Como funciona o contador de rpm

torun · 7 de fevereiro de 2005

Aí pessoal, tava admirando o meu 'novo' cooler com iluminação verde e me veio uma ideia:

e se os leds acendessem somente quando a ventoinha tivesse numa posição especifica....

assim iria parecer q ela esta parada (ja q os 'frames' seriam todos iguais) e ao mesmo tempo não ia dar pra ver os leds piscando ( ja q ia ser muito rápido)

mas eu queria fazer isso por hardware....

ai veio o problema: como saber a posição da ventoinha....

eu pensei nesse contador de rpm q o cooler tem... q sinal q ele manda pra placa-mãe??

seria um sinal de onda quadrada, onde cada volta gera um pulso?? se for assim eu acho q é fácil realizar o projeto....

e se não for?? vocês tem alguma sugestao?? alguem ja viu algo parecido??

agadeço desde ja!

Ferreira · 8 de março de 2005

Postado Originalmente por torun@07 de fevereiro de 2005, 02:14
Aí pessoal, tava admirando o meu 'novo' cooler com iluminação verde e me veio uma ideia:

e se os leds acendessem somente quando a ventoinha tivesse numa posição especifica....

assim iria parecer q ela esta parada (ja q os 'frames' seriam todos iguais) e ao mesmo tempo não ia dar pra ver os leds piscando ( ja q ia ser muito rápido)

mas eu queria fazer isso por hardware....

ai veio o problema: como saber a posição da ventoinha....

eu pensei nesse contador de rpm q o cooler tem... q sinal q ele manda pra placa-mãe??

seria um sinal de onda quadrada, onde cada volta gera um pulso?? se for assim eu acho q é fácil realizar o projeto....

e se não for?? vocês tem alguma sugestao?? alguem ja viu algo parecido??

agadeço desde ja!

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Bom torun, legal essa dúvida que você teve. Um dia também já tive a mesma dúvida. Por incrível qie pareça, fazer o que você quer é relativamente "fácil", mas trabalhoso. O que realmente é difícil é explicar a contagem das rpm's dos cooler. Essa explicação vai ser mais difícil do que aquela de cortar gabinete com percloreto....

Bom vamos começar explicando pela mecânica dos fluídos (matéria de engenharia, muito difícil, por isso vou explicar por cima, e não vou demonstrar de onde veio, pois iria demorar muito e não é o objetivo desse tópico).

A velocidade de um cooler depende do seu diâmetro, da sua capacidade de vazão, rendimento, temperatura e por aí vai...Equações que relacionam todos esses parâmetros podem ser encontradas na literatura, mas estas geralmente são muito complexas.

Para o caso especial do fluido ser o ar, podemos simplificar as equações e, após adaptá-las à geometria retangular do dissipador, chegamos a uma relação linear entre o coeficiente convectivo e a velocidade do ar. Mais simples impossível:

h = 6,47v ,

onde a velocidade deve ser dada em metros por segundo, obrigatoriamente, para obtermos o valor de h em Watts por metro quadrado por Kelvin (W/m².K). Abrindo um parêntesis para a explicação da unidade de h: se nós temos um coeficiente h igual a 1 W/m².K, isso significa que é possível dissipar, no máximo, 1 Watt por metro quadrado para cada diferença de temperatura de 1 K (equivalente a 1 ºC) entre a superfície e o fluido. O grande problema (para não dizer enorme) é como podemos calcular a quantidade de ar que entra em um dissipador, em metros por segundo. CALMA...Indiretamente o fabricante do cooler já nos fornece essa informação. Você já devem ter notado que nas especificações técnicas de cada modelo, existe um parâmetro chamado "air flow", ou fluxo de ar, que é dado em CFM. CFM é a abreviação para Cubic Feet per Minute, ou pés cubicos por minuto. Agora, pegamos essa medida e a transformamos em metros cubicos por segundo. Para isso é dividir esse valor por 60. Para facilitar a sua compreensão, vou fazer os cálculos com um cooler que eu tenho aqui. Ele é da marca Hard Cooler, tem 83x70x51 e é indicado para processadores até xp 3200+ e P4 2.4GHz. A própria fabricante já informa que esse cooler tem rotação de 4100 rpm. Mas aqui, vamos supor que ela não tivesse dado esse valor (afinal, sua placa-mãe ou seu programa não sabem qual cooler você está usando). Então vamos aos cálculos. Pegamos o valor CFM fornecido, que é 28. Dividimos esse valor por 60 e obtemos 0,46 metros cubicos por segundo. Agora calculamos o diâmetro do coler. Esse aqui, segundo "minha régua" mede 7 cm. Devemos usar sempre todos os valores em metros. Portanto, isso dá 0,07 m.

Agora, utilizamos a fórmula do coeficiente de vazão ou capacidade específica (coeficientes de Rateau):

ϕ = Q/(n*D^3) , onde (Q) é a vazão, (n) a velocidade em rpm, D o diâmetro do cooler e ϕ é o coeficiente de vazão para ventiladores axial (um cooler COMUM é um ventilador axial) com valores de 0,3 a 0,1.

Ficou fácil. Agora, temos todos os dados é só substituir na fórmula. Virou matemática pura. Para D temos 0,07, ϕ vamos usar 0,3, Q = 0,46...

Teremos n = 0,46/(0,0001029) que daria aproximadamente 4470 rpm. Não podemos nos esquecer que TODOS os cooler apresentam uma variação admitida de 10% na sua velocidade. Portanto, 10% de 4100 (valor fornecido pela fábrica) daria 4510 rpm... Então nosso valor está na faixa de tolerância. E é justamente nesse valor que talvez minha placa-mãe ou meu software podem acusar para este cooler. É lógico que seu software não vai fazer esses cálculos...Normalmente, sua placa-mãe sai de fábrica programada para receber cooler's de diametros compativeis com os processadores suportados por ela. Ela já viria com dados fundamentais como tamanho do cooler e diâmetros programados de fabrica para estarem de acordo com os processadores que elas suportam. E assim vai...

Quanto a você querer fazer os led's do cooler acenderem e apagarem em determinados pontos, você deveria criar "trilhas" especificas só para os led's, isolando o cooler. Essas trilhas (para os led's) NÃO SERIAM CONTINUAS, SERIAM FALHADAS. Nas parte com falhas, o circuito se abre e o led não acende. Quando o "led" atingisse o trilho de alimentação, o circuito se fecha e o led ascende e assim vai. E quanto a sua teoria de onda quadratica, cara....é muito sofisticada, precisaria no mínimo de um Circuito integrado 555...é ainda assim ele seria um pouco lento para conseguir medir as rotações....Espero ter te ajudado a ter uma "noção". Ahh, só como curiosidade, as produtoras de cooler's fazem esses calculos completos para a fabricação de cooler's e dimensionamento de dissipadores...Ok!

tassio · 9 de março de 2005

... vixi cara... não sou engenheiro nem nada do gênero, mas acredito que o contador de rotações do cooler funcione da seguinte maneira... a cada volta que a hélice dá existe um ponto que registra essa passagem, e passa para a placa-mãe um simples pulso... na verdade acredito que só possa funcionar assim... não entendí nada desses negócios que você começou a viajar aí de kelvins por metro quadrado e outra coisas... ele só quer saber como a placa-mãe registra as rotações... hehehehe...

Abraço!

Ferreira · 9 de março de 2005

Postado Originalmente por tassio@08 de março de 2005, 22:30
... vixi cara... não sou engenheiro nem nada do gênero, mas acredito que o contador de rotações do cooler funcione da seguinte maneira... a cada volta que a hélice dá existe um ponto que registra essa passagem, e passa para a placa-mãe um simples pulso... na verdade acredito que só possa funcionar assim... não entendí nada desses negócios que você começou a viajar aí de kelvins por metro quadrado e outra coisas... ele só quer saber como a placa-mãe registra as rotações... hehehehe...

Abraço!

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Puts...tentei explicar o melhor que pude e acabei complicado. você não entendeu. Calma, não precisar ser engenheiro para entender "as paradas" lá em cima....aquela parte de kelvin só coloquei para "ilustrar", pois os fabricantes de cooler's e dissipadores "começam" por lá. Tudo aquilo que eu postei CONTINUA VALENDO. Eu só postei o mais difícil...Então, diante da sua dúvida, vou explicar o resto.

A sua dúvida deve ser em associar o valor que eu achei fazendo os cálculos com a percepção pela placa mãe ou por um fan control, como o aerogate, né?

A forma de medição é através da tensão. O circuito que avalia a velocidade é um comparador de tensão. A "grosso" modo, eles funcionam como um LM3914. Ele associa cada valor de tensão a um valor de rpm (agora as coisas devem estar começando a fazer sentido). Esses valores de rpm obedecem os calculos que eu fiz antes. Veja:

Aquele valor que eu achei, começou com os dados do fabricante. Quero dizer que o valor achado após o término dos cálculos é para a velocidade normal de funcionamento (12V). Então se eu usar o aerogate e diminuir sua velocidade (o aerogate passará a alimentar o cooler com 6V), o aerogate "acusará" por exemplo METADE do número de rotações. Percebe como existe a relação de tensão e velocidade. Por esse modo pode ser calculado a velodidade de um cooler com 2 pinos (vermelho e preto). Para os cooler's de 3 pinos ("mais sofisticados") existe um CI de 4 pinos in-line dentro. Sua velocidade também é medida da mesma forma, por comparação de tensão. tassio, você disse que o cooler envia um pulso para a placa-mãe e que esta era a unica maneira dela funcionar...NÃO NÃO. NÃO EXISTE A MENOR POSSIBILIDADE DISSO ACONTECER!!! E posso PROVAR! Para "alguma coisa" gerar pulsos, ela precisa de sensores mecânicos ou óticos. NENHUM sensor mecânico conseguiria funcionar a uma alta velocidade em um ambiente com tamanha interferência magnética (gerada pelas bobinas e imãs do cooler). Sensores óticos também estão descartados, pela falta de espaço interno, pois você precisaria ter no MÍNIMO 2 leds internos e um CI gerador de pulsos (555) e no receptor, um receptor de freqüência (LM567) e um aplificador operacional (LM358).

Agora, voltando...Como eu disse, dentro do cooler existe um campo elétrico muito forte. Então essa é a base do sensor, aproveitar o "magnetismo" do cooler. Esse CI tem uma "espécie" de bobina interna. Quando a corrente elétrica passa pelos fios da bobina do cooler, gera uma "indutância" nessa bobina do CI (devido a proximidade do CI com a bobina do cooler), gerando corrente elétrica, e com isso fornecendo uma tensão. E esta é que é passada para a placa mãe ou aerogate, onde é comparada com valores de rpm TIRADOS DOS CÁLCULOS QUE EU FIZ LÁ EM CIMA. O conceito desse sensor é exatamente o mesmo dos transformadores elétricos, onde uma bobina é o enrolamento primário e a outra, o enrolamento secundário. Esse tipo de sensor pode ser "comparado" aos sensores hall de alguns automóveis como os da GM e Fiat. E é isso aí...

TÓPICO RESPONDIDO!!!!