Ventilaator

Allikas: Vikipeedia
Jump to navigation Jump to search
Kodumajapidamises kasutatav elektril käitatav aksiaalventilaator

Ventilaator (lad ventilare puhuma) on jõuallikaga käitatav labamasin või -seadis, sageli mingis ümbrises paikneva rootoriga, õhu vm gaasi sundliikumise tekitamiseks üle- või alarõhusuhtega 1–1,1.[1] (madalrõhuventilaator).

Levinuimad ventilaatoritüübid on tsentrifugaal- ja telg- ehk aksiaalventilaatorid.

Ventilaatorid kasutatakse enamasti erinevate termodünaamiliste olude tagamiseks. Kõige levinum kasutus ventilaatoritel on sundventilatsiooni tekitamiseks, et midagi kiiremini jahutada. See ei ole ventilaatorite ainukene kasutusvaldkond. Ventilaatoritega saab tekitada tõukejõudu, saab kiirendada aurustumist ja saab vedelike või gaaside segunemist kiirendada jne.

Ventilaatoritüübid[muuda | muuda lähteteksti]

Silindrilises ümbrises asuva telgventilaatori tekitatud õhuliikumine

Lahendusi ventilaatorite tegemiseks on erinevaid ja ventilaatorid on kasutusel paljudes valdkondades rasketööstusest ja lennundusest kuni tarbeelektroonikani välja.

Jahutamiseks mõeldud ventilaatorid suurendavad soojusjuhtivustegurit sellega, et sunnivad sooja keha ümber oleva kuuma gaasi või vedeliku keha juurest minema ja asendavad selle jahedamaga.

Telgventilaator[muuda | muuda lähteteksti]

Telgventilaatorid koosnevad mootorist, propellerit ja kerest. Mootor annab energia propellerile, mis pööreldes sunnib vedelikku või gaasi liikuma suunas, mis on paralleelne propelleri võlliga, kuna propelleri labad on nurga all.

Telgventilaatorit kasutatakse:

  • arvutiventilaatoritena
  • ventilaatorid automootorite jahutamiseks
  • laeventilaatorid

Tsentrifugaalventilaator[muuda | muuda lähteteksti]

Tesentifugaalventilaatori skeem. Õhk tuleb sisse pildi keskelt ja püütakse labade poolt

Tsentrifugaalventilaator koosneb kolmest osast kere, mootor ja ventilaatori labad. Mootor paneb labad pöörlema. Õhk tuleb sissevõtteavast sisse ja seal see püütakse labade poolt kinni. Tänu sellele, et labad pöörlevad, sunnib tsentrifugaaljõud gaasi või vedeliku liikuma ja see juhitakse väljalaskeavast välja.

Tsentrifugaalventilaatori kasutuskohti:

Milleks juhtida ventilaatorit[muuda | muuda lähteteksti]

Ventilaatorite kontrollimis vajadus tuleneb võib tuleneda mitmest tegurist energiakulu, müra, temperatuuri reguleerimine jne.

Suurte pööretel töötavad ventilaatorid tekitavad palju müra. Ventilaatori tekitatav müra on umbes võrdeline pöörlemiskiiruse viienda astmega [2].

Eriti on jahutus tulnud päevakorda just elektroonikas, kus pikka aega oli kasutusel passiivjahutus. Tõusvad võimsused sunnivad arvutitehnikas kasutama aktiivjahutust, et vältida komponentide hävimist suurte temperatuuride tõttu. See probleem on sedavõrd raskem, kuna pooljuhtidel temperatuuri tõusmisel takistus väheneb ja sellest tulenevalt voolutugevus suureneb, millega kaasneb kiirem temperatuuri tõus [3].

Enamik ventilaatoreid, mida elektroonika jahutamiseks kasutatakse, on olemuselt elektrimootorid.

Elektriliste ventilaatorite juhtimine[muuda | muuda lähteteksti]

Positsioonreguleerimine[muuda | muuda lähteteksti]

Ilmselt kõige enamlevinud juhtimise viis on positsioonreguleerimine, kus otsustatakse ventilaatori pöörlemiskiirus olenevalt temperatuurist. Kahe positsiooniga süsteemi puhul tuvastatakse anduritega temperatuur ja kui see ületab kindalt lävendit hakkab ventilaator tööle. Kui see lävendist alla langeb siis ventilaator peatub. Siinkohal tuleb märkida, et lävendid ei pruugi samad olla, aga käivitumise lävend peab olema madalam kui peatumise. Lisades süsteemile positsioone on võimalik ka ventilaatori pöörlemiskiirust mõjutada ja seega temperatuuri stabiilsemana hoida. Selline juhtimismeetod vähendab süsteemi energiakulu ja tekitavat müra.

Lineaarregulaatorid[muuda | muuda lähteteksti]

Elektrimootori baasil töötavaid ventilaatoreid saab juhtida eri viisidel olenevalt, milline on ventilaatori mootor. Kõiki elektri mootoreid saab juhtida pinge suurendamise või vähendamise abil. Mida suurem on toite pinge seda kiiremini hakkab mootor pöörlema.

Takisti[muuda | muuda lähteteksti]

Kõige lihtsam viis mootori pinget reguleerida on see jadamisi ühendada takistiga. Takisti ühendamisega kaasneb mootori pöörlemiskiiruse lang kuna takisti tekitab pingelangu elektriahelas. Täpsema juhtimise saavutamiseks võib kasutada reostaati.

Takistiga pinge reguleerimine on elektriliselt ebaefektiivne, kuna pingelang, mida takisti tekitab tuleb selles eralduvast soojusest.

Diood[muuda | muuda lähteteksti]

Teine võimalus pingelangu tekitada on ühendada ventilaator jadamisi dioodidega kuna need tekitavad üpris konstantse pingelangu enda tööpiirkonnas.

Lineaarne pingestabilisaator[muuda | muuda lähteteksti]

Võimalik on veel kasutada eraldi lineaarstabilisaatori integraallülitust, et saavutada vahelduvat või konstantset pinget.

Toitepige muutmine[muuda | muuda lähteteksti]

Veel üks võimalus juhtida ventilaatori kiirust on algset toitepinget muuta. Seda on lihtne teha arvutis olevate ventilaatoritega, mille toitepinge on tavalistelt 12 V. Kuid kui neid toita 5 V pingega siis pöörlevad nad aeglasemalt. Pinge suurendamiseks saab välja vahetada maanduse –5 V või –12 V pingega suurendades pingelangu ventilaatoris. Siinkohal tuleb nentida, et kõik ventilaatorid ei pruugi väiksema toitepingepuhul tööle minna ja suurema puhul võivad katki minna.

Pulsilaiusmodulatsioon[muuda | muuda lähteteksti]

Pulsilaiusmodulatsioon on meetod milles protsessi kontrollimiseks muudetakse impulsside laiust. See on arvutites üks levinuim viis ventilaatoreid kontrollida. Arvutites kasutatakse selleks nelja kontaktiga ühendust, kus on maandus, +12 V, tagasiside ja kontroll. Tagasiside kontakti mööda saab ventilaatorit kontrolliv kiip teada kui kiiresti pöörleb ventilaator ja kontroll milles on kas +5 V või +3,3 V signaal millega juhitakse ventilaatori kiirust. Erinevalt eelnevalt väljatoodud meetoditest toimub Pulsilaiusmodulatsiooni meetodil ventilaatori juhtime konstantsel toitepingel.

Veel üks viis ventilaatoreid juhtida on ventilaatori kontrollerid mida on võimalik arvutis paigalda 5,25" või 3,5" sedamesahtlisse. Need seadmed töötavad kasutades eelpool väljatoodud lahendusi, kuid annavad kasutajale võimaluse venilaatorite kiirust muuta reaalajas.

Riistvara[muuda | muuda lähteteksti]

Emaplaadile integreeritud ventilaatorite juhtkiip

Enamikul arvuti emaplaatidel on tänapäeval olemas süsteem, mis annab protsessorile ülevaate, mis parajasti riistvaraga toimub. See süsteem tegeleb tavaliselt ka ventilaatorite juhtimisega enamasti kasutades pulsilaiusmodulatsiooni meetodit [4]. Seda riistvara saab seadistada läbi BIOS’i [5] või läbi muu tarkvara juba töötavas arvutis.

Kuna tänapäeva elektroonika ei tööta koguaeg sama koormusega ja sellest tulenevalt ei tekitata koguaeg samapalju sooja, siis on mõistlik vähendada ventilaatorite pöörlemiskiirust kiirust, kui muu riistvara ei ole kurnatud ja suurendada pöörlemiskiirust kui kasutatakse rohkem arutus ressursi. Tänapäeval on juba teatud emaplaatidel sellised juhtsüsteemid, mis kui õigesti seadistatud, saavad iseseisvalt selle juhtimisega hakkama ilma igasuguse toeta BIOS-ilt või operatsioonisüsteemilt [5].

Siinkohal tasub mainida, et sellist võimekust ei ole igal emaplaadil ja iga tarkvara ei pruugi võimaldada sellist juhtimist. Tavalistelt toimib tarkvaraline ventilaatorite juhtimine läbi tarkvara enda andes kontroll süsteemile ette vaid vajaliku täiteteguri, mis paneb paika ventilaatori pöörlemiskiiruse. Hiljem kui tarkvara tuvastab, et oleks vaja ventilaatori pöörlemiskiirust suurendada või vähenda annab see kontroll süsteemile uue täiteteguri. Sellise süsteemi halb omadus on, et vastava tarkvara kokkujooksmisel ei toimu enam sujuvat temperatuuri regulatsiooni ja sellest võivad tekkida süsteemis probleemid[5].

Tarkvara[muuda | muuda lähteteksti]

Eri riist- ja tarkvaratootjad on teinud ventilaatorite juhtimiseks oma tarkvara. Tarkvaralised lahendused kasutavad enamasti ventilaatorite juhtimiseks pulsilaiusmodulatsiooni, sest neil ei ole võimalik lisada juurde komponente.

· AOpen emaplaatidel on tarkvara SilentTEK.[6]

· Intel desktop emaplaatidel (socket 478 ja vanematel) kasutati Active Monitor ja Desktop Control Centre.[7]

· Intel desktop emaplaatidel (socket 775 ja uuematel) kasutati Desktop Utilities.[8]

· ASUS emaplaatidel on tarkvara Fan Xpert või Thermal Radar[9]

· Universal abit emaplaatidel on tarkvara μGuru.[10]

· Gigabyte emaplaatidel on tarkvara EasyTune.[11]

· Delli sülearvutitel kasutatakse i8kutilse [12] või SpeedFani[13] tarkvara

Lisaks on veel palju teisi programme, mis töötavad paljude erinevate emaplaatidega ja millega saab seadistada, kuidas ventilaator töötab, olenevalt, mis temperatuurid on arvuti erinevates kohtades.

Laagerdus[muuda | muuda lähteteksti]

Pukslaagerdusega telgventilaator lahtivõetuna

Erinev laagerdus mõjutab ventilaatorite energiatarvet, hinda ja mürataset.

  • Puksid kus määritakse kaks kihti õli või määrdega, mis vähendab hõõrdejõudu. Laialdaselt on kasutusel paagutamise eel saadud poorsed materjalid, mille poorsus tagab, et väiksema pinna peale saab rohkem määrdeainet panna. Kõrgematel temperatuuridel ei ole puksid kõige mõistlikum lahendus, kuna siis aurustub määre kiiremini, mis viib laagri kulumise ja lõpuks hävimiseni. Selliste laagritega ventilaatoreid on soovituslik kasutada ainult horisontaalses asendis, kuna siis nad kuluvad aeglasemini. Puksidega ventilaatorid on tavaliselt odavamad kui kuullaagritega ventilaatorid ja vähemalt oma eluea alguses väiksematel kiirustel ka vaiksemad. Eluea lõpus kui määrdeaine on ära kuivanud või kontaktpinnad on kulunud võib laager valjumaks muutuda.
  • Alamtüüp pukslaagritest on vintlaagrid, kuhu on sisse lõigatud spiraalne vagu, mis liigutab laagris olevat määret ringi, et pikendada laagri eluiga ja vähendada müra.
  • Hüdrodünaamilised laagrid, kus hõõrdepinnad eraldatakse üksteisest kiirestiliikuva kõrgesurvelise vedelikuga, milleks on tavaliselt õli.
  • Kuullaagrid vähendavad hõõrdejõudu kuna asendavad nihkuva liikumise rulluva liikumisega. Kuullaagrid on üldiselt kallimad kui puksid, pikema tööeaga ja vaiksemad suurematel kiirustel.
  • Magnetlaagrid, kus hõõrdekihid eraldatakse üksteisest magnetväljadega.

Vaata ka[muuda | muuda lähteteksti]

Viited[muuda | muuda lähteteksti]

  1. Eesti entsüklopeedia, 10. köide, Tallinn, Eesti Entsüklopeediakirjastus 1998, lk 336
  2. Noise Task Group. "Top 10 noise control techniques". Vaadatud 1.mai.2019.
  3. "Pooljuhtide elektrijuhtivus". Vaadatud 1.mai.2019.
  4. Constantine A. Murenin. "Generalised Interfacing with Microprocessor System Hardware Monitors". 5-17 April 2007. Vaadatud 1.mai.2019.
  5. 5,0 5,1 5,2 Constantine Aleksandrovich Murenin. "OpenBSD Hardware Sensors – Environmental Monitoring and Fan Control". 21.mai.2010. Vaadatud 1.mai.2019.
  6. Mike Chin. "Review: SilentTEK - AOpen's mobo-embedded fan controller". 29.detsember.2002. Vaadatud 1.mai.2019.
  7. "Intel® Desktop Boards". Vaadatud 1.mai.2019.
  8. "IntelĀ® Desktop Utilities". Vaadatud 1.mai.2019.
  9. "Thermal Radar 2". Vaadatud 1.mai.2019.
  10. "μGuru". Vaadatud 1.mai.2019.
  11. "EasyTune". Vaadatud 1.mai.2019.
  12. "Fan control for some Dell laptops". Vaadatud 1.mai.2019.
  13. Alfredo Milani Comparetti. "SpeedFan 4.52". Vaadatud 1.mai.2019.