Пыль в компьютере: анемометр для борьбы с пылью в электронике

Пыль в компьютере — бюджетный анемометр против пыли в корпусах электронных устройств

Пыль в компьютере: растущие уровни рассеиваемой мощности требуют интенсивного охлаждения, и все больше и больше вентиляторов оказываются в тесных корпусах электронных устройств. Однако пыль, которую вентиляторы затягивают в эти корпуса, может создавать серьезные проблемы для высоконадежных систем. Покрывая теплоотводы и электрически заряженные компоненты, пыль действует как одеяло, увеличивающее эффективное тепловое сопротивление между компонентами и воздухом.

Простым способом борьбы с этой проблемой является установка на воздухозаборник одноразового фильтра. Однако если вы не сможете регулярно заменять фильтр, он может забиться и действовать как воздушная заслонка — ситуация, еще более неприятная, чем первоначальная проблема. Попытка обнаружить пыль в компьютере, то есть засорение фильтра путем считывания числа оборотов вентилятора с помощью сигналов тахометра бесполезна, поскольку скорость вращения вентилятора не имеет прямой связи с потоком воздуха.

Плохое обслуживание фильтра можно обнаружить, определив фактический поток воздуха с помощью теплового анемометра, но большинство электронных анемометров дороги и громоздки. В качестве альтернативы вы можете создать анемометр с шиной SMBus/I²C, используя преобразователь интерфейсов, несколько недорогих коммутаторов и дешевый дистанционный датчик температуры (Рисунок 1).

Для выключения MOSFET Q₁ и Q₂ и включения аналоговых переключателей IС₂ и IС₃ используйте преобразователь интерфейсов IС₄ с шиной SMBus. Измерьте температуру окружающего воздуха без предварительного нагрева транзистора Q₃. Затем пропустите ток для нагрева Q₃, выключите IС₂ и IС₃ и включите Q₁ и Q₂. Для достижения температурного равновесия обеспечьте «выдержку» длительностью порядка пяти минут.

(Точное время нагрева, необходимое для установления равновесия, зависит от конкретного устройства; вы должны определить его экспериментально). Дождавшись равновесия, снимите питание с транзистора Q₃, выключив Q1 и Q2, и замкните аналоговые ключи IС₂ и IС₃, чтобы произвести измерения температуры. Воздушный поток напрямую связан со скоростью, с которой падает температура.

Вы можете измерить его величину, оценив время, необходимое для того, чтобы температура транзистора вернулась в пределы 1° от ее первоначального значения. Датчик температуры инжектирует небольшой ток в базовый переход, поэтому важно аккуратно развести печатную плату, чтобы не допустить проникновения помех в линии DXP и DXN. Если выносной транзистор вам нужно установить в воздуховоде, использование витой пары позволит удалить его от схемы на расстояние до 3.5 м.

В Таблице 1 показана зависимость напряжения на вентиляторе (воздушного потока) от времени охлаждения для случая, когда датчик температуры размещен примерно в 36 см от вентилятора, работающего на полной скорости (12 В), средней скорости (8 В), низкой скорости (6 В) и нулевой. Времена выдержки могут достигать 30 минут. При включенном нагреве транзистора Q₃ схема потребляет примерно 200 мА.

Если такое рассеяние мощности чрезмерно и создает проблемы, можно снизить период измерений до часов или даже суток, поскольку изменения в потоке воздуха происходят очень медленно. Вы также можете запланировать измерения на время низкой активности системы, когда общее энергопотребление мало.