeve), або підшипником кочення (ball). В обох свої переваги та недоліки.

Підшипник ковзання. Його пристрій наступне: у втулку, змащену мастилом, вставляється ротор. Вентилятор з таким підшипником просто весь обріс недоліками, до яких відносяться: невисокий термін служби в порівнянні з підшипником кочення, який ще й скорочується при знаходженні вентилятора з таким підшипником поблизу температури вище 50 о; розбалансування крильчатки - при терті ротора з втулкою остання зношується не рівномірно (тобто не по всіх колах), а лише з обох боків, у результаті в поперечному перерізі з часом стає не кругом, овалом. Через це виникає биття ротора і, як наслідок, шум. До того ж, з часом мастило починає витікати із зазору між втулкою та ротором, що явно не сприяє припиненню биття. Переваг у кулерів з підшипником ковзання тільки два - вони дуже дешеві в порівнянні зі своїми ball-побратимами і тихіше працюють, поки не зноситься втулка або закінчиться мастило. Останнє вирішується розбором мотора та заміною мастила.

Підшипник кочення. Пристрій дещо інший: між втулкою і ротором замість мастила поміщаються кульки, якими і обертається ротор. Втулка з двох сторін закривається спеціальними кільцями, що перешкоджає висипанню кульок. Недоліки таких кулерів обернені достоїнствам sleeve-кулерів - ball дорожче і шумніше, ніж sleeve. У плюсах – стійкість до високої температури, що передається радіатором, та велика довговічність.

Існує також комбіноване рішення:

Вентилятор, який обертають і sleeve - і ball-підшипник. У разі другий збільшує довговічність і знижує рівень шуму. Також бувають вентилятори з підшипником ковзання, але на їх роторі нарізане різьблення, яке при обертанні не дає мастилу стікати в низ, завдяки чому воно безперервно циркулює всередині втулки.

Кількість обертів за хвилину. Швидкість обертання крильчатки вентилятора. Вимірюється цей параметр у RPM (Rotations Per Minute) і чим більше це значення, тим краще. Зазвичай, становить від 1500 до… важко сказати скільки, оскільки значення rpm постійно підвищується виробниками. Чим швидше крутиться вентилятор, тим гучніше він шумить. Тут доводиться вибирати: або швидкість, холод і шум, або тиша і високі температури. Роботу будь-якого вентилятора можна сповільнити, знизивши напругу, що подається на мотор. Це можна зробити підключенням до каналу 7 або навіть 5 V замість 12 V або впайкою резистора 10-70 Ом в розрив проводу живлення вентилятора. Але при подачі занадто низької напруги (нижче 6 V) вентилятор може просто не вистачити сили, і він не почне крутитися, не забезпечить належного охолодження.

Об'єм повітря, що проганяється за одну хвилину. Також називають ефективністю. Вимірюється у CFM (Cubic Feet per Minute). Чим вище CFM, тим гучніший шум, що видається вентилятором.

Рівень шуму. Вимірюється у дБ. Залежить від двох попередніх параметрів. Шум може бути механічним та аеродинамічним. На механічні шуми впливають величини RPM та CFM. Аеродинамічний залежить від кута загину крильчатки. Чим він вищий, тим сильніше б'ється повітря про лопаті і тим гучніший гул.

Спосіб підключення живлення. PC Plug (безпосередньо до БП) чи Molex (до материнської плати).

Наступний вид охолодження – водяне охолодження. Складається з ватерблоку, радіатора, резервуара з водою або холодоагентом, помпи та сполучних шлангів. Ватерблок з двома роз'ємами (штуцерами) для вхідного та вихідного шланга встановлюється на процесорі. До радіатора по вхідному шлангу з помпи закачується охолоджена вода (холодоагент), проходить через нього і вихідним шлангом, будучи нагрітою теплом процесора, рухається до другого радіатора (на який встановлюється вентилятор), щоб віддати тепло, взяте у CPU.

Малюнок 1.3 – Водяне охолодження

Після цього вода потрапляє назад у помпу, і цикл перекачування повторюється. У водяній СО лише два параметри: об'єм резервуара та потужність помпи. Перший вимірюють в л (літрах), а потужність - л/годину. Чим вище потужність, тим вище шум, що видається помпою. Водяне охолодження має перевагу перед повітряним, так як використовувана охолоджувальна речовина має набагато більшу теплоємність, ніж повітря, і тому ефективніше відводить тепло від елементів, що гріються. Але, незважаючи ні на що, водяне охолодження не дуже поширене в силу своєї дорожнечі щодо повітряного охолодження та небезпеки короткого замикання у разі розгерметизації та протікання.

Кріогенне охолодження. СО, що охолоджує чіп за допомогою спеціального газу – фреону. Складається вона з компресора, конденсатора, фільтра, капіляра, випарника і трубки, що втягує. Працює так: газоподібний фреон надходить у компресор і там нагнітається. Далі газ за тиском потрапляє в конденсатор, де перетворюється на рідину та виділяє енергію в тепловому вигляді. Ця енергія розсіюється конденсатором у довкілля. Далі фреон, вже будучи рідиною, перетікає у фільтр, де очищається від випадкового сміття, яке може потрапити в капіляр і закупоривши його, вивести систему охолодження з ладу. По капіляру рідкий фреон потрапляє у випарник, де під дією тепла, що передається від випарника, починає кипіти, активно поглинаючи отримувану від процесора теплову енергію, і по всмоктувальній трубці потрапляє назад в компресор і цикл повторюється.

Малюнок 1.4 - Кріогенне охолодження

Не поширена в силу своєї дорожнечі та необхідності поповнення фреону, так як він з часом випаровується і його доводиться додавати до системи охолодження. Також ефективна при розгоні, оскільки здатна створювати мінусові температури.

Нітрогенне охолодження. Вся система охолодження складається із середніх розмірів ємності із залитим туди рідким азотом. Нічого і нікуди не треба не підводити, не відводити. При нагріванні процесором рідкий азот випаровується, досягаючи "стелі" ємності, стає рідким і знову потрапляє на дно і знову випаровується. Нітрогенне охолодження, як і фреонне, здатне забезпечити мінусову температуру (приблизно - 196 про З). Незручність у тому, що рідкий азот, як і фреон, має здатність википати, і доводиться додавати його в чималих кількостях. Крім того, азотне охолодження дуже дороге.

Малюнок 1.5 - Нітрогенне охолодження

Принцип дії елемента Пельтьє заснований на роботі напівпровідників p- та n-типу.

Малюнок 1.6 - Елемент Пельтьє

Ще один пристрій охолодження, що складається із двох напівпровідникових пластин. При пропущенні через них електричного струму одна пластина починає морозити, а інша, навпаки, випромінюватиме тепло. Причому температурний проміжок між температурами двох пластин завжди однаковий. Використовується елемент Пельтьє в такий спосіб: "морозить" сторона кріпитися на процесор. Небезпека його використання пов'язана з тим, що при неправильній установці елемента є ймовірність утворення конденсату, що спричинить вихід обладнання з ладу. Отже, при використанні елемента Пельтьє слід бути надзвичайно обережним.

При дослідженні СО приходимо до висновку, що для нашого випадку найбільш прийнятний варіант – повітряне охолодження. Залишається вибрати прийнятний варіант вентилятора (малий рівень шуму і більша продуктивність).

1.3 Охолодження блоку живлення

Для перенесення повітря у системах охолодження використовують вентилятори.

1.3.1 Влаштування вентилятора

Вентилятор складається з корпусу (зазвичай у вигляді рамки), електродвигуна та крильчатки, закріпленої за допомогою підшипників на одній осі з двигуном (Малюнок 1.7).

Малюнок 1.7 - Компоненти вентилятора

Від типу встановлених підшипників залежить надійність вентилятора. Виробники заявляють такий типовий час напрацювання на відмову (кількість років отримано з розрахунку цілодобової роботи) (Таблиця 1.2).

З урахуванням морального старіння комп'ютерної техніки (для домашнього та офісного застосування це 2-3 роки), вентилятори з шарикопідшипниками можна вважати "вічними": термін їх роботи не менший за типовий термін роботи комп'ютера. Для більш серйозних застосувань, де комп'ютер повинен працювати цілодобово багато років, варто підібрати більш надійні вентилятори.

Таблиця 1.2 – Залежність роботи вентилятора від марки підшипника

1.3.2 Характеристики вентиляторів

Вентилятори розрізняються за своїм розміром і товщиною: зазвичай в комп'ютерах зустрічаються типорозміри 40×40×10 мм, для охолодження відеокарт та кишень для жорстких дисків, а також 80×80×25, 92×92×25, 120×120×25 мм охолодження корпусу. Також вентилятори відрізняються типом і конструкцією електродвигунів, що встановлюються: вони споживають різний струм і забезпечують різну швидкість обертання крильчатки. Від розмірів вентилятора і швидкості обертання лопат крильчатки залежить продуктивність: створюваний статичний тиск і максимальний обсяг повітря, що переноситься.

Об'єм повітря, що переноситься вентилятором (витрата) вимірюється в кубометрах за хвилину або кубічних футах за хвилину. Продуктивність вентилятора, вказана в характеристиках, вимірюється за нульового тиску: вентилятор працює у відкритому просторі. Усередині корпусу комп'ютера вентилятор дме в системний блок певного розміру, тому він створює в об'ємі, що обслуговується, надлишковий тиск. Природно, що об'ємна продуктивність буде приблизно обернено пропорційна створюваному тиску. Конкретний вид витратної характеристики залежить від форми використаної крильчатки та інших параметрів конкретної моделі. Наприклад, відповідний графік для вентилятора GlacialTech SilentBlade GT80252BDL (Малюнок 1.8).

Рисунок 1.8 – Продуктивність вентилятора SilentBladeGT80252BDL

Загальний вигляд вентилятора SilentBladeIIGT80252-BDLA1наведено на малюнку 1.9, а його характеристики нижче.

Малюнок 1.9 - Загальний вигляд вентилятора SilentBladeIIGT80252-BDLA1

Характеристики вентилятора SilentBladeIIGT80252-BDLA1

Вентилятор для охолодження корпусу ПК

Низький рівень шуму

Напруга живлення 12 В

Підшипник 2 х

Швидкість обертання 1700 (± 10%) об. /хв.

Потік повітря 26.3 CFM

Розміри 80 х 80 х 25 мм

Роз'єм живлення Конектор 3-pin + 4 - pin

Колір чорний

З цього випливає простий висновок: чим інтенсивніше працюють вентилятори в задній частині корпусу комп'ютера, тим більше повітря можна буде прокачати через всю систему, тим ефективніше буде охолодження.

Рівень шуму, створюваний вентилятором під час роботи, залежить від різних його характеристик. Нескладно встановити залежність між продуктивністю та шумом вентилятора. На сайті великого виробника популярних систем охолодження Titan, в розділі корпусних вентиляторів ми бачимо: багато вентиляторів того самого розміру комплектуються різними електродвигунами, які розраховані на різну швидкість обертання. Оскільки крильчатка використовується одна і та ж, отримуємо дані, що нас цікавлять: характеристики одного і того ж вентилятора при різних швидкостях обертання. Складаємо таблицю для трьох найпоширеніших типорозмірів: товщина 25 мм, 80×80×25 мм, 92×92×25 мм та 120×120×25 мм (Таблиці 1.3).

Таблиця 1.3 – Рівень шуму різних вентиляторів Titan

Жирним шрифтом виділено найпопулярніші типи вентиляторів.

Порахувавши коефіцієнт пропорційності потоку повітря та рівня шуму до оборотів, бачимо майже повний збіг. Вважаємо відхилення від середнього: менше 5%. Таким чином, ми отримали три лінійні залежності, по 5 точок кожна. Гіпотезу вважаємо підтвердженою.

Об'ємна продуктивність вентилятора пропорційна кількості обертів крильчатки, те саме справедливо і для рівня шуму.

Використовуючи отриману гіпотезу, ми можемо екстраполювати отримані результати методом найменших квадратів (МНК): у таблиці ці значення виділено похилим шрифтом. Досліджена залежність лінійна в деякому діапазоні швидкостей обертання; логічно припустити, що лінійний характер залежності збережеться і в деякій околиці цього діапазону; Проте за дуже високих і дуже малих оборотах картина може значно змінитися.

Тепер розглянемо лінійку вентиляторів іншого виробника: GlacialTech SilentBlade 80х80х25 мм, 92х92х25 мм і 120х120х25 мм. Складемо аналогічну таблицю 1.4

Таблиця 1.4 - Рівень шуму різних вентиляторів GlacialTech

Похилим шрифтом виділено розрахункові дані.

Загальний вигляд вентиляторів цієї серії зображено малюнку 1.10.

Малюнок 1.10 - Загальний вигляд вентиляторів GlacialTech

Як було сказано вище, при значеннях швидкості обертання вентилятора, що істотно відрізняються від досліджених, лінійна модель може бути неправильною. Отримані екстраполяцією значення слід розуміти як приблизну оцінку.

Звернімо увагу на дві обставини. По-перше, вентилятори GlacialTech працюють повільніше, по-друге, ефективніше. Очевидно, це результат використання крильчатки з більш складною формою лопат: навіть при однакових оборотах, вентилятор GlacialTech переносить більше повітря, ніж Titan (див. графу приріст). А рівень шуму при однакових оборотах приблизно дорівнює: пропорція дотримується навіть вентиляторів різних виробників з різною формою крильчатки.

Потрібно розуміти, що реальні шумові характеристики вентилятора залежать від його технічної конструкції, створюваного тиску, об'єму повітря, що прокачується, від типу і форми перешкод на шляху повітряних потоків; тобто від типу корпусу комп'ютера. Оскільки корпуси використовуються різні, неможливо безпосередньо застосовувати виміряні в ідеальних умовах кількісні характеристики вентиляторів - їх можна тільки порівнювати між собою для різних моделей вентиляторів.

2. Удосконалення охолодження блоку живлення

Моддинг (англ. modding, походить від слова modify – модифікувати, змінювати) – внесення креативних змін до апаратного забезпечення комп'ютера. Найпоширеніший об'єкт моддингу - "case", корпус комп'ютера. Моддинг може робитися для покращення параметрів обладнання (тобто розгону), але, за словами самих ентузіастів, основна мета моддингу – "отримання естетичного задоволення від речі, яку ми любимо, а також вираження власної індивідуальності". Як щодо масове явище, моддинг сформувався у США та країнах західної Європи орієнтовно наприкінці 1999 – на початку 2000 року. На території України моддинг почав зароджуватися під кінець 2001 – початок 2002 року, а різкий набір популярності розпочався приблизно у 2004 році.

Моддинг блоку живлення - це процес модифікації серійного комп'ютерного блоку живлення для надання йому ексклюзивності та несхожості на інші БП, покращення системи охолодження та підвищення зручності його експлуатації. Моддинг блоку живлення є складовою моддінгу комп'ютера, у процесі якого застосовують, переважно, ті самі концепції та ідеї, як і при моддингу корпусу, отже можна сказати, що моддинг БП - це моддинг комп'ютера в мініатюрі.

Ну що, слід зайнятися моддинг блоку живлення.

Ми вже у попередньому розділі розглянули майже всі недоліки щодо температури БП. В основному в блоці живлення використовуються вентилятори на видув. З одного боку це правильне рішення, тому що згідно з фізикою повітря, холодне повітря з нижньої частини комп'ютера втягується, проходячи через блок живлення, потім нагрівається елементами блоку живлення і потім висмоктується вентилятором, продовжуючи обдувати теплим потоком решту складових комп'ютера, піднімаючись вгору. Якщо ж ми розглянемо, коли вентилятор працює на "вдування", то виявиться, що холодне повітря надходить на обдування елементів блоку живлення і далі вже ослаблений потік обдуває інші блоки комп'ютера розігрітим повітряним повітрям. Як бачимо і той і інший варіант є свої переваги і недоліки.

Ходімо шляхом удосконалення охолодження блоку живлення з найменшими витратами.

Встановимо додатковий вентилятор на "вдування", а вентилятор на "видування" забезпечимо електронним термореле.

Схеми розташування вентиляторів, для різних варіантів показані малюнку 2.1 і 2.2 до переробки і після.

а)
б)

Малюнок 2.2 - Розташування вентиляторів у БП до переробки (а) та після переробки (б) другий варіант

На малюнку показано напрямок руху повітря. У першому варіанті ми встановлюємо вентилятор на "вдування" (Рис.2.1, б), у другому на "вдування" (Рис.2.2, б).

Схема блоку живлення ПК до вдосконалення представлена ​​малюнку 2.3. Живлення вентилятора здійснюється з висновків 12 ст.

Тип вентилятора вибирається аналогічний до встановленого.

У принципі схема вдосконаленого варіанту нічим не відрізнятиметься від схеми, яка була до вдосконалення, лише паралельно робочому вентилятору підключитися вентилятор, що вводиться.

При тестуванні роботи вентиляторів до вдосконалення та після.

Рисунок 2.3 – Схема блоку живлення ПК до удосконалення

Були отримані такі варіанти температур, які зображені на графіку (Рис.2.4).

Рисунок 2.4 - Залежність температури БП до вдосконалення (ряд 1) та після вдосконалення (ряд 2); на вертикальній осі ˚С

На сьогоднішній день існує два шляхи для полегшення роботи охолоджувального процесора вентиляторів: софтове охолодження та використання реобасів.

Софтове охолодження має на увазі інсталяцію спеціальної утиліти (наприклад WaterFall, CPUIdle та ін), яка відстежує час, в який процесор простоює, і в цей часовий проміжок як би переводить його в режим сну, тобто знижує кількість його тактів (MHz) і подане на CPU напруга. Але таке застосування в сучасних операційних системах втрачає актуальність, оскільки управління процесора займається сама ОС.

Дуже корисним приладом для моніторингу та регулювання швидкості обертання вентиляторів є реобас. Це панелька, яка вставляється у вільний 5” відсік. На ній розміщується жк-дисплей (або циферблати зі стрілочками), що показує температуру CPU, GPU і системи (при встановленні на ці компоненти термодатчиків), швидкість всіх вентиляторів, які підключені до реобасу і рукоятки, що крутяться, що управляють швидкостями вентиляторів.

Панелька проводами з'єднується проводами з усіма регульованими компонентами системи та БП. Недолік у тому, що тут немає жодної автоматики: нам доведеться стежити за температурою, скажімо БП, і якщо вона дозволяє, за бажання занижувати кількість обертів.

Для того, щоб захистити БП від перегріву, розробимо найпростішу схему включення вентилятора (Малюнок 2.5).

Звичайно можна розробити і більш складну і надійну схему управління вентилятором, наприклад на мікроконтролері, але при цьому істотно збільшитися вартість пристрою, що розробляється. Конструкція зібрана для того, щоб вентилятор не працював постійно.

Якщо температура опуститься нижче 30˚С, вентилятор вимикається.

Схема не містить дорогих та дефіцитних елементів. Живиться схема від загальної схеми живлення комп'ютера +12В. Специфікацію елементів наведено у Додатку А.

Рисунок 2.5 - Схема принципова електрична термореле для включення вентилятора жорсткого диска

Транзистор КТ814А можна закріпити безпосередньо на корпусі комп'ютера, попередньо звільнивши "майданчик" від фарби - вийде свого роду тепловідведення. Терморезистори ММТ зазнали невеликого доопрацювання. Паяльником нагріваємо корпус і витягаємо сам терморезистор - так він швидше реагуватиме на зміну температури. Розмістимо терморезистори на БП, приклеюючи їх епоксидною смолою до корпусу БП, а якщо поруч знаходиться ще один блок, який вимагає обдування вентилятором, другий резистор можна розмістити на останньому. Резистор 1,5 КІМ підібраний експериментально, на температуру спрацьовування близько 30 градусів. Цей пристрій можна застосувати і в інших блоках комп'ютера, коли потрібно охолодження, а постійна робота вентилятора небажана.

Підключення вентилятора та термореле.

Вентилятори охолодження комп'ютера стандартно запитуються напругою +12 В. Живлення подається за допомогою спеціальних трьох - або чотирьохконтактних роз'ємів, або роз'ємів для живлення жорстких дисків і оптичних приводів (їх часто називають молекс, на ім'я фірми Molex, що розробила їх).

Малюнок 2.6 - Рознімання фірми Molex

Ключем роз'єму є скошені кути з однієї зі сторін. Провіди підключені наступним чином: два центральні - "земля", загальний контакт (чорний провід); +5 В – червоний, +12 В – жовтий. Для живлення вентилятора через молекс-роз'єм використовуються тільки два дроти, зазвичай чорний ("земля") та червоний (напруга живлення). Підключаючи їх до різних контактів роз'єму можна отримати різну швидкість обертання вентилятора. Стандартна напруга 12 В запустить вентилятор зі штатною швидкістю, напруга 5-7 забезпечує приблизно половинну швидкість обертання.

Часто для обмеження швидкості обертання вентилятора приміряються постійні або змінні резистори, послідовно включені в ланцюги живлення. Змінюючи опір змінного резистора, можна регулювати швидкість обертання: саме так влаштовано багато ручних регуляторів швидкості вентиляторів. Конструюючи подібну схему, треба пам'ятати, що, по-перше, резистори гріються, розсіюючи частину електричної потужності у вигляді тепла, - це не сприяє більш ефективному охолодженню; по-друге, електричні характеристики електродвигуна у різних режимах роботи (запуск, розгін, стабільне обертання) не однакові, параметри резистора потрібно підбирати з урахуванням всіх цих режимів. Щоб підібрати параметри резистора, достатньо знати закон Ома; Використовувати потрібно резистори, розраховані на струм, не менший, ніж споживає електродвигун. Не вітаємо ручне керування охолодженням, тому що вважаємо, що комп'ютер - цілком підходящий пристрій, щоб керувати системою охолодження автоматично, без втручання користувача.

Рисунок 2.7 – Схема блоку живлення після удосконалення

Крім розглянутого нами активного охолодження можна застосувати щодо блоку живлення та пасивну систему охолодження.

Пасивними системами охолодження прийнято називати такі, які містять вентиляторів. Пасивним охолодженням можуть задовольнятися окремі компоненти комп'ютера, за умови, що їх радіатори поміщені в достатній потік повітря, який створюється "чужими" вентиляторами: наприклад, мікросхема чіпсету часто охолоджується великим радіатором, розташованим поблизу місця встановлення процесорного кулера. Популярні пасивні системи охолодження (Малюнок 2.8).

Малюнок 2.8 - Пасивне охолодження

Очевидно, що більше радіаторів доводиться продувати одному вентилятору, то більший опір потоку йому потрібно подолати; таким чином, зі збільшенням кількості радіаторів часто доводиться збільшувати швидкість обертання крильчатки. Ефективніше використовувати багато тихохідних вентиляторів великого діаметра, а пасивні системи охолодження краще уникати. Незважаючи на те, що випускаються пасивні радіатори для процесорів, відеокарти з пасивним охолодженням, навіть блоки живлення без вентиляторів (FSP Zen), спроба зібрати комп'ютер зовсім без вентиляторів з цих компонентів напевно призведе до постійних перегрівів. Тому, що сучасний високопродуктивний комп'ютер розсіює занадто багато тепла, щоб охолоджуватися тільки пасивними системами. Через низьку теплопровідність повітря, складно організувати ефективне пасивне охолодження для всього комп'ютера, хіба що перетворити на радіатор весь корпус комп'ютера, як це зроблено в Zalman TNN 500A (Малюнок 2.8).

Можливо, повністю пасивного охолодження буде достатньо для малопотужних спеціалізованих комп'ютерів (для доступу в інтернет, для прослуховування музики та перегляду відео тощо)

Тому для охолодження блоку живлення при збільшенні потужності обдування вентиляторами можна збільшити розмір радіатора, але це викличе складні переробки та модернізації.

Малюнок 2.9 - Корпус-радіатор комп'ютера Zalman TNN 500A

Можна використовувати стінки блока живлення як радіатор, але тоді виникає проблема обдування цього радіатора.

Більше того, мрії про "пасив", тобто повністю пасивне охолодження блоку живлення, при якому взагалі не використовуються вентилятори та кулери, з кожним днем ​​стають все ближче. Вже є компанії, що випускають надзвичайно дорогі корпуси-радіатори, що безвентиляторно розсіюють своїми стінами тепло від блоку живлення та процесора. Для корпусів дешевше можна придбати високоефективні безпропелерні блоки живлення, чимало на ринку і відносно потужних відеокарт з повністю пасивним охолодженням. У ряді випадків можна відмовитись і від корпусних вентиляторів. Але активний кулер на десктопному процесорі - річ поки що майже незамінна. 70-100 Вт в активній роботі самі не підуть, тут явно потрібна допомога - примусовий обдув радіатора, встановленого на процесорі.

Чергову спробу відмовитися від активного охолодження процесорного кулера зробила відома компанія "Cooler Master". Її нове творіння Hyper Z600 (RR-600-NNU1-GP), представлене у березні 2008 р. на виставці CeBIT у Ганновері.

Радіатор виробу складається з 20 великих і 27 малих алюмінієвих ребер хрестоподібної форми завтовшки 0,5 мм. Орієнтовна поверхня теплорозсіювання дорівнює 9400 кв. див. Дуже велика цифра. Ребра відстоять один від одного досить далеко, щоб не ускладнювати природний повітрострум і не збирати пил пластівцями. Виробник стверджує, що форма ребер радіатора "аеродинамічна", тобто повітряний потік проходить між ними швидше, ніж "звичайно": хрестоподібна форма ребер сприяє зниженню тилового тиску повітря, а оптимальний зазор між ними покращує повітрострум.

Малюнок 2.10 - Радіатор компанії "Cooler Master"

3. Техніко-економічне обґрунтування об'єкта розробки

Первинними вихідними даними визначення вартості проекту є показники, що використовуються підприємстві ДПО "МОНОЛІТ" м. Харків.

Ці показники зведено до таблиці 3.1

Таблиця 3.1 – Дані підприємства ДПО "МОНОЛІТ" м. Харків. станом на 01.01.2010 р.

Статті витрат	Ум. обоз.		Величина
1	2	3	4
Розробка (проектування) КД
Тарифна ставка конструктора-технолога	З сист	грн.	1200
Тарифна ставка обслуговуючого персоналу	З перс	грн.	1200
Зарплата інших категорій робітників, задіяних у процесі розробки КД	Зін. роб.	грн.	1500
Тариф на електроенергію	З е/е	грн.	0,56
Потужність комп'ютера, модему, принтера та ін.	WМ	квт/год.	0,3
Вартість ЕОМ, принтера, модему для базового та нового виробу (IBMPentium/32/200/SVG)	У тз	грн.
Амортизаційні відрахування	А аморт	%	10
Вартість 1-ї години використання ЕОМ	У г	грн.	6,5
Норма додаткової зарплати	Н д	%	10
Відрахування на соціальні заходи	Н соц	%	37,2
Загальновиробничі (накладні) витрати	Н накл	%	25
1	2	3	4
Транспортно-заготівельні витрати	Н трв	%	4
Час обслуговування систем ЕОМ	Т о	годину/рік	180
Норма амортизаційних відрахувань на ЕОМ	Н а	%	10
Відрахування на утримання та ремонт ЕОМ	Н р	%	10

3.1 Розрахунок витрат на стадії проектування (розробки) КД нового виробу

а) Трудомісткість розробки КД нового виробу

Для визначення трудомісткості виконання проектних робіт насамперед складається перелік усіх етапів та видів робіт, які мають бути виконані (логічно, упорядковано та послідовно). Потрібно визначити кваліфікаційний рівень (посади) виконавців.

Витрати розробку КД є оплату праці розробників схеми електричної принципової, конструкторів і технологів.

Розрахунок витрат на КД виводиться методом калькуляції витрат, основою якого покладена трудомісткість і вести розробників.

а) Трудомісткість розробки КД виробу ( Т) розраховується за формулою:

,

(3.1)

де Т атз- Витрати праці на аналіз технічного завдання (ТЗ), чол. /годину;

Трес- Витрати праці розробку електричних схем, чол. /годину;

Т рк- Витрати праці на розробку конструкції, чол. /годину;

Т рт- Витрати праці на розробку технології, чол. /годину;

Т окд- Витрати праці на оформлення КД, чол. /годину;

Т видз- Витрати праці на виготовлення та випробування дослідного зразка, чол. /годину.

Дані розрахунку заносяться до таблиці 3.2

Таблиця 3.2 – Розрахунок заробітної плати на розробку КД виробу

Заробітна плата на розробку КД виробу Звизначається за формулою:

,

(3.2)

де - погодинна тарифна ставка розробника, грн

Трудомісткість розробки КД виробу (визначається у гривнях із двома десятинними знаками (00,00грн)

б) Розрахунок матеріальних витрат на розробку КД

Матеріальні витрати М в, які необхідні розробки (створенні) КД, наведені у таблиці 3.3

Таблиця 3.3 – Розрахунок матеріальних витрат на розробку КД

в) Витрати використання ЕОМ розробки КД (якщо є).

Витрати, використання ЕОМ розробки КД, розраховуються з витрат роботи однієї години ЕОМ за такою формулою. грн.:

де Т е/е - витрати на електроенергію, грн.;

В аморт- величина 1-ї години амортизації ЕОМ, грн.;

З перс- погодинна зарплата обслуговуючого персоналу, грн.;

Трем - витрати на ремонт, купівлю деталей, грн.;

Вартість однієї години амортизації В амортвизначається за формулою, грн.:

при 40 годинному робочому тижні:

де О кл -місячний оклад обслуговуючого персоналу, грн.

До рг -кількість робочих годин на місяць (160 годин/місяць);

Н рем- Витрати на оплату праці ремонту ЕОМ (6% Про кл).

Витрати на ремонт, купівлю деталей для ЕОМ Тремвизначаються за формулою, грн.:

де В її- вартість одного кВт/година електроенергії, грн.;

W піт- потужність комп'ютера, принтера та сканера (за 1 годину), (кВт/год).

Таким чином, вартість однієї години роботи ЕОМ при розробці КД складатиме (див. формулу 3.4), грн.:

Витрати використання ЕОМ під час розробки, грн. (див. формулу 3.3):

г) Розрахунок технологічної собівартості створення КД

Розрахунок технологічної собівартості створення КД виробу проводиться шляхом калькуляції витрат (таблиця 3.4).

Таблиця 3.4 - Калькуляція технологічних витрат створення КД вироби

Собівартість розробленої конструкторської документації З кдрозраховується як сума пунктів 1-6.

3.2 Розрахунок витрат на стадії виробництва виробу

Собівартість виробу, що розробляється, розраховується на основі норм матеріальних і трудових витрат.

Серед вихідних даних, що використовуються для розрахунку собівартості виробу, виділяють норми витрат сировини та основних матеріалів на один виріб (таблиця 3.5).

Таблиця 3.5 - Розрахунок витрат на сировину та основні матеріали на один виріб

Матеріали	Норма витрат	Оптова ціна грн. /од.	Фактичні витрати
1	2	3	4	5
Склотекстоліт СФ-2-35 (лист 1,0 ГОСТ 10316 – 78), кг
Припій ПІС - 61 (ГОСТ 21930 - 76), кг	0,2	25,00	0,2	5,00
Лак ЕП-9114 (ГОСТ 2785-76), кг	0,1	10,00	0,1	1,00
Інші	-	--	-	-
ВСЬОГО:	8,00
Транспортно-заготівельні витрати (4%)	0,32
РАЗОМ:	8,32

У ході розрахунку собівартості виробу, як вихідні дані, використовують специфікації матеріалів, покупних комплектуючих виробі та напівфабрикатів, що використовуються при виготовленні одного виробу (таблиця 3.6).

Таблиця 3.6 – Відомість комплектуючих елементів на вдосконалення охолодження блока живлення

Розрахунок зарплати основних виробничих робітників проводимо на основі норм трудомісткості за видами робіт та погодинними ставками робітників (таблиця 3.7).

Таблиця 3.7 – Розрахунок основної зарплати

Калькуляція собівартості та визначення ціни виконується у таблиці 3.8.

Таблиця 3.8 - Калькуляція собівартості та визначення ціни виробу за новою КД

Загальна вартість на підготовку конструкторської документації та модернізацію блоку живлення складає 361,09 грн. .

Модернізація блоку живлення ефективна, тому що при зміні способу охолодження блоку живлення покращуються характеристики роботи блоку живлення і, відповідно, всього комп'ютера, зокрема, підвищується продуктивність. Єдиним недоліком є ​​підвищення рівня шуму.

4. Охорона праці

Сукупність факторів виробничого середовища, що впливає на здоров'я та працездатність людини в процесі праці називається умовами праці. Організація та поліпшення умов праці на робочому місці є одним із важливих резервів продуктивності та ефективності праці.

Основними, щодо умов праці є такі вопросы:

виробничий мікроклімат приміщення;

виробниче висвітлення;

вплив шуму та вібрації;

електромагнітні випромінювання

електропожежобезпечність;

ергонометричні характеристики робочого місця.

Робота з комп'ютером характеризується значною розумовою напругою та нервово-емоційним навантаженням операторів, високою напруженістю зорової роботи та досить великим навантаженням на м'язи рук при роботі з клавіатурою ЕОМ. Велике значення має раціональна конструкція та розташування елементів робочого місця, що важливо для підтримки оптимальної робочої пози людини-оператора.

У процесі роботи з комп'ютером необхідно дотримуватися правильного режиму праці та відпочинку. В іншому випадку у персоналу відзначаються значне напруження зорового апарату з появою скарг на незадоволеність роботою, головний біль, дратівливість, порушення сну, втому та хворобливі відчуття в очах, у попереку, в області шиї та руках.

4.1 Вимоги до виробничих приміщень

4.1.1 Забарвлення та коефіцієнти відображення

Джерела світла, такі як світильники та вікна, які дають відображення від поверхні екрану, значно погіршують точність знаків і спричиняють перешкоди фізіологічного характеру, які можуть виразитися у значній напрузі, особливо при тривалій роботі. Відображення, включаючи відображення від вторинних джерел світла, має бути мінімальним.

Для захисту від надмірної яскравості вікон можуть бути використані штори та екрани.

Забарвлення приміщень та меблів повинне сприяти створенню сприятливих умов для зорового сприйняття, гарного настрою.

вікна орієнтовані на південь: - Стіни зеленувато-блакитного або світло-блакитного кольору; підлога - зелена;

вікна орієнтовані на північ: - Стіни світло-оранжевого або оранжево-жовтого кольору; підлога - червонувато-оранжева;

вікна орієнтовані на схід: - Стіни жовто-зеленого кольору; підлога зелена або червонувато-оранжева;

вікна орієнтовані на захід: - Стіни жовто-зеленого або блакитно-зеленого кольору; підлога зелена або червонувато-оранжева.

У приміщеннях, де знаходиться комп'ютер, необхідно забезпечити такі величини коефіцієнта відбиття: для стелі: 60-70%, для стін: 40-50%, для підлоги: близько 30%. Для інших поверхонь та робочих меблів: 30-40%.

4.1.2 Висвітлення

Правильно спроектоване та виконане виробниче освітлення покращує умови зорової роботи, знижує стомлюваність, сприяє підвищенню продуктивності праці, благотворно впливає на виробниче середовище, надаючи позитивний психологічний вплив на працюючого, підвищує безпеку праці та знижує травматизм.

Недостатність освітлення призводить до напруги зору, послаблює увагу, призводить до настання передчасної втоми. Надмірно яскраве освітлення викликає засліплення, роздратування та різь в очах.

Неправильний напрямок світла робочому місці може створювати різкі тіні, відблиски, дезорієнтувати працюючого. Всі ці причини можуть призвести до нещасного випадку або профзахворювань, тому важливий правильний розрахунок освітленості.

Існує три види освітлення - природне, штучне та поєднане (природне та штучне разом).

Природне освітлення - освітлення приміщень денним світлом, що проникає через світлові отвори в зовнішніх конструкціях конструкцій приміщень.

Природне освітлення характеризується тим, що змінюється у межах залежно від часу дня, пори року, характеру області та інших чинників.

Штучне освітлення застосовується під час роботи у темний час доби і вдень, коли вдається забезпечити нормовані значення коефіцієнта природного освітлення (хмарна погода, короткий світловий день).

Висвітлення, у якому недостатнє за нормами природне висвітлення доповнюється штучним, називається суміщеним висвітленням.

Штучне освітлення поділяється на робоче, аварійне, евакуаційне, охоронне. Робоче освітлення, своєю чергою, може бути загальним чи комбінованим. Загальне - освітлення, при якому світильники розміщуються у верхній зоні приміщення рівномірно або стосовно розташування обладнання. Комбіноване – освітлення, при якому до загального додається місцеве освітлення.

Відповідно до СНиП II-4-79 у приміщень обчислювальних центрів необхідно застосувати систему комбінованого освітлення.

При виконанні робіт категорії високої зорової точності (найменший розмір об'єкта розрізнення 0,3...0,5мм) величина коефіцієнта природного освітлення (КЕО) повинна бути не нижче 1,5%, а при зоровій роботі середньої точності (найменший розмір об'єкта розрізнення 0,5 …1,0 мм) КЕО має бути не нижче 1,0%. Як джерела штучного освітлення зазвичай використовуються люмінесцентні лампи типу ЛБ або ДРЛ, які попарно об'єднуються в світильники, які повинні розташовуватися над робочими поверхнями рівномірно.

Вимоги до освітленості в приміщеннях, де встановлені комп'ютери, наступні: - при виконанні зорових робіт високої точності загальна освітленість повинна становити 300лк, а комбінована - 750лк; аналогічні вимоги під час виконання робіт середньої точності - 200 і 300лк відповідно.

Крім того, все поле зору повинно бути освітлене досить рівномірно - це основна гігієнічна вимога. Іншими словами, ступінь освітлення приміщення та яскравість екрану комп'ютера повинні бути приблизно однаковими, тому що яскраве світло в районі периферійного зору значно збільшує напруженість очей і, як наслідок, призводить до їхньої швидкої стомлюваності.

4.1.3 Параметри мікроклімату

Параметри мікроклімату можуть змінюватися у межах, тоді як необхідною умовою життєдіяльності людини є підтримання сталості температури тіла завдяки терморегуляції, тобто. здатності організму регулювати віддачу тепла у довкілля. Принцип нормування мікроклімату - створення оптимальних умов теплообміну тіла людини з довкіллям.

Обчислювальна техніка є джерелом суттєвих тепловиділень, що може призвести до підвищення температури та зниження відносної вологості у приміщенні. У приміщеннях, де встановлені комп'ютери, повинні дотримуватися певних параметрів мікроклімату. У санітарних нормах СН-245-71 встановлено величини параметрів мікроклімату, які створюють комфортні умови. Ці норми встановлюються залежно від пори року, характеру трудового процесу характеру виробничого приміщення (див. табл.4.1).

Таблиця 4.1 – Параметри мікроклімату для приміщень, де встановлені комп'ютери

Об'єм приміщень, в яких розміщені працівники обчислювальних центрів, не повинен бути меншим за 19,5 м 3 /людини з урахуванням максимальної кількості одночасно працюючих у зміну. Норми подачі свіжого повітря до приміщень, де розташовані комп'ютери, наведено в табл.4.2

Таблиця 4.2 - Норми подачі свіжого повітря до приміщень, де розташовані комп'ютери

Для забезпечення комфортних умов використовуються як організаційні методи (раціональна організація проведення робіт в залежності від пори року та доби, чергування праці та відпочинку), так і технічні засоби (вентиляція, кондиціювання повітря, опалювальна система).

4.1.4 Шум та вібрація

Шум погіршує умови праці надаючи шкідливу дію на організм людини. Працюючі за умов тривалого шумового впливу відчувають дратівливість, головний біль, запаморочення, зниження пам'яті, підвищену стомлюваність, зниження апетиту, біль у вухах тощо. Такі порушення у роботі низки органів прокуратури та систем організму людини можуть викликати негативні зміни у емоційному стані людини до стресових. Під впливом шуму знижується концентрація уваги, порушуються фізіологічні функції, з'являється втома у зв'язку з підвищеними енергетичними витратами та нервово-психічною напругою, погіршується мовна комутація. Все це знижує працездатність людини та її продуктивність, якість та безпеку праці.

Тривале вплив інтенсивного шуму [понад 80 дБ(А)] на слух людини призводить до її часткової або повної втрати.

У табл.4.3 вказані граничні рівні звуку залежно від категорії тяжкості та напруженості праці, які є безпечними щодо збереження здоров'я та працездатності.

Таблиця 4.3 – Граничні рівні звуку, дБ, на робочих місцях

Рівень шуму робочому місці математиків-програмістів і операторів відеоматеріалів має перевищувати 50дБА, а залах обробки інформації на обчислювальних машинах - 65дБА. Для зниження рівня шуму стіни та стеля приміщень, де встановлені комп'ютери, можуть бути облицьовані звукопоглинаючими матеріалами. Рівень вібрації у приміщеннях обчислювальних центрів може бути знижений шляхом встановлення обладнання на спеціальні віброізолятори.

4.1.5 Електромагнітне та іонізуюче випромінювання

Більшість вчених вважають, що як короткочасний, так і тривалий вплив всіх видів випромінювання від екрану монітора не є небезпечним для здоров'я персоналу, який обслуговує комп'ютери. Однак, вичерпних даних щодо небезпеки впливу випромінювання від моніторів на працюючих з комп'ютерами не існує і дослідження в цьому напрямку продовжуються.

Допустимі значення параметрів електромагнітних випромінювань, що не іонізують, від монітора комп'ютера представлені в табл.4.4

Максимальний рівень рентгенівського випромінювання робочому місці оператора комп'ютера зазвичай перевищує 10мкбер/ч, а інтенсивність ультрафіолетового та інфрачервоного випромінювань від екрану монітора лежить у межах 10-100мВт/м 2 .

Таблиця 4.4 - Допустимі значення параметрів неіонізуючих електромагнітних випромінювань (відповідно до СанПіН 2.2.2.542-96)

Для зниження впливу цих видів випромінювання рекомендується застосовувати монітори зі зниженим рівнем випромінювання (MPR-II, TCO-92, TCO-99), встановлювати захисні екрани, а також дотримуватись регламентованих режимів праці та відпочинку.

4.2 Ергономічні вимоги до робочого місця

Проектування робочих місць, забезпечених відеотерміналами, належить до важливих проблем ергономічного проектування в галузі обчислювальної техніки.

Робоче місце та взаємне розташування всіх його елементів має відповідати антропометричним, фізичним та психологічним вимогам. Велике значення має характер роботи. Зокрема, при організації робочого місця програміста мають бути дотримані такі основні умови: оптимальне розміщення обладнання, що входить до складу робочого місця та достатній робочий простір, що дозволяє здійснювати всі необхідні рухи та переміщення.

Ергономічними аспектами проектування відеотермінальних робочих місць, зокрема, є: висота робочої поверхні, розміри простору для ніг, вимоги до розташування документів на робочому місці (наявність та розміри підставки для документів, можливість різного розміщення документів, відстань від очей користувача до екрана, документа, клавіатури і т.д.), характеристики робочого крісла, вимоги до поверхні робочого столу, регульованість елементів робочого місця.

Головними елементами робочого місця програміста є стіл та крісло.

Основним робочим становищем є положення сидячи.

Робоча поза сидячи викликає мінімальну втому програміста.

Раціональне планування робочого місця передбачає чіткий порядок та сталість розміщення предметів, засобів праці та документації. Те, що потрібно для виконання робіт частіше, розташоване в зоні легкої досяжності робочого простору.

Моторне поле - простір робочого місця, де можуть здійснюватися рухові дії людини.

Максимальна зона досяжності рук - це частина моторного поля робочого місця, обмеженого дугами, що описуються максимально витягнутими руками під час руху їх у плечовому суглобі.

Оптимальна зона - частина моторного поля робочого місця, обмеженого дугами, що описуються передпліччям при русі в ліктьових суглобах з опорою в точці ліктя і відносно нерухомим плечем.

На рис.4.1 показаний приклад розміщення основних та периферійних складових ПК на робочому столі програміста.

Для комфортної роботи стіл повинен задовольняти такі умови:

висота столу має бути обрана з урахуванням можливості сидіти вільно, у зручній позі, при необхідності спираючись на підлокітники;

нижня частина столу має бути сконструйована так, щоб програміст міг зручно сидіти, не був змушений підтискати ноги;

поверхня столу повинна мати властивості, що виключають появу відблисків у полі зору програміста;

конструкція столу повинна передбачати наявність висувних ящиків (не менше 3 для зберігання документації, лістингів, канцелярського приладдя);

висота поверхні, яку встановлюється клавіатура, має бути близько 650мм.

Велике значення надається характеристикам робочого крісла. Так, рекомендована висота сидіння над рівнем підлоги знаходиться в межах 420-

550мм. Поверхня сидіння м'яка, передній край закруглений, а кут нахилу спинки – регульований.

Малюнок 4.1 – Розміщення основних та периферійних складових ПК на робочому столі програміста: 1 – сканер, 2 – монітор, 3 – принтер, 4 – поверхня робочого столу, 5 – клавіатура, 6 – маніпулятор типу “миша”.

Необхідно передбачати під час проектування можливість різного розміщення документів: збоку від відеотерміналу, між монітором та клавіатурою тощо. Крім того, у випадках, коли відеотермінал має низьку якість зображення, наприклад, помітні миготіння, відстань від очей до екрану роблять більше (близько 700мм), ніж відстань від ока до документа (300-450мм). Взагалі при високій якості зображення на відеотерміналі відстань від очей користувача до екрана, документа та клавіатури може бути рівною.

Положення екрану визначається:

відстанню зчитування (0,6 - 0,7 м);

кутом зчитування, напрямом погляду на 20˚ нижче горизонталі до центру екрану, причому екран перпендикулярний цьому напрямку.

Повинна також передбачатись можливість регулювання екрану:

за висотою +3 см;

по нахилу від - 10˚ до +20˚ щодо вертикалі;

у лівому та правому напрямках.

Велике значення також надається правильній робочій позі користувача.

При незручній робочій позі можуть з'явитися болі у м'язах, суглобах та сухожиллях. Вимоги до робочої пози користувача відеотерміналу:

голова не повинна бути нахилена більш ніж на 20˚,

плечі повинні бути розслаблені,

лікті - під кутом 80˚-100˚,

передпліччя та кисті рук - у горизонтальному положенні.

Причина неправильної пози користувачів обумовлена ​​такими факторами: немає хорошої підставки для документів, клавіатура знаходиться надто високо, а документи - низько, нікуди покласти руки та кисті, недостатньо простір для ніг.

З метою подолання зазначених недоліків даються загальні рекомендації: краще пересувна клавіатура; повинні бути передбачені спеціальні пристрої для регулювання висоти столу, клавіатури та екрану, а також підставка для рук.

Істотне значення для продуктивної та якісної роботи на комп'ютері мають розміри знаків, щільність їх розміщення, контраст та співвідношення яскравостей символів та фону екрану. Якщо відстань від очей оператора до екрана дисплея становить 60-80 см, то висота знака має бути не менше 3мм, оптимальне співвідношення ширини та висоти знака становить

3: 4, а відстань між знаками - 15-20% їхньої висоти. Співвідношення яскравості фону екрану та символів – від 1:2 до 1:15.

Під час користування комп'ютером медики радять встановлювати монітор на відстані 50-60 см від очей. Фахівці також вважають, що верхня частина відеодисплея має бути на рівні очей або трохи нижче. Коли людина дивиться прямо перед собою, її очі відкриваються ширше, ніж коли вона дивиться вниз. За рахунок цього площа огляду значно збільшується, викликаючи зневоднення очей. До того ж, якщо екран встановлений високо, а очі широко відкриті, порушується функція моргання. Це означає, що очі не закриваються повністю, не омиваються слізною рідиною, не отримують достатнього зволоження, що призводить до їхньої швидкої стомлюваності.

Створення сприятливих умов праці та правильне естетичне оформлення робочих місць з виробництва має велике значення, як полегшення праці, так підвищення його привабливості, позитивно впливає продуктивність праці.

4.3 Режим праці

Як було неодноразово зазначено, під час роботи з персональним комп'ютером дуже важливу роль відіграє дотримання правильного режиму праці та відпочинку. В іншому випадку у персоналу відзначаються значне напруження зорового апарату з появою скарг на незадоволеність роботою, головний біль, дратівливість, порушення сну, втому та хворобливі відчуття в очах, у попереку, в області шиї та руках.

У табл.4.5 представлені відомості про регламентовані перерви, які необхідно робити при роботі на комп'ютері, залежно від тривалості робочої зміни, видів та категорій трудової діяльності з ВДТ (відеодисплейний термінал) та ПЕОМ (відповідно до САнНіП 2.2.2 542-96" Гігієнічні вимоги до відеодисплейних терміналів, персональних електронно-обчислювальних машин та організації робіт").

Таблиця 4.5 - Час регламентованих перерв під час роботи на комп'ютері

Примітка. Час перерв дано за дотримання зазначених Санітарних правил і норм. За невідповідності фактичних умов праці вимогам Санітарних правил і норм час регламентованих перерв слід збільшити на 30%.

Відповідно до САнНиП 2.2.2 546-96, всі види трудової діяльності, пов'язані з використанням комп'ютера, поділяються на три групи: група А: робота з зчитування інформації з екрана ВДТ або ПЕОМ з попереднім запитом; група Б: робота із введення інформації; група В: творча робота у режимі діалогу з ЕОМ.

Ефективність перерв підвищується при поєднанні з виробничою гімнастикою або організацією спеціального приміщення для відпочинку персоналу зі зручними м'якими меблями, акваріумом, зеленою зоною тощо.

4.4 Розрахунок освітленості робочого місця

Розрахунок освітленості робочого місця зводиться до вибору системи освітлення, визначення необхідної кількості світильників, їх типу та розміщення. Виходячи з цього, розрахуємо параметри штучного висвітлення.

Зазвичай штучне освітлення виконується за допомогою електричних джерел світла двох видів: ламп розжарювання та люмінесцентних ламп. Будемо використовувати люмінесцентні лампи, які в порівнянні з лампами розжарювання мають низку істотних переваг:

за спектральним складом світла вони близькі до денного, природного світла;

мають більш високий ККД (в 1,5-2 рази вище, ніж ККД ламп розжарювання);

мають підвищену світловіддачу (в 3-4 рази вище, ніж у ламп розжарювання);

більш тривалий термін служби.

Розрахунок освітлення проводиться для кімнати площею 15м 2 ширина якої - 5м, висота - 3 м. Скористаємося методом світлового потоку.

Для визначення кількості світильників визначимо світловий потік, що падає на поверхню за формулою:

F = E∙S∙Z∙К/n, (4.1)

Де F - світловий потік, що розраховується, Лм;

Е – нормована мінімальна освітленість, Лк (визначається за таблицею). Роботу програміста, відповідно до цієї таблиці, можна віднести до розряду точних робіт, отже, мінімальне освітлення буде Е = 300Лк;

S - площа приміщення, що освітлюється (у нашому випадку S = 15м 2);

Z - відношення середньої освітленості до мінімальної (зазвичай приймається рівним 11-115 нехай Z = 11);

К - коефіцієнт запасу, що враховує зменшення світлового потоку лампи в результаті забруднення світильників у процесі експлуатації (його значення залежить від типу приміщення і характеру робіт, що проводяться в ньому, і в нашому випадку К = 1,5);

n - коефіцієнт використання, (виражається ставленням світлового потоку, що падає на розрахункову поверхню, до сумарного потоку всіх ламп і обчислюється в частках одиниці; залежить від характеристик світильника, розмірів приміщення, фарбування стін та стелі, що характеризуються коефіцієнтами відбиття від стін (РС) та стелі (РП)), значення коефіцієнтів РС і РП було зазначено вище: РС=40%, РП=60%. Значення n визначимо за таблицею коефіцієнтів використання різних світильників.

Для цього обчислимо індекс приміщення за формулою:

I = A∙B / h (A+B), (4.2)

де h – розрахункова висота підвісу, h = 2,92 м;

A – ширина приміщення, А = 3 м;

В – довжина приміщення, В = 5 м.

Підставивши значення отримаємо:

Знаючи індекс приміщення I, таблиці 7 знаходимо n = 0,22.

Підставимо всі значення формулу (4.1) визначення світлового потоку F, отримуємо F = 33750 Лм.

Для висвітлення вибираємо люмінесцентні лампи типу ЛБ40-1, світловий потік яких F л = 4320 Лк.

Розрахуємо необхідну кількість ламп за формулою:

N = F / F л, (4.3)

де N - кількість ламп, що визначається;

F – світловий потік, F = 33750 Лм;

F л – світловий потік лампи, F л = 4320 Лм.

При виборі освітлювальних пристроїв використовуємо світильники типу ОД. Кожен світильник комплектується двома лампами.

Значить потрібні для приміщення площею S = 15 м 2 чотири світильники типу ОД.

Розрахунок природного висвітлення приміщень.

Організація правильного освітлення робочих місць, зон обробки та виробничих приміщень має велике санітарно-гігієнічне значення, сприяє підвищенню продуктивності роботи, зниження травматизму, покращення якості продукції. І навпаки, недостатнє висвітлення ускладнює виконання технологічного процесу і може бути причиною нещасного випадку та захворювання органів зору.

Висвітлення повинне задовольняти такі основні вимоги:

бути рівномірним та досить сильним;

не створювати різних тіней на місцях роботи, контрастів між освітленим робочим місцем та навколишньою обстановкою;

не створювати непотрібної яскравості та блиску у полі погляду працівників;

давати правильний напрямок світлового потоку;

Усі виробничі приміщення необхідно мати світлопрорізи, що дають достатнє природне освітлення. Без природного освітлення можуть бути конференц-зали засідань, виставкові зали, роздягальні, санітарно-побутові приміщення, приміщення очікування медичних закладів, приміщень особистої гігієни, коридори та проходи.

Коефіцієнт природного освітлення відповідно до ДНБ 25.28.2006, для нашого III пояса світлового клімату становить 1,5.

Виходячи з цього зробимо розрахунок необхідної площі віконних отворів.

Розрахунок площі вікон при бічному освітленні визначається за формулою:

S про = (L n * До з. * N 0 * S n * До зд) / (100 * T 0 * r1) (4.4)

де: L n – нормоване значення КЕО, К з – коефіцієнт запасу (рівний 1,2), N 0 – світлова характеристика вікон

S n - площа достатнього природного освітлення

До зд. - Коефіцієнт, що враховує затінення вікон протистоящими будинками

r1 - коефіцієнт, що враховує підвищення КЕО при бічному освітленні

T 0 - загальний коефіцієнт світлопропускання, що розраховується за формулою:

T 0 = T 1 * T 2 * T 3 * T 4 * T 5, (4.5)

де T 1 - Коефіцієнт світлопропускання матеріалу;

T 2 - коефіцієнт, що враховує втрати світла в палітурках світлопройому;

T 3 - коефіцієнт, що враховує втрати світла в несучих конструкціях;

T 4 - коефіцієнт, що враховує втрати світла в сонцезахисних пристроях;

T 5 - коефіцієнт, що враховує втрати світла у захисній сітці, що встановлюється під ліхтарями, приймається рівним 1;

Тепер слід розрахувати бічне освітлення для зони, що примикає до зовнішньої стіни. За розрядом зорової роботи необхідно визначити значення КЕО. КЕО = 1,5 нормоване значення КЕО з урахуванням світлового клімату необхідно обчислити за такою формулою:

L n =l*m*c, (4.6)

де l значення КЕО (l = 1.5);

m-коефіцієнт світлового клімату (m=1);

c-коефіцієнт сонячності клімату (c=1)

Тепер слід визначити відношення довжини приміщення L n до глибини приміщення B:

L n / B = 3/5 = 0,6;

Відношення глибини приміщення до висоті від рівня умовної робочої поверхні до верху вікна h 1 (в даному випадку h 1 =1,8):

B/h 1 =5/1,8 = 2,77.

Світлова характеристика світлових прорізів N 0 =9.

Значення T 0 = 0,8 * 0,7 * 1 * 1 * 1 = 0,56.

L n для 4 розряду зорових робіт дорівнює 1,5 при миття вікон двічі на рік.

Визначаємо r1, r1 = 1,5.

Тепер слід визначити значення S п:

S п = L n * В = 3 * 10 = 30 м 2 .

(L n * До з. * N 0 * S n * До зд) / (100 * T 0 * r1)

S про = (1,5 * 1,2 * 9 * 30 * 1) / (100 * 0,56 * 1,5) = 486/84 = 5,78 м 2;

Приймаємо кількість вікон 1 штука:

S 1 =5,78 м 2 площа одного вікна

Висота одного вікна становить – 2,5 м, ширина 2,5 м.

4.5 Розрахунок вентиляції

Залежно від способу переміщення повітря вентиляція буває природною та примусовою.

Параметри повітря, що надходить у приймальні отвори та отвори місцевих відсмоктувачів технологічних та інших пристроїв, що розташовані у робочій зоні, слід приймати відповідно до ГОСТ 12.1 005-76. При розмірах приміщення 3 на 5 метрів та висоті 3 метри, його об'єм 45 куб. м. Отже, вентиляція має забезпечувати витрату повітря в 90 куб. м/год. У літню пору слід передбачити встановлення кондиціонера з метою уникнення перевищення температури в приміщенні для стійкої роботи обладнання. Необхідно приділити належну увагу кількості пилу повітря, оскільки це безпосередньо впливає надійність і ресурс експлуатації ЕОМ.

Потужність (точніше потужність охолодження) кондиціонера є його головною характеристикою, від неї залежить який обсяг приміщення він розрахований. Для орієнтовних розрахунків береться 1 кВт на 10 м 2 при висоті стель 2,8 - 3 м (відповідно до СНиП 2.04.05-86 "Опалення, вентиляція та кондиціювання").

Для розрахунку теплоприток даного приміщення використано спрощену методику:

де: Q-теплопритоки

S-Площа приміщення

h- Висота приміщення

q- Коефіцієнт рівний 30-40 вт/м 3 (в даному випадку 35 вт/м 3)

Для приміщення 15 м 2 та висотою 3 м теплопритоки становитимуть:

Q = 15 · 3 · 35 = 1575 вт

Крім цього слід враховувати тепловиділення від оргтехніки та людей, що вважається (відповідно до СНиП 2.04.05-86 "Опалення, вентиляція та кондиціювання") що у спокійному стані людина виділяє 0,1 кВт тепла, комп'ютер або копіювальний апарат 0,3 кВт, додавши ці значення до загальних теплоприток можна отримати необхідну потужність охолодження.

Q доп = (H · S опер) + (С · S комп) + (P · S принт) (4.9)

де: Q доп - Сума додаткових теплоприток

C-Тепловиділення комп'ютера

H-Тепловиділення оператора

D-Телевиділення принтера

S комп - Кількість робочих станцій

S принт - Кількість принтерів

S опер - Кількість операторів

Додаткові теплопритоки приміщення становитимуть:

Q доп1 = (0,1 · 2) + (0,3 · 2) + (0,3 · 1) = 1,1 (кВт)

Отже сума теплоприток дорівнює:

Q заг1 = 1575 +1100 = 2675 (Вт)

Відповідно до цих розрахунків необхідно вибрати доцільну потужність та кількість кондиціонерів.

Для приміщення, для якого проводиться розрахунок, слід використовувати кондиціонери з номінальною потужністю 3,0 кВт.

4.6 Розрахунок рівня шуму

Одним із несприятливих факторів виробничого середовища в ІВЦ є високий рівень шуму, що створюється друкарськими пристроями, обладнанням для кондиціювання повітря, вентиляторами систем охолодження в самих ЕОМ.

Для вирішення питань щодо необхідності та доцільності зниження шуму необхідно знати рівні шуму на робочому місці оператора.

Рівень шуму, що виникає від кількох некогерентних джерел, що працюють одночасно, підраховується на підставі принципу енергетичного підсумовування випромінювань окремих джерел:

∑L = 10·lg (Li∙n), (4.10)

де Li – рівень звукового тиску i-го джерела шуму;

n – кількість джерел шуму.

Отримані результати розрахунку порівнюється з допустимим значенням рівня шуму даного робочого місця. Якщо результати розрахунку вищі за допустиме значення рівня шуму, то необхідні спеціальні заходи щодо зниження шуму. До них відносяться: облицювання стін та стелі залу звукопоглинаючими матеріалами, зниження шуму в джерелі, правильне планування обладнання та раціональна організація робочого місця оператора.

p align="justify"> Рівні звукового тиску джерел шуму, що діють на оператора на його робочому місці представлені в табл.4.6

Зазвичай робоче місце оператора оснащено наступним обладнанням: вінчестер у системному блоці, вентилятор(и) систем охолодження ПК, монітор, клавіатура, принтер та сканер.

Підставивши значення рівня звукового тиску для кожного виду обладнання формулу (4.4), отримаємо:

∑L=10·lg (104+104,5+101,7+101+104,5+104,2) =49,5 дБ

Таблиця 4.6 - рівні звукового тиску різних джерел

Отримане значення не перевищує допустимий рівень шуму для робочого місця оператора, що дорівнює 65 дБ (ГОСТ 12.1003-83). І якщо врахувати, що навряд чи такі периферійні пристрої, як сканер і принтер, будуть використовуватися одночасно, то ця цифра буде ще нижчою. Крім того, при роботі принтера безпосередня присутність оператора необов'язкова, тому що принтер забезпечений механізмом автоподачі листів.

Висновки

У процесі виконання дипломної роботи ми ознайомилися з різними видами охолодження комп'ютерів: повітряним, водяним, кріогенним, нітрогенним на основі елементів Пельтьє. Зуміли з'ясувати основні переваги та недоліки кожного з видів. Розібралися з різновидами блоків живлення для ПК – з'ясували переваги кожного.

Основним недоліком БП та всього комп'ютера це нагрівання. В основному для охолодження елементів персональних комп'ютерів використовується охолодження повітря, яке здійснюється вентиляторами. Але основний недолік вентиляторів це шум, хоча таке охолодження є найдешевшим і найпростішим.

У дипломному проекті було запропоновано вдосконалення охолодження блоку живлення за допомогою встановлення додаткового вентилятора та термореле, яке включатиме вентилятор при підйомі температури вище 30˚С.

Звичайно стає зрозумілим, що таке удосконалення принесе позитивний ефект у роботі не тільки блоку живлення комп'ютера, а й усього комп'ютера в цілому, хоча вартість установки додаткового вентилятора коштуватиме близько 100 грн. але воно цього варте.

В останньому розділі дипломної роботи було вивчено питання охорони праці. Створені умови мають забезпечувати комфортну роботу. На підставі вивченої літератури з цієї проблеми, були вказані оптимальні розміри робочого столу та крісла, робочої поверхні, а також проведено вибір системи та розрахунок оптимального освітлення виробничого приміщення, здійснено розрахунок раціонального кондиціювання приміщення, а також розрахунок рівня шуму на робочому місці. Дотримання умов, визначальних оптимальну організацію робочого місця програміста, дозволить зберегти хорошу працездатність протягом усього робочого дня, підвищить як і кількісному, і у якісному відносинах продуктивність праці програміста, що у своє чергу сприятиме якнайшвидшої розробки та налагодження програмного продукту.

Перелік посилань

1. Гусєва А.І. Робота у локальних мережах. - Підручник. - М: Діалог - МІФІ. – 2006.

2. Інформатика: Підручник/За ред. Н.В. Макарової. М.: Фінанси та статистика. - 2001

3. Косарьова В.П. Комп'ютерні системи і мережі. - М: Фінанси та статистика. – 1999. – З 308-320.

4. Нанс Б. Комп'ютерні мережі. - М: БІНОМ. – 2006.

5. Петроченков А.В. Персональний комп'ютер – просто і ясно. – М: 2007. – З 209 – 242.

6. Фігурнов В.Е. IBM PC для користувача короткий курс. – М. Інфра М. – 2002.

7. П. Нортон, Дж. Гудман. Персональний комп'ютер. Книга 1. Апаратно-програмна організація. BHV, Дюсельдорф, Київ, М., сПБ, 2009.

8. А. Пілгрім. Персональний комп'ютер. Книга 2. Модернізація та ремонт. BHV, Дюсельдорф, Київ, М., сПБ, 2009.

9. Персональний комп'ютер. Книга 3. "Пітер прес", Дюсельдорф, Київ, М., СПб, 2009.

10. В.П. Леонтьєв. Новітня енциклопедія персонального комп'ютера 2003. “ОЛМА-ПРЕС, М., 2003.

11. Ю.М. Платонов, Ю.Г. Уткін. Діагностика, ремонт та профілактика персональних комп'ютерів. М., "Гаряча лінія - Телеком", 2002.

12. "Dimmable Fluorescent Ballast" - User Guide, 10/07, Corporation, http://www.atmel.com/dyn/resources/prod_documents/doc7597. pdf

13. ГОСТ13109-97. Норми якості електричної енергії у системах електропостачання загального призначення.

14. П. Хоровіц, У. Хілл "Мистецтво схемотехніки" - Изд.6-е, М.: Світ, 2003.

15. Л.М. Кечієв, О.Д. Чекаючи "Захист електронних засобів від впливу статичної електрики" - М.: ВД "Технології", 2005.

16. Жидецький В.Ц., Джигір В.С., Мельников А.В. Основи охорони праці: Підручник – Львів, Афіша, 2008 – 351с.

17. Денисенко Г.Ф. Охорона праці: Навч. посібник – М., Вища школа, 1989 – 319с.

18. Самгін Е.Б. Висвітлення робочих місць. - М.: МИРЕА, 1989. - 186с.

19. Довідкова книга проектування електричного освітлення. / За ред. Г.Б. Кноринга. - Л.: Енергія, 1976.

20. Боротьба з шумом з виробництва: Довідник / Е.Я. Юдін, Л.А. Борисов; За заг. ред.Е.Я. Юдіна – М.: Машинобудування, 1985. – 400с., іл.

21. Зінченко В.П. Основи ергономіки. - М: МДУ, 1979. - 179с.

22. Методичні вказівки для виконання дипломної роботи для учнів спеціальності "Оператор комп'ютерного набору; оператор комп'ютерної верстки"/ Упоряд.: Д.О. Дяченко, К.О. Ізмалкова, О.Г. Меркулова. – Сєверодонецьк: СВПУ, 2007. – 40 с.

23. Н. Заєць. Радіоаматорські конструкції на Р1С-мікроконтролерах. Книга 3. - М: СОЛОН-Прес, 2005, с.248.

24. Н. Заєць. Електронні саморобки для побуту, відпочинку іздоров'я. - М: СОЛОН-Прес, 2009, 423 с.

У світі розвиток і старіння комплектуючих персональних комп'ютерів відбувається дуже швидко. Водночас один із основних компонентів ПК – форм-фактора ATX – практично не змінював свою конструкцію останні 15 років.

Отже, блок живлення і суперсучасного ігрового комп'ютера, і старого офісного ПК працюють за тим самим принципом, мають загальні методики діагностики несправностей.

Матеріал, викладений у цій статті, може застосовуватись до будь-якого блоку живлення персональних комп'ютерів із мінімумом нюансів.

Типова схема блоку живлення ATX наведена малюнку. Конструктивно він є класичний імпульсний блок на ШИМ-контролері TL494, що запускається за сигналом PS-ON (Power Switch On) з материнської плати. Решту часу, поки висновок PS-ON не підтягнутий до маси, активне тільки джерело чергового живлення (Standby Supply) з напругою +5 В на виході.

Розглянемо структуру блоку живлення ATX докладніше. Першим її елементом є
:

Його завдання – це перетворення змінного струму з електромережі на постійний для живлення ШІМ-контролера та чергового джерела живлення. Структурно він складається з наступних елементів:

• Запобіжник F1захищає проводку і сам блок живлення від перевантаження при відмові БП, що призводить до різкого збільшення споживаного струму і як наслідок – до критичного зростання температури, що може призвести до пожежі.
• У ланцюзі «нейтралі» встановлений захисний терморезистор, що зменшує стрибок струму при включенні БП у мережу.
• Далі встановлений фільтр перешкод, що складається з декількох дроселів ( L1, L2), конденсаторів ( С1, С2, С3, С4) і дроселя із зустрічним намотуванням Tr1. Необхідність такого фільтра обумовлена ​​значним рівнем перешкод, які передає в мережу живлення імпульсний блок – ці перешкоди не тільки вловлюються теле- і радіоприймачами, але й у ряді випадків здатні призводити до неправильної роботи чутливої ​​апаратури.
• За фільтром встановлений діодний міст, який здійснює перетворення змінного струму на пульсуючий постійний. Пульсації згладжуються ємнісно-індуктивним фільтром.

Джерело чергового харчування- це малопотужний самостійний імпульсний перетворювач на основі транзистора T11, який генерує імпульси, через розділовий трансформатор і однополуперіодний випрямляч на діоді D24, що запитують малопотужний інтегральний стабілізатор напруги на мікросхемі 7805. Ця схема хоча і є, що називається, перевіреною часом, але високе падіння напруги на стабілізаторі 7805, що при великому навантаженні призводить до її перегріву. З цієї причини пошкодження в ланцюгах, запитаних від чергового джерела, здатне призвести до виходу його з ладу та подальшої неможливості увімкнення комп'ютера.

Основою імпульсного перетворювача є ШИМ-контролер. Ця абревіатура вже кілька разів згадувалась, але не розшифровувалась. ШІМ - це широтно-імпульсна модуляція, тобто зміна тривалості імпульсів напруги при їх постійній амплітуді та частоті. Завдання блоку ШІМ, заснованого на спеціалізованій мікросхемі TL494 або її функціональних аналогах - перетворення постійної напруги на імпульси відповідної частоти, які після роздільного трансформатора згладжуються вихідними фільтрами. Стабілізація напруг на виході імпульсного перетворювача здійснюється підстроюванням тривалості імпульсів, що генеруються ШІМ-контролером.

Важливою перевагою такої схеми перетворення напруги також є можливість роботи з частотами значно більшими, ніж 50 Гц електромережі. Чим вище частота струму, тим менші габарити осердя трансформатора і кількість витків обмоток потрібні. Саме тому імпульсні блоки живлення значно компактніші і легші за класичні схеми з вхідним понижувальним трансформатором.

За включення блоку живлення ATX відповідає ланцюг на основі транзистора T9 і наступних каскадів. У момент включення блоку живлення в мережу на базу транзистора через струмообмежувальний резистор R58 подається напруга 5В з виходу джерела чергового живлення, в момент замикання дроту PS-ON на масу запускає схема ШІМ-контролер TL494. При цьому відмова джерела чергового харчування призведе до невизначеності роботи схеми запуску БП та ймовірної відмови включення, про що вже згадувалося.

p align="justify"> Робота більшості електронних компонентів ПК супроводжується підвищеним виділенням тепла. Найбільш ефективним способом охолодження є активний (примусовий, вентиляторний). Але чи знають, як правильно підключити кулер до БП комп'ютера? Ось із цим докладно і розберемося.

У принципі, робота нескладна - необхідно лише встановити кулер за місцем і приєднати до потрібних контактів блоку живлення комп'ютера його дроти певного забарвлення. Але є низка нюансів, без урахування яких правильного підключення не зробити.

По-перше, у продажу зустрічаються комп'ютерні вентилятори з різним виконанням роз'ємів. Вони можуть мати від 2 до 4 контактів. А ось висновків у блока живлення ПК, до якого здійснюється підключення, завжди чотири.

По-друге, проводи кулера можуть мати один із двох варіантів кольорового маркування.

По-третє, процесорам ноутбуків потрібний особливий температурний режим. Тому їх вентилятори включаються лише періодично, за необхідності. З настільними комп'ютерами все по-іншому. Завдання кулера – забезпечувати безперервне охолодження їхньої електроніки, тобто йдеться про його постійну роботу. І ось тут уже виступає на перший план такий показник, як шумність вентилятора. Саме тому бажано номінал напруги живлення кулер (стандартні +12 В) хоча б трохи знизити. На ефективності охолодження системного блоку це суттєво не вплине, а ось комфортність користувача буде забезпечена.

Порядок підключення

Знеструмити комп'ютер

Просте вимикання ПК за допомогою кнопки – не найкраще рішення. Його необхідно повністю ізолювати від електромережі, тобто висмикнути вилку з розетки або поставити вимикач у положення викл.

Зафіксувати кулер за місцем

Для цього потрібно демонтувати бічну кришку, встановити вентилятор на призначене для нього місце та закріпити його болтиками. Необхідно звернути увагу на покажчик напрямку обертання крильчатки (стрілка на торцевій частині кулера).Залежно від того, як розташований вентилятор, повітряний потік може бути спрямований як усередину комп'ютера (втягування), так і з нього. І це безпосередньо відбивається на ефективності охолодження електроніки системного блоку. Щоб не помилитися, бажано заміну кулера робити один на один, тому знімати несправний до придбання нового не бажано.

Підключення до блоку живлення

Автор не знає, який саме вентилятор читач встановлюватиме замість того, що вийшов з ладу. Це може бути виріб від іншого комп'ютера або придбаний, але всі вони бувають різних модифікацій. Тому розглядаються лише можливі варіанти.

На фото наведено розпинування роз'ємів кулерів залежно від кількості контактів. Якщо їхня кількість не збігається з висновками БП комп'ютера, доведеться задіяти перехідники. У дужках – позначення кольорів провідників за другим варіантом.

Маркування проводів

• +12 В - Кр (Жл).
• -12 В – завжди чорний.
• Лінія тахометра – Жл (Зел).
• Управління швидкістю – синій.

Розпинання блока живлення комп'ютера
Розпинування роз'єму кулера

Якщо вентилятор досить сильно шумить, його можна запитати не 12 В, а сім'ю (підключення до крайніх висновків) чи п'ятьма (до червоного). Провід "земля", як зазначено вище, завжди чорний.

У деяких статтях надаються рекомендації щодо зміни швидкості обертання крильчатки за допомогою обмежувальних резисторів. Їх потужність – близько 1,2 – 2 Вт, та розміри відповідні. Вже не зовсім зручно. Загалом із цим зрозуміло. Але за якими критеріями підібрати номінал опору, якщо користувач з ел/технікою в кращому разі лише на «ви»? А в найгіршому – ніяк.

Автор радить не експериментувати і за бажання включити в ланцюг діод. Незалежно від типу він обов'язково забезпечить певне падіння напруги від 0,6 до 0,85 вольт. Якщо потрібно знизити номінал ще більше, можна послідовно задіяти 2 – 3 напівпровідники. Для цього не потрібно займатися інженерними розрахунками чи консультуватися з фахівцем.

Поділися статтею:

Схожі статті

17 квітня 2015
Презентація на тему бібліотеки давнини Презентація на тему Історія виникнення бібліотек

17 квітня 2015
Презентація до уроку біології "клітинна теорія"

17 квітня 2015
презентація до уроку з навколишнього світу (2 клас) на тему

17 квітня 2015
Хронічний гепатит кафедра факультетської та госпітальної терапії лікувального факультету та внутрішніх хвороб медико-профілактичного факультету хронічний