فن کامپیوتر

فن pc

فن های کامپیوتر اساسا موتور BLDC هستند که پره های به آنها متصل شده است که حرکت این پره ها هوا را به گردش در می آورد. این فن ها فصل مشترک تمام کامپیوترهای شخصی هستند و با تکنولوژیهای متفاوتی تولید می شوند. این موتور را می توان به عنوان نوع پیشرفته موتور DC دسته بندی کرد. کلمه BLDC مخفف چهار کلمه Brush-less Direct Curent (جریان مستقیم بدون جاروبک) است. از اینرو این موتورها جاروبک ندارند.

یک موتور DC بدون جاروبک (BLDC) چگونه ساخته شده است؟

الکتروموتور DC بدون جاروبک بر خلاف موتور DC با جاروبک دارای یک روتور می باشد قطعات آهنربای دائم بر روی آن نصب شده است. معمولا ۴ آهنربا در گرداگرد استاتور قرار گرفته است. این چهار آهنربا با الگوی متقاطع ۹۰ درجه ­ای بین هم قرار می گیرند. مزیت اصلی موتورهای بدون جاروبک این است که به علت اینکه روتور از آهنربای دائم تشکیل شده است به هیچ منبع توانی نیاز ندارد. و در نتیجه نیازی به اتصالات الکتریکی نیست. و در نتیجه به کموتاتور و جاروبک نیز نیاز ندارد. و این موتور نیز بدین جهت بدون جاروبک نام گرفته است.

این ویژگی موتور BLDC باعث افزایش قابلیت اطمینان و راحتی آن شده است. علاوه بر این موتورهای بدون جاروبک بسیار بیصدا بوده و راندمان مصرف انرژی بالایی دارند. جهت یادآوری مطلب عکس زیر از مقاله انواع مختلف فن کامپیوتر PC در این وبلاگ مجددا آورده شده است. در این شکل یک فن کامپیوتر تشریح شده است.

تشریح یک فن pc

یک موتور DC بدون جاروبک یک اختلاف عمده دیگر نیز با نوع با جاروبک دارد. در تئوری عملکرد موتورهای با جاروبک در کتب آموزشی تشریح گردیده است که نقش جاروبک رساندن توان به روتور و کموتاتور نقش یکسوسازی گشتاور خروجی را در یک موتور الکتریکی با جاروبک بر عهده دارند.اما یک موتور BLDC نه جاروبک دارد و نه کموتاتور از اینرو در حقیقت راهی برای اینکه بفهمیم روتور در هر لحظه کجا قرار گرفته است وجود ندارد. اما در عمل راه های مختلفی برای یافتن موقعیت روتور وجود دارد.

گهگاه از انکودرهای گردان در امتداد کنترل کننده برای یافتن زاویه قرارگیری روتور استفاده می­شود. برخی دیگر از دو سنسور اثر هال و اغلب از یک سنسور برای این کار استفاده می­ کنند. سنسور اثر هال در یک موقعیت مناسب قرار می­ گیرد. این سنسور می ­تواند تمایز دهد که قطب شمال و یا جنوب روبروی آن قرار گرفته است. سنسور هال سپس سیگنال مناسب را برای کنترل کننده موتور ارسال می­ کند. در ادامه کنترل کننده با سوئیچ کردن سیم پیچها به صورت مناسب باعث ایجاد گشتاور می ­شود. و این سیکل ادامه می­ یابد. همان گونه که دریافت شد این مساله اصلی موتورهای DC بدون جاروبک است. آنها برای کار کردن نیاز به مدارهای کنترل کننده دارند. اما هنگامی که قابلیت اطمینان نیاز باشد این موتور مناسب­ ترین انتخاب است.

موتورهای بدون جاروبک چگونه کار می کنند؟

سنسور فن pc

ترفند اصلی کارکرد موتور BLDC، سنسور هال نصب شده در استاتور است. عکس مقابل یک سنسور هال را نشان می­ دهد. عکس از یک فن کامپیوتر گرفته شده است. (بله فن کامپیوتر یک موتور BLDC است) .

فروش فن های دو، سه و چهار سیمه

برای درک بهتر چگونگی عملکرد سنسور هال نسبت به موقعیت روتور، یک انیمیشن از موتور با دو قطب مغناطیسی و دو سیم پیچی در شکل زیر نشان داده شده است. قطبهای مغناطیسی هر دو قطب جنوب هستند.

نحوه کارکرد موتور بدون جاروبک

سنسور هال قطعه کوچکی در کنار آهنربای الکتریکی است. وقنی که قطب جنوب را حس می کند سیم پیچها خاموش می­شوند. هنگامی که سنسور میدان مغناطیسی را دریافت نکند ( و یا در مقابل قطب شمال قرار گیرد) ، آنگاه سیم پیچها برقدار می­گردند. هر دو سیم پیچ پلاریته مغناطیسی قطب شمال را دارند. بنابراین قطب مخالف را دفع کرده و در نتیجه گشتاور ایجاد می­شود. اگر شما یک پروب را در خروجی سنسور هال قرار دهید مشاهده می­کنید که در یک چرخش کامل روتور، سنسور هال دو مرتبه HIGH و دو مرتبه LOW می­گردد.شکل موجهای زیر در صفحه اسیلوسکوپ دیده می­شوند.

شکل موجها در صفحه اسیلوسکوپ

مزیت بزرگ دیگری که در استفاده از موتورهای بدون جاروبک وجود دارد این است که سیگنال سنسور که برای کنترل سوئیچ زنی سیم پیچها استفاده می­ شود. می­ تواند جهت اندازه­گیری سرعت موتور نیز مورد استفاده قرار گیرد. یا می­توان با استفاده از آن پی برد که موتور کار می­ کند یا متوقف است. در حقیقت این سیگنال همان چیزی است که از سیم سوم فن­های PC دریافت می­ گردد. (یا ۴ سیمه­ ها که در مقاله جداگانه­ ای تشریح گردیده ­اند) این فنها هیچ مدار اضافه ای برای اندازه­ گیری سرعت ندارند. و از سیگنال سنسور هال استفاده می­ کنند. هر دوران کامل دو پالس ایجاد می­ کند. با یک مدار ساده اندازه گیری فرکانس می ­توان با دقت سرعت موتور را تعیین کرد.

یک موتور بدون جاروبک با چهار سیم پیچ

در قسمت قبلی اصول کار یک موتور بدون جاروبک با دو سیم پیچی و دو عدد آهنربای دائمی تشریح گردید. اما در عمل موتورهای BLDC معمولا چهار سیم پیچ و چهار آهنربا دارند. همچنین سنسور هال علاوه بر اینکه می­تواند تشخیص دهد که در مقابل میدان مغناطیسی قرار گرفته است می ­تواند قطب شمال و یا جنوب بودن آن را نیز تعیین کند. یک موتور واقعی همانند شکل زیر است.

موتور bldc

در فضای محیط روتور، چهار مگنت با الگوی N-S-N-S قرار دارد. سیم­ پیچی بوبینها همه در یک جهت نیستند و ۲ بوبین مجاور هیچ وقت پلاریته یکسان ندارند. بوبینها به صورت جفتی به هم متصل شده­اند. هر کدام با بوبین مخالف متصل شده اند. یا می توان گفت در دو زوج به صورت شکل بالا هستند. ساده ترین چرخه عملکرد هنگامی است که قطب مقابل سنسور هال قرار گرفته است. کنترل کننده زوج بوبین مناسب را خاموش و یا روشن می کند. انیمیشن زیر سیکل کاری مورد نظر را تشریح می­کند.

قرارگیری سنسور هال بین دو قطب مخالف

هنگامی که سنسور هال بین دو قطب قرار می گیرد.

چه اتفاقی خواهد افتاد در حالتی که روتور در حالتی که سنسور هال دقیفا بین دو قطب متضاد قرار گرفته متوقف شده باشد؟ به شکل زیر توجه کنید.

قرارگیری سنسور هال بین دو قطب متضاد

اگر این حالت رخ دهد، حالا سنسور هال دقیقا نمی ­تواند تشخیص دهد که کدام قطب روبروی آن قرار گرفته است. خوب، خیلی مهم نیست فرض کنید که سنسور قطب را اشتباهی تشخیص دهد و برق را به بوبینهای اشتباه وصل کند. چه رخ خواهد داد؟ برای کسری از ثانیه موتور سعی می کند در جهت اشتباه بچرخد اما بعد از چند درجه چرخش قطب درست روبروی سنسور هال قرار می­ گیرد و فورا بوبینها تعویض می­ شوند.

بدین سان، موتور سرانجام در جهت درست به چرخش ادامه می­ دهد. اما در هنگامی که موتور یک بار حساس را می چرخاند یک چرخش خلاف جهت حتی زیر ۵ درجه هم نباید رخ بدهد. برای حل این موضوع به یک سنسور هال دیگر نیاز است.سنسور دومی با اختلاف ۴۵ درجه ­ای نسبت به سنسور اول قرار می­ گیرد. حالا اگر سنسور هال اول هم نتواند موقعیت درست را تشخیص دهد. سنسور هال دومی به درستی موقعیت قطبهای مغناطیسی را تشخیص خواهد داد. کنترل کننده سیگنالی را به عنوان سیگنال درست تشخیص می­ دهد که شدت بیشتری داشته باشد.

سنسور هال دوم

منبع؛  pcbheaven.com

26 دیدگاه

  • مهندس جان سلام من با فن سي پي يو موفق به توليد برق شدم ٢٥/٩/١٤٠٠ ازتون پرسيدم كه ميشه يا نه جوابتون منفي بود ولي من اين كارو انجام دادم

  • با تشکر از مطالب مفیدتون..استاد میخواستم با فن سی پی یو ی خنک کننده واسه گوشی درست کنم ک با اداپتور کار کنه..منتهی سه تا سیم متصل ب فن هست.چطوری باید ب سیم اداپتور وصل کنم؟ ممنون

    • سلام مهران جان

      ما این موضوع را در مقاله انواع فن کامپیوتر در وبسایت خودمان توضیح داده ایم جستجو کنید و مطابق آن عمل کنید. یک روش دیگر هم اینکه چون ولتاژ پایین است برق آداپتور را دو به دو بر روی هر کدام از سیمها امتحان کنید تا سیمهای درست را پیدا کنید.

  • استاد جان ممنون از پاسخگويي خوبتون منظور بنده از برق همون الكتريسيته هست،يعني با فن كامپيوتر نميشه انرژيي حتي براي روشن كردن يك ال اي دي توليد كرد؟

    • سلام علی جان

      ورودی سیم پیچ های الکتروموتور فن کامپیوتر به یک IC متصل می شود اگر شما پروانه را بچرخانید اگر یک EMF هم تولید شود در این سمت IC وجود خواهد داشت. لذا می توانید IC را بردارید و تست کنید.

  • سلام اقای مهندس وقت شما بخیر .برای راه اندازی یه کارگاه مونتاژ سشوار خانگی و مسافرتی با موتورهای DC چه موتوری رو پیشنهاد میدین.هدف تولید یه سشوار با کیفیت قابل قبول و همچنین متناسب با توان خرید عوام مردم هست

    • سلام سجاد عزیز

      برای تولید فن سشوار باید از موتور DC استفاده شود که در چین تولید می شوند. در داخل ایران این الکتروموتورها تولید نمی شود. توان آن را هم می توانید یک سشوار را دمونتاژ کنید و موتور آن را ببینید.

  • با سلام و عرض ادب و خدا قوت خدمت مهندس. مهندس جان آیا با چرخش پروانه فن امکان خروج برق هست از فن؟ یا اینکه باید بورد رو یه سره کرد و آیسی رو کات کرد؟ میخوام با فن برق درست کنم. چون در این حالت برق ac بهم میده که بسیار بهش نیاز دارم. ممنون میشم کمکم کنید. با تشکر.

  • سلام خسته نباشید ، ممنون از مطلب خوبتون یه سوال داشتم . من فن لپ تابم یکی از سیم های که به سوکت وصل بود دچار شکستگی شده بود و مجبور شدم اون سیم رو از قسمت بالاتری قطع کنم و با سیم دیگر لحیم کنم و دوباره به سوکت وصلش کنم ، اما برای اینکار سیم بزرگتری نسبت به سیم اصلی لحیم کردم بعد از روشن کردن لپ تاب فن درسته شد بود و کار میکرد اما همیشه روی بالاترین سرعت ممکن میچرخه و سرعتش پایین نمیاد ، می خواستم بپرسم ایا استفاده از سیم بزرگتر باعث این کار شده ؟ ایا خطرناکه این کار ؟

    • سلام علی جان
      احتمال دارد مدار کنترل دور فن آسیب دیده باشد یا اینکه شما در حین لخ کردن سیم پین و پایه آن را در سوکت شل کرده باشید.

  • سلام.می خواستم بدانم آیا توان الکتروموتور که از رابطه ای که قبلا بر اساس ابعاد فیزیکی موتور گرفتید و در کتاب سیم لاکی فارس وجود دارد تماما به وسیله ی یک سیم پیچی تکفاز که بر روی موتور قرار دارد قابل حصول است یا فقط حداکثر دو سوم آن قابل دستیابی است؟در مورد سیم پیچی سه فاز چه طور؟

    • سلام رضا جان

      ای کاش سوال را در مقاله مرتبط می پرسیدید. در هر صورت پاسخگو هستم. طبق روابطی که در مورد رابطه سایز هسته با توان الکتروموتور وجود دارد این حداکثر توانی است که می توان از هسته اخذ کرد اگر شما سیم پیچی تکفاز با استارت داشته باشید بخشی از این ظرفیت مغناطیسی هسته از دست می رود. اما در مورد موتور تکفاز با خازن دائم وضعیت مقداری بهتر است چون سیم پیچ کمکی نیز در ایجاد توان خروجی نقش دارد. ولی توان قابل دستیابی نسبت به موتور سه فاز باز هم کمتر است از این رو در موتورهای با سایز یکسان قیمت موتورهای تکفاز بیشتر است. البته قیمت خازن و کلید گریز از مرکز نیز دخیل است.

  • سلام.می خواستم بدانم در هر موتور الکتریکی چه قدر سیم مسی وجود دارد؟ آیا جداول آن موجود است؟

    • سلام رضا جان

      در موتورهای با ساختار مختلف متفاوت است. و در کلاسهای راندمانی مختلف (IE1, IE2, IE3 , IE4) نیز تفاوت می کند. من در جایی چنین جدولی ندیده ام. شاید کسانی که کار سیم پیچی انجام می دهند به تجربه به اعدادی حدودی رسیده باشند.

  • سلام . در خصوص فن کامپیوتری با استاتور 6 آهنربا امکان دارد که توضیح دهید .ممنون از مطالب کاملتون

    • سلام آقای علایی

      یک فن که 6 آهنربا دارد احتمالا یک فن شش قطب است که در مقایسه با چهار قطب رزولوشن بیشتری به شما خواهد داد.

  • سلام خسته نباشید..من فن تغذیه کامپیوتر ر باز کردم کلاف سیم پیچ رو خواستم تقویتش کنم سرعتش بیشتر بشه میخوام جاروبرقی کوچک درست کنم .یک هسته چندلایه از فن دیگه بهش اضافه کردم با دو سیم پیچیدم کلافهای کنار هم در جهت مخالف. اما یک پل فقط اهنربا میشه نمیچرخه فکر کنم سیم کلاف رو اشتباه پیچیدم میشه لطفا راهنماییم کنین سیم قرمز و زرد از کدوم پایه شروع میشه و به کدوم پایه ها لحیم میشه ؟؟ ممنون میشم..فن کامپیوتر مثل عکس بالای صفحه خودتون .یک برد با دو خازن و یک سنسور اثر هال داره..تشکر

    • سلام دوست عزیز

      اون چیز مشکی رنگی که بر روی برد قرار دارد فقط سنسور اثر هال نیست سوئیچها هم در بیشتر مدلها درون همون چیپ مشکی رنگ هستند شماره قطعه را در اینترنت سرچ کنید و دیتاشیت قطعه را بگیرید. در آنجا اطلاعات مفصلی وجود دارد.

  • آقاي مهندس خيلي خوب بود . در مورد موتور هاي سرعت بالا مثل سانتروفيوژها و يا موتورهاي اينوتر DUTY هم مطلب داريد متشكرم .

  • سلام ضمن تشکر از مطالب مفیدتون ، لطفا روش تست سالم بودن سنسور هال( ۴ پایه دار) در فن های دو سیمه را با استفاده از اهم متر هم ذکر کنید.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *