si tenes pc gamer entra (fan controller)

en este post voy a mostrar varios circuitos para controlar la velocidad de los ventiladores de la pc, algo que es bastante útil para reducir el ruido y alargar la vida útil de los fan cuando no es necesario que estén funcionando al 100%

voy a separar los circuitos en 4 tipos, cada uno tiene pros y contras:

FanBus: Controlador simple basado en interruptores
RheoBus: Controlador basado en reóstatos (potenciómetros de potencia)
ElectroBus: Controlador basado en circuitos electrónicos
PWM: Controlador por modulación de ancho de pulsos

FanBus

FanBus On/Off
 
 Este es un simple controlador de Ventiladores de dos posiciones On/Off:




Pros:
- Fácil montaje.
- Coste bajo de los componentes.
Contras:
- Solo tenemos dos velocidades.

FanBus 7v/12v

La opción de poner los ventiladores a 7 voltios utilizando como línea de masa del ventilador los +5 voltios de la fuente de alimentación es una de las mas utilizadas y efectivas, pero hay que tener en cuenta que algunas fuentes no soportan trabajar así y dan problemas. Tampoco os asustéis porque es un caso muy poco común, pero siempre es bueno saberlo.

Este controlador de Ventiladores también tiene dos posiciones pero 7v/12v, nos servirá para poner los ventiladores a 7v y tener menos ruido cuando no necesitemos gran caudal de aire:



Pros:
- Fácil montaje.
- Coste bajo de los componentes.
Contras:
- Solo tenemos dos velocidades.
- Algunas fuentes de alimentación pueden que no soporten poner los ventiladores a 7v.

FanBus 7v/0/12v

Para este Fan Bus 7v/0/12v se utilizan interruptores de doble circuito con tres posiciones, en la posición del medio no se cierra ningún contacto por lo que al ventilador no le llevan ni los 5 voltios ni la línea de masa. Esta posición corresponde a la posición 0. Cuando bajamos la palanca del interruptor cerraremos los contactos superiores por lo que en el cable negativo del ventilador habrá 5 voltios con lo que funcionara a 7 voltios (12 voltios - 5 voltios = 7V) y a la vez encenderemos el diodo Led verde. Cuando subimos la palanca del interruptor cerraremos los contactos inferiores por lo que en el cable negativo del ventilador habrá 0 voltios con lo que funcionara a 12 voltios y a la vez encenderemos el diodo Led rojo.



Pros:
- Fácil montaje.
- Indicador luminoso según el tipo de velocidad.
- Tres posiciones de funcionamiento.
- Coste bajo de los componentes.
Contras:
- Algunas fuentes de alimentación pueden que no soporten poner los ventiladores a 7.

RheoBus

Este tipo de circuitos se basan en reóstatos, que son potenciómetros pero de potencia. Estos se determinan por la resistencia máxima, que como valor ideal para regular ventiladores podemos elegir 47 y la potencia que aguantan dependerá del número de ventiladores y el consumo de cada uno de ellos que vayamos a utilizar por cada reóstato.

Por ejemplo si queremos regular dos ventiladores con un reóstato tendremos que saber cuanto consume cada ventilador, esto lo suele poner en la pegatina que hay detrás del motor. Si nuestros dos ventiladores consumen 0.19 Amperios a 12 voltios simplemente tendremos que multiplicar de la siguiente forma:

0.14 Amperios x 12 voltios = 2.28 vatios x 2 ventiladores = 4.56 W

Por lo cual tendremos que conseguir un reóstato de 47 y 5 vatios o de potencia superior.





Pros:
- Fácil montaje.
- Indicador luminoso según el tipo de velocidad.
- Velocidad regulable.
Contras:
- Coste alto de los reóstatos.

ElectroBus

Ya que los circuito basados en reóstatos salen demasiado caros nos podemos decantar por los circuitos electrónicos, se basan en integrados reguladores de tensión como los LM317, L200, LM2941C, Etc y también en transistores. Son los circuitos que mejores resultados dan, a cambio su montaje es algo más complejo.

Transistores

bc337

Con el uso de este pequeño transistor obtenemos un circuito muy sencillo y practico. Dada su baja potencia solo es valido para casos concretos con ventiladores de baja intensidad.



Pros:
- Fácil montaje.
- Velocidad regulable de 3,8v a 11.3v.
- Coste bajo del circuito.
Contras:
- La perdida de voltaje en el transistor llega a ser de 0.7V.
- Potencia de de salida de 0.5/0.8A según el fabricante.

tip31C

Este circuito soluciona el problema del anterior gracias al uso del transistor TIP31C con el que podemos controlar hasta 3A y además disponemos de un encapsulado al que le podemos acoplar un radiador.



Pros:
- Fácil montaje.
- Potencia de de salida de 3A.
- Velocidad regulable de 4,5v a 11.3v.
- Coste bajo del circuito.
Contras:
- La perdida de voltaje en el transistor llega a ser de 0.7V.

integrados reguladores de tensión: MIC29152BT, MIC29302BT, MIC29502BT, MIC29752BWT

Con estos integrados de la marca Micrel obtendremos muy poca perdida de voltaje con respecto a los 12 voltios, con el esquema siguiente perderemos muy poco voltaje, en torno a 0.06 voltios aunque cuanta mas potencia tengamos en la salida más voltaje perderemos. Para que os hagáis una idea con dos ventiladores de 120mm en la salida la perdida de tensión no llega a los 0.2 voltios. Una vez creado el circuito tendremos que poner el potenciómetro principal al mínimo y regular el potenciómetro miniatura multi-vuelta de 50K hasta que la tensión en la salida sea de 4 voltios o del valor que deseemos. Con solo hacer esto ya tenemos listo nuestro circuito con una salida regulable de 4 a 12 voltios. Deberemos de colocar un pequeño radiador al MIC para evitar que se caliente en exceso.

Según el modelo de MIC que elijamos podremos controlar más o menos potencia:

Modelo Potencia Salida
MIC29152BT 1,5A
MIC29302BT 3A
MIC29502BT 5A
MIC29752BWT 7,5A

Pros:
- Fácil montaje.
- Gran potencia de de salida, de 1,5A hasta 7,5A, según el modelo elegido.
- Velocidad regulable de 4v a 12v.
- La perdida de voltaje en el integrado no llega a los 200mV en el peor de los casos, aunque depende de la potencia requerida en la salida.
Contras:
- Coste alto del integrado y difícil de encontrar.

lm317

El LM317T es uno de los integrados más utilizados ya que son los más sencillos de encontrar y los más baratos. Sus prestaciones no son sobresalientes pero si suficientes, ya que aguanta hasta 1,5A y aunque se pierden hasta 1,25v en el integrado sigue siendo uno de los utilizados.

El voltaje mínimo en la salida lo podemos establecer poniendo una resistencia en serie con la patilla central del potenciómetro (R3).

Deberemos de colocar un pequeño radiador al integrado para evitar que se caliente en exceso.





El próximo esquema es muy completo, incluye un interruptor de doble circuito que permite solventar la perdida de voltaje del LM317 y así poder elegir si queremos que el ventilador sea regulado por el LM317 o si queremos que funcione al máximo (aplicándole directamente 12v), además dos diodos leds indican en que estado está funcionando:



Podremos optar según instalemos uno de los interruptores por hacer que el led que indica que el ventilador esta funcionando al máximo varié su intensidad según la tensión aplicada al ventilador cuando este en modo controlado por el LM317 a la vez que se ilumina el otro led o por el contrario hacer que cada led se ilumine solo cuando este en un modo u otro, para lo cual solo deberemos poner el interruptor de la derecha como en el siguiente esquema:



Si deseamos calcular el voltaje de salida con unas determinadas resistencias, utilizaremos la siguiente formula:

Vout = (1 + ((R3 + R2) / R1)) * Vref

De la cual conseguimos sacar la formula adecuada para calcular R3 según el voltaje mínimo que queramos mantener por ejemplo para que el ventilador que controlemos no se pare:

R3 + R2 = ((Vout / Vref) â?? 1) * R1

El voltaje de referencia (Vref) siempre será de 1.25V ya que es la perdida inducida por el integrado LM317.

Por ejemplo para un Voltaje de salida mínimo de 4V, con R2 a 0:

R3 = ((4v / 1.25v) â?? 1) * 1K = 2K2

Pros:
- Fácil montaje.
- Potencia de de salida de 1,5A.
- Velocidad regulable de x a 10.75v.
- Coste bajo del circuito.
Contras:
- La perdida de voltaje en el integrado llega a ser de 1.25V.

L200

El L200 es otro integrado del tipo del LM317, pero aguanta hasta 2A aunque llegamos a perder hasta 1,5v. Podremos cambiar la resistencia de 1K por un potenciómetro miniatura multi-vuelta y así poder regular el voltaje mínimo de la salida.



Pros:
- Fácil montaje.
- Potencia de de salida de 2A.
- Velocidad regulable de 3 a 10.5v.
- Coste bajo del circuito.
Contras:
- La perdida de voltaje en el integrado llega a ser de 1.5V.

PWM (Pulse Width Modulation)

Los siguientes circuitos se basan en la modulación de pulsos y lo que hacen es ir dando pulsos de tensión controlando la duración de los mismos. Cuanto más duren estos pulsos más rápido irán los ventiladores que tengamos en la salida.



Gracias a que en cada pulso dan el voltaje máximo al ventilador este trabaja al máximo de potencia en cada giro que da. Las virtudes de los PWM se ven mejor cuanto más consumo hay en la salida. Normalmente no necesitaremos poner radiador al transistor de la salida ya que al trabajar con pulsos se calienta muy poco. Como contras vemos que se puede ver afectada la vida de los ventiladores por los pulsos, además el sensor de RPM de los ventiladores deja de medir coherentemente por lo que no podremos usarlo. En el diseño y montaje de estos circuitos es necesario el ajuste preciso en la frecuencia de funcionamiento para que no se produzcan ruidos, zumbidos ni interferencias.

micrel mic502







Pros:
- Excelente regulación de velocidad.
Contras:
- MIC502 es imposible de encontrar.
- Queda anulado el sensor de RPM del ventilador.
- Puede producir "ruidos" debidos a la frecuencias utilizadas.
- La perdida de voltaje en el transistor llega a ser de 0.7V.
- Montaje complejo.

lm324



Pros:
- Excelente regulación de velocidad.
- La perdida de voltaje en el transistor llega a los 60mV con un ventilador de 0.2A.
- La potencia de salida depende del transistor utilizado.
Contras:
- Queda anulado el sensor de RPM del ventilador.
- Puede producir "ruidos" debidos a la frecuencias utilizadas.
- Montaje complejo.

lm555

El oscilador LM555 es un integrado de los más conocido en el mundo de la electrónica, por lo que no tendrás ningún problema en encontrarlo. El uso del 555 no es que simplifique el montaje, pero sí es otra alternativa al MIC502 y al LM324.



Pros:
- Excelente regulación de velocidad.
- La perdida de voltaje en el transistor llega a los 0.4V.
- La potencia de salida depende del transistor utilizado.
- El integrado LM555 es muy fácil de encontrar.
Contras:
- Queda anulado el sensor de RPM del ventilador.
- Puede producir "ruidos" debidos a la frecuencias utilizadas.
- Montaje complejo

lm741

La combinación de las dos técnicas utilizadas en los esquemas anteriores nos da como resultado el siguiente circuito. Se utiliza el oscilador LM555 y el amplificador operacional LM741, además un transistor MOSFET se encarga de la parte de potencia.



Pros:
- Excelente regulación de velocidad.
- La perdida de voltaje en el transistor es muy pequeña.
- Alta potencia soportada en la salida.
Contras:
- Queda anulado el sensor de RPM del ventilador.
- Puede producir "ruidos" debidos a la frecuencias utilizadas.
- Montaje complejo.