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Anatomia das ventoinhas de computador


Anatomia das ventoinhas de computador

Introdução

As ventoinhas de computador são basicamente motores sem escovas equipados com pás para mover o ar. Elas são bastante comuns dentro de um PC e podem ser construídas com diferentes tecnologias. Neste tutorial examinaremos um dos componentes encontrados nas ventoinhas que é motivo de muita confusão, o rolamento.

Você provavelmente já viu escrito várias vezes que as ventoinhas usadas em computadores são do tipo “sem escova” (“brushless”). Mas o que isto significa? Vamos estudar primeiro como um motor com escova funciona.

O motor com escovas

Motores com escovas são uma peça de metal com um fio de cobre ao seu redor. Esta peça de metal é móvel e tem um eixo, o que significa que toda vez que ela se move, o eixo move junto, girando o que estiver preso ao eixo.

Quando energizada, esta peça de metal é transformada em um eletroímã, gerando um campo magnético com dois pólos (chamados norte e sul). Ao redor do motor existem dois grandes ímãs curvados, que ficam sempre parados, um produzindo um campo magnético norte e outro produzindo um campo magnético sul. Quando o campo magnético gerado pelo eletroímã é o mesmo produzido pelo ímã que está permanente preso, o motor moverá, pois ímãs com o mesmo pólo se repelem. Além disso, o campo magnético apresentado pelo o outro ímã que fica permanentemente preso será o oposto, atraindo o eletroímã. IIlustramos esta situação no “primeiro passo” na Figura 1.

No entanto, após o motor girar 180º empurrado pelas forças magnéticas repelentes, ele irá parar, porque o sistema agora estará equalizado: como o motor girou, agora os campos magnéticos gerados pelo motor serão do tipo oposto aos dos campos magnéticos gerados pelos ímãs que estão permanentemente parados, fazendo com que o motor seja atraído pelos ímãs estacionários em vez de ser repelido.

rolamentos_01.gif
Figura 1: como um motor com escovas funciona

Para o motor girar novamente, a direção da corrente aplicada no fio deve ser invertida. Ao inverter a polaridade, os campos magnéticos gerados pelo motor também serão invertidos, criando novamente a mesma situação que tínhamos no primeiro passo, girando o motor 180º mais uma vez. Então ele parará novamente.

Para que o motor gire continuamente precisamos de um mecanismo que automaticamente inverta a polaridade do fio assim que o motor terminar de girar 180º. A maneira mais fácil e barata de fazer isto é usando um par de escovas. As pontas do fio que está ao redor do motor são instaladas em dois contatos (também chamados “comutadores”) e duas escovas tocam nesses contatos. As escovas possuem sempre a mesma polaridade, mas como os contatos moverão junto com o motor, a polaridade será invertida toda vez que o motor girar 180º. Ilustramos isto na Figura 2.

rolamentos_02.gif
Figura 2: sistema com escova

Claro que esta é uma explicação simplória, mas deve ser suficiente para você entender o princípio por trás dos motores com escovas.

Os motores usados nas ventoinhas de computador, no entanto, não funcionam da forma apresentada porque os motores com escovas são barulhentos, produzem faíscas toda vez em que os contatos tocam nas escovas, gastam muito rápido por causa do contato entre os comutadores e as escovas, e não são muito confiáveis em altas velocidades.

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Comentários de usuários

Respostas recomendadas

  • Membro VIP

Opa! Olha a minha sugestão!!!! rsrsrsrs

Só uma coisa, nesta parte:

Uma vantagem observada nas ventoinhas com rolamento de bucha é que elas não são projetadas para serem instaladas horizontalmente, já que se elas forem instaladas nesta orientação o óleo dentro do tubo se concentrará em um dos lados do eixo

Não seria desvantagem?

Obrigado pelo artigo.

Abraços

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Ai sim!

Só uma coisa que não entendi:

Se ball bearing é mais caro, porque a cooler master tem fan 120mm ball bearing por R$8?(na época que comprei era R$8, agora está R$9 na just shop)

Esse é o único mistério :D

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  • Membro VIP
Ai sim!

Só uma coisa que não entendi:

Se ball bearing é mais caro, porque a cooler master tem fan 120mm ball bearing por R$8?(na época que comprei era R$8, agora está R$9 na just shop)

Esse é o único mistério :D

A loja pode ter errado, eles tem um bom canal de distribuição no Brasil, esse "mais caro" não quer dizer muito mais, podem ser centavos, ainda mais pra quem produz muitas ventoinhas.. e por aí vai. ;)

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os motores com escovas são barulhentos, produzem faíscas toda vez que os contatos tocam nas escovas, gastam muito rápido por causa do contato entre os comutadores e as escovas, e não são muito confiáveis em altas velocidades.

Isso é fato mesmo? Pergunto só porque minha(e a de todos que possuem uma) microrretífica Dremel atinge 32.000 rpm, com um motor de escovas. É barulhento, eu sei, mas eu devo discordar da afirmação que não são muito confiáveis em altas velocidades.

Abraço!

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Opcionalmente, as ventoinhas sem escova podem ter um circuito de monitoramento para alimentar a placa-mãe do computador com uma forma de onda que representa a velocidade do rotor.

Que é isso? Não entendi, a ventoinha é quem envia sinais à placa-mãe e não ao contrário como eu sempre achei ou isso é só um erro de digitação?

Por causa disso, ventoinhas com rolamento de bucha têm a menor vida útil menor entre as ventoinhas de computador.

Olha a repetição de palavras aí gente! :D

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  • Membro VIP
Que é isso? Não entendi, a ventoinha é quem envia sinais à placa-mãe e não ao contrário como eu sempre achei ou isso é só um erro de digitação?

Mas é justamente isto que está escrito no texto:

para alimentar a placa-mãe do computador com uma forma de onda que representa a velocidade do rotor.

Mas também acontece o inverso... em um fan PWM. Onde a placa mãe/controlador envia o sinal para o fan mudar sua rotação.

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Citação
Que é isso? Não entendi, a ventoinha é quem envia sinais à placa-mãe e não ao contrário como eu sempre achei ou isso é só um erro de digitação?

 

Em fans sem PWM(3pin): o sensor de RPM se localiza na ventoinha, que passa o sinal pra placa-mãe.

Em fans com PWM(4pin): mesma coisa do 3pin, mas tem +1 pino exclusivo pro PWM.

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Relmente está excelente este artigo de motores sem escovas de grafite (vulgo "carvão"). Há porém um termo inadequado "rolamento de bucha". Nesta espécie não existe rolamento mas sim um MANCAL. Os rolamentos são assim chamados porque as esferas ou roletes (cilíndricos ou cônicos) giram entre duas peças como anéis fíxos no eixo e na carcaça. No Rio de Janeiro é comum pessoas dizerem ROLIMÃ, usados nos brinquedos que são artezamente feitos. É uma curruptela da pronúncia da palavra alemã para rolamentos.

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Realmente o termo correto é mancal e não rolamento de bucha e tem alguns mancais que são feitos de ligas metálicas com material lubrificante impregnado, a medida que ocorre um desgaste esse material é liberado.

Sobre as micro retíficas que giram a 30.000RPM, tenho uma aqui com mancal e não rolamento, não durou nada, uma porcaria, por isso quando comprarem procurem as de marca conceituadas que utilizam rolamentos.

Acho que o culpado pelo barulho é simplesmente o desenho das pás nas ventoinhas atritando com o ar, o rolamento e mancal só geram ruido quando defeituosos, aí é só trocar as ventoinhas.

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  • Administrador
Relmente está excelente este artigo de motores sem escovas de grafite (vulgo "carvão"). Há porém um termo inadequado "rolamento de bucha". Nesta espécie não existe rolamento mas sim um MANCAL. Os rolamentos são assim chamados porque as esferas ou roletes (cilíndricos ou cônicos) giram entre duas peças como anéis fíxos no eixo e na carcaça. No Rio de Janeiro é comum pessoas dizerem ROLIMÃ, usados nos brinquedos que são artezamente feitos. É uma curruptela da pronúncia da palavra alemã para rolamentos.

Obrigado pela explicação, você está absolutamente correto. Corrigi o artigo.

Em tempo: "bucha" é corruptela do inglês "bushing", que significa... mancal!

Abraços,

Gabriel.

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Obrigado pela explicação, vou conferir e corrigir, se necessário.

Em tempo: "bucha" é corruptela do inglês "bushing", que significa... mancal!

Abraços,

Gabriel.

Legal, vivendo e aprendendo, essa eu nem imaginava, mas na engenharia do Brasil é usado mancal, rolamento e bucha como coisas diferentes. Detalhes de chatonildos. Só recordando o que um dia estudei.

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Curiosidade: xD

Aprendi hardware na época do TK90X, pentiums e K6, lembro que os coolers rodavam a absurbos 5.000, 7.000 rpms (basicamente a de giro de HDs hoje em dia)... para conseguirem tentar resfriar processadores por exemplo.

Parei de acompanhar as atualizações desde o Athlon e Pentium 4, que foi justamente a época em que se preocuparam, mais que o normal com resfriamento, agora voltei xD.

O que me espantou foi que a dissipação térmica só aumentou, ao passo que as rotações diminuiram bastante... algo para 2.000 rpm ou bem menos dependendo da atividade do processador, qual evolução aconteceu com os coolers que justificou esta melhora, visto que gastam menos energia e resfriam da mesma forma, ou até melhor?

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  • Membro VIP
Curiosidade: xD

Aprendi hardware na época do TK90X, pentiums e K6, lembro que os coolers rodavam a absurbos 5.000, 7.000 rpms (basicamente a de giro de HDs hoje em dia)... para conseguirem tentar resfriar processadores por exemplo.

Parei de acompanhar as atualizações desde o Athlon e Pentium 4, que foi justamente a época em que se preocuparam, mais que o normal com resfriamento, agora voltei xD.

O que me espantou foi que a dissipação térmica só aumentou, ao passo que as rotações diminuiram bastante... algo para 2.000 rpm ou bem menos dependendo da atividade do processador, qual evolução aconteceu com os coolers que justificou esta melhora, visto que gastam menos energia e resfriam da mesma forma, ou até melhor?

Materiais usados no disssipador, formato do dissipador, tamanho do dissipador, tamanho, número e formato das pás, "heatpipes" e por aí vai.

Isso poderá ser aborado no futuro, em uma atualização do artigo, mas se você quiser saber mais sobre isso e sabe ler inglês:

http://www.silentpcreview.com/article690-page1.html

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Materiais usados no disssipador, formato do dissipador, tamanho do dissipador, tamanho, número e formato das pás, "heatpipes" e por aí vai.

Isso poderá ser aborado no futuro, em uma atualização do artigo, mas se você quiser saber mais sobre isso e sabe ler inglês:

http://www.silentpcreview.com/article690-page1.html

Que bom que você citou uma das fontes usadas neste artigo seu.

Ela é simplesmente um dos melhores sites de hardware em língua inglesa do mundo. Este artigo - Anatomia da Ventoinha Silenciosa - é excelente. Recomendo-o, mesmo para quem não entende inglês (como eu), pois pode ser razoavelmente traduzido usando ferramentas de tradução da web.

Eu gostaria muito que o CdH considerasse a ideia de fazer um projeto para análises de ruído com a mesma metodologia e critério do SPCR. Ele já é o único site de hardware em língua portuguesa que faz análises verdadeiras, e de excelente qualidade, de fontes de alimentação. Seria então um dos poucos no mundo a fazer análises de ruído descentes.

Abraço.

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