Category: Bricolaje Hardware


Para realizar el regulador y quede integrado en la caja del ordenador, se aprovecha una tapa de la caja de 3 1/2, donde he montado el regulador de tensión para el control de 3 ventiladores y le he incluido 2 salidas más directas a 12v para alimentar otros 2 dispositivos adicionales.

En la imagen inferior se pueden apreciar los componentes empleados en el montaje:

Para el mismo se ha seguido el esquema para regulación de 4 ventiladores prescindiendo de un regulador:

Lo primero es decidir como situar los potenciómetros, interruptores y Led en el frontal, en las siguientes imágenes se aprecia como los he situado y un croquis con las medidas para situar los taladros.

Imagen del frontal ya taladrado antes de lijarlo.

Croquis de situación de taladros:

En esta imagen se aprecian los potenciómetros y led ya colocados en la tapa, estos componentes van soldados a la placa de circuito impreso y a la hora de situarlos en el frontal se ha tenido en cuenta esta circunstancia para que coincidan con los taladros de la placa.

En esta imagen se aprecia como encajan los componentes en el circuito impreso, el diodo led se ha colocado de tal manera que el Katodo queda al lado izquierdo.
NOTA: Como las patillas de los diferentes componentes se pueden usar por el lado del circuito impreso para realizar interconexiones, no las soldaremos y/o cortaremos hasta tener claro como vamos ha hacer las interconexiones.

En la siguiente imagen se aprecia como se han añadido algunos componentes mas, en este caso los reguladores LM317 con sus respectivos disipadores, se ha realizado una perforación en la placa para sujetar disipador y regulador al circuito impreso, se ha añadido la resistencia de 220 ohm que va conectada entre la patilla central del LM317 (OUT) y el potenciómetro, la resistencia de 680 ohm que va conectada entre el otro extremo del potenciómetro y el katodo del led que seria el negativo, también se han colocado los interruptores.

Para facilitar la transferencia de calor entre el disipador y el LM317 colocaremos entre ambos pasta térmica de la que usamos para el disipador de la CPU por ejemplo.

Como hemos determinado una tensión mínima regulada de 5,8v aproximadamente (debido a los valores de potenciómetro y resistencia elegidos), cuando la regulación esta al mínimo la caída de tensión en el regulador es grande alrededor de 6’5v lo que aumenta la disipación de potencia del LM317, tendremos esto en cuenta cuando controlemos ventiladores de gran consumo a la hora de ajustarlos a la mínima velocidad.

En la siguiente imagen se aprecia como queda el frontal con los interruptores, potenciometros y led’s colocados, el interruptor en posición hacia arriba es salida directa de 12v por la parte trasera cierra circuito entre la patilla inferior y la central, en posición hacia abajo seria salida regulada y conectaría por la parte trasera la patilla superior con la central.

En la siguiente imagen se ha colocado tres cables que van a la patilla de OUT del LM317 y resistencia de 220 ohm, por el otro extremo se conectarían a un extremo del interruptor que es el que selecciona la salida regulada o directa a 12v (en este caso el pin superior del interruptor), también se ha colocado una resistencia mas en serie con la de 680 ohm, queda entre esta y el katodo del led, esta nueva resistencia es de 120 ohm y se ha colocado debido a que los potenciómetros no son exactamente de 1k por la tolerancia del mismo se quedan en 900 ohm aproximadamente.

En esta imagen se aprecia con mas detalle la resistencia añadida en posición vertical.

En la siguiente imagen se ve la placa por el lado de las soldaduras con algunas conexiones ya hechas, así se puede ver como esta ya unido el katodo de led con la resistencia de 120 ohm y esta con la resistencia de 680 ohm que a su vez va unida con un extremo del potenciómetro, la parte central del potenciómetro y el otro extremo van unidas entre si y a su vez con la resistencia de 220 ohm que previamente hemos puesto.

En la siguiente imagen se ha preparado las resistencias de 3k3 que conectan el ánodo del led con la salida de tensión regulada que en este montaje es el punto central del interruptor, para evitar cortocircuitos se le ha colocado un macarrón termorretractil a la patilla que va al interruptor.

En la siguiente imagen se aprecia como hemos añadido los conectores para la conexión de los ventiladores, en la imagen hay 5 tres irían con regulación y dos serian salidas directas de 12v, se ha colocado el conector molex macho donde conectaremos uno de los cables de alimentación de la fuente y se han preparado algunos cables para nuevas conexiones.

En la siguiente imagen se ve la resistencia de 3k3 en posición vertical, la parte inferior va al taladro de la derecha del led (ánodo) y la parte superior a pin central del interruptor del que luego conectaremos un cable (en la imagen de color verde) que ira conectado al conector donde se conectara el ventilador (pin central +).

En la imagen inferior tenemos una nueva vista por el lado soldaduras con la resistencia de 3k3 ya soldada al ánodo del led, se ha creado una línea de +12v que interconecta los pin IN del LM317, el pin que corresponde con +12v del conector molex de alimentación y un cable rígido que sale de la placa y se conecta con el pin inferior del interruptor para la salida directa de 12v.

En la siguiente imagen se observan los cables ya conectados, el cable morado seria la salida del regulador al interruptor y el cable verde la salida del interruptor hacia el conector donde se conecta el ventilador, vemos también algunos puentes que van a los conectores los tres de la izquierda van a una línea de GND que se ha creado por la parte inferior y los otros 4 de la derecha dos van a GND y los otros a +12v, estos últimos son para los dos conectores de mas que he colocado.

En la imagen inferior se aprecian las líneas de masa y de +12v.

Una de las conexiones que faltaba por hacer es dar GND (-) a la unión de la resistencia de 120 ohm y el katodo del led, esto lo he hecho con un cable rígido de color “rojo” (no tenia de color Negro que era el color adecuado) como se aprecia en la imagen inferior, para que no se confunda con una conexión de (+) le he pintado una raya negra con un indeleble, esta imagen es el circuito por el lado componentes ya terminado y serigrafiados los conectores.

En la imagen inferior se aprecia el lado soldaduras con todas las conexiones y soldaduras terminadas.

La siguiente imagen es una vista del frontal antes de marcar que es cada cosa.

Una vez terminado el montaje se prueba con la fuente de laboratorio a 12v y con un ventilador en cada salida, para verificar que se ha montado correctamente y hace lo que queremos, en las pruebas realizadas se ha comprobado que el rango de tensiones va de 5’8v a 10’6v, si la fuente entrega 12v el margen superior se quedaría en 10v y si da 12,5v (como es el caso de mi fuente del PC) daría 10,5v.

Pruebas realizadas visualizando las r.p.m. del ventilador muestran que la diferencia de alimentarlo a 12v o a la máxima salida del regulador son entre 200 y 250rpm, y la diferencia entre la tensión mínima regulada y la máxima (entre 5,8 y 10,5) equivale a unas 800-1000rpm, las siguientes mediciones se han realizado en dos ventiladores, uno de 80mmm y otro de 120mm dando los siguientes resultados:

Ventilador 120mm luminoso de Thermaltake (Ventilador trasero caja ordenador):
A 12v da 2350rpm
A 10,5v con el regulador da 2130rpm
A 5,8v con el regulador da 1330rpm

Ventilador Disipador Zalman 7000 (Ventilador disipador CPU):
A 12v da 2880rpm
A 10,5v da 2630rpm
A 5,8v da 1670rpm

De esta manera tenemos una referencia de que variación va a tener el ventilador que controlemos si sabemos sus datos de r.p.m.

En la siguiente imagen se aprecia el prolongador que se ha preparado para interconectar la salida del regulador con el ventilador a controlar, además se le ha incorporado un segundo cable (amarillo/negro) que se conecta a la toma del ventilador en la placa y poder así visualizar las r.p.m., en mi caso controlo 2 ventiladores (trasero 120mm y disipador CPU) que estaban conectados a la placa base y mediante el programa Asus probe de mi placa tenia datos de sus r.p.m., con este segundo cable añadido puedo seguir visualizando las r.p.m., si solo queremos controlar el ventilador prescindiremos de este segundo cable y solo conectaremos el cable rojo y el cable negro entre el conector hembra que va al regulador y el conector macho que iría al ventilador.

En la siguiente imagen se aprecia el regulador insertado en la bahía y visto por el lado de las soldaduras de la placa, como se aprecia se ha sellado con una pistola termoselladora las pistas y soldaduras (excepto los tornillos que van al disipador que al calentarse pueden derretir el termosellado) de esta manera evitamos cortocircuitos accidentales, otra opción es comprar un spray de barniz para protección de pistas que se vende al efecto, para alimentar el regulador he utilizado uno de los conectores que alimentan dispositivos (HD, DVD etc.) que tenia libre y he conectado los tres ventiladores a controlar que son, el del disipador Zalman 7000 a de la CPU, el ventilador trasero de 120mm y el ventilador que le he colocado al disipador de la tarjeta gráfica.

En esta imagen se aprecia como queda visto por delante con el PC en funcionamiento, para saber que controlo con cada potenciometro he anotado con rotulador indeleble a que corresponde cada canal, esta anotacion se hizo provisional.

Finalmente escogí un Dimo con cinta transparente y letras en negro para serigrafiar el panel, en la siguiente imagen se aprecia como queda después de puestas las etiquetas con las funciones asignadas a cada regulador, en un lateral se ha puesto una pegatina con el rango de regulación de tensión en modo REG.

LISTADO DE COMPONENTES:

3 Circuitos integrado LM317 en encapsulado TO-220
3 Disipadores para LM317 con tuerca y tornillo
3 Resistencias 220 ohm 1/4w
3 Resistencias 680 ohm 1/4w
3 Resistencias 120 ohm 1/4w
3 Resistencias 3k3 1/4w
3 Potenciómetros eje plástico 1K LIN
3 Botones mando con flecha indicadora y tapita.
3 Led’s verde 5mm
3 Portaled para led 5mm de plástico (en negro)
3 Conmutadores palanca 1AC miniatura
Capuchón palanca color azul
6 Conectores macho 3 pin acodado paso 2.54
1 Conector macho 4 pin recto para circuito impreso (Molex)
Placa circuito impreso baquelita perforada.45*96mm
Cablecillos interconexión y funda termorretractil fina
Tapa ciega frontal 3 1/2
3 Conectores macho 3 pin recto paso 2.54
3 Conectores hembra 3 pin
40 a 50cm cable rojo y 40 a 50 cm negro por tres.

Estos conectores y cables últimos son para realizar los latiguillos de interconexión, 3 unidades (sí se van a utilizar las salidas fijas a 12v realizaremos mas latiguillos).

Si queremos además conectar a la placa para medir las r.p.m. añadiremos:
3 Conectores hembra de 3pin
Cable amarillo y negro

NOTA: Mi placa base dispone de control de velocidad de los ventiladores conectados a ella en función de la carga de trabajo del PC, con esta función deshabilitada y configurado en BIOS a full speed la velocidad del ventilador de la CPU conectado a la placa base era de 2600 r.p.m., que es mas o menos las revoluciones máximas que conseguimos con este regulador, con la adicción del interruptor de selección de 12v directos de la fuente conseguimos el máximo caudal del ventilador.

Se trata de un circuito para la regulación de la velocidad de los ventiladores de la caja de un PC.
El Esquema básico del que se parte es el siguiente:

Para regular la tensión se emplea un circuito integrado LM317 en encapsulado TO-220 en el esquema marcado como IC1, este circuito tiene un rango de tensiones de salida de 1,2 a 37 voltios con una corriente máxima de 1,5 Amperios y cuenta con protección contra sobre-corriente. Para la variación de tensión se utiliza un potenciómetro marcado como P1, en cuanto a C1/C2 son condensadores de filtrado y D1/D2 diodos de protección frente a una descarga de la tensión de los condensadores sobre el IC1, en el caso de una tensión de entrada perfectamente filtrada estos componentes no son necesarios.

Nota (3-1-2015): Los componentes C1 y D2 pueden provocar en determinadas circunstancias un mal funcionamiento del regulador, en mi caso en un montaje que realice para alimentar un pequeño telescopio motorizado a 10v, con estos componentes conectados no regulaba bien y los suprimí.

Algunos datos del LM317, a saber la tensión de salida se controla directamente por medio del valor de P1, internamente el chip tiene un zener de 1,2v como referencia de tensión interna lo cual explica porque el mínimo es 1,2v, la resistencia R1 no es de 220 ohm por casualidad, es debido a que la corriente de polarización por R1 para un correcto funcionamiento debe de ser de 5mA como mínimo, lo que se traduce en R1=1,25/5mA=240ohm valor máximo, el valor mas parecido es 220ohm, la tensión máxima proporcionada por el chip es la tensión de entrada menos 1,6v aprox. que es la caída de tensión que se produce en los transistores internos en montaje darlington que tiene el chip para proveer los 1,5 Amp de salida (para mas corriente de 1,5A se puede usar el LM338), pero esta tensión máxima solo se alcanza para un correcto valor de P1, así tu puedes poner a la entrada 25v que si P1 es de 1K la tensión de salida variara entre 1,2 y 7v aprox., y esto es independiente de la carga que le metas siempre que no se supere el valor máximo de corriente en cuyo caso entraría la protección interna contra sobre-corriente reduciendo la tensión hasta un valor en el que dicha corriente fuera inferior a la máxima corriente permitida.

El calculo teórico del valor de P1 en ohm para una determinada tensión de salida se obtiene con la siguiente formula:

P1=(R1/Vref)(Vout-Vref)

donde Vref=1,25 y Vout=tensión de salida deseada, así por ejemplo para 5v de tensión de salida seria:

P1=(220/1,25)(5-1,25)=660 ohm

En el caso que nos ocupa, la regulación de velocidad de los ventiladores de un PC en principio no es aconsejable pararlos del todo, por lo que se fija una tensión mínima y realizamos el ajuste de tensión a partir de ese valor hacia el máximo que en nuestro caso con una tensión de la fuente de alimentación del PC de 12,05 voltios se sitúa en 10,44 voltios, para conseguirlo colocamos en serie con P1 una resistencia de un valor fijo, de tal manera que con el potenciómetro a su mínima resistencia (0 ohm) obtenemos el valor de tensión mínimo y con el potenciómetro a su máximo valor obtenemos el valor máximo.

LISTADO DE COMPONENTES:

IC1=Regulador LM317 en encapsulado TO-220 con disipador
D1 y D2=Diodos 1N4007
R1=Resistencia 220 ohm 1/2w
P1=Potenciometro 1K LIN + Resistencia 680 ohm 1/4w
C1=Condensador electrolitico 10m F 25v
C1=Condensador electrolitico 100m F 25v
Los valores de P1 son para una tensión mínima de 5v y máxima de 10,44v

Montaje de prueba
Aunque hay una formula para obtener la tensión de salida en función de los valores de R1 y P1 [Vs=1,2v(1+P1/R1)+50m A*R2] he realizado un montaje de pruebas para determinar los valores exactos de P1 para una determinada tensión de salida.

En la siguiente imagen se aprecian los componentes y disposición de patillas.

Y en las siguientes imágenes el prototipo, hay algunas variaciones de componentes que son debidas a que no tenia los marcados en el plano pero que no afectan al funcionamiento, en vez de utilizar diodos 1N4007 he usado diodos 1N4148 (de baja potencia), para la resistencia de 220 ohm he empleado una de 120 ohm en serie con otra de 100 ohm y para la resistencia fija que debe ir en serie con el potenciómetro he usado una resistencia ajustable.

Test
Para realizar el test se ha empleado una fuente regulable de laboratorio para simular los 12v de la fuente de un PC, un ventilador de PC de 90mm y un tester digital Fluke para las mediciones.

La fuente de laboratorio se ha ajustado a una tensión de salida de 12,05 voltios.

Se ha ajustado el potenciómetro a su mínima resistencia y se ha variado la resistencia ajustable para conseguir diferentes tensiones de salida, con cada tensión de salida elegida se ha medido con el tester el valor de la resistencia.

Los resultados han sido los siguientes:

Tensión salida = 5 voltios Valor de P1=642 ohm
Tensión salida = 6 voltios Valor de P1=835 ohm
Tensión salida = 7 voltios Valor de P1=980 ohm
Tensión salida = 8 voltios Valor de P1=1160 ohm
Tensión salida = 9 voltios Valor de P1=1325 ohm
Tensión salida = 10,44 voltios Valor de P1=1610 ohm

Valores adicionales para otras tensiones de salida:
Tensión salida = 1,55 voltios Valor de P1=50 ohm
Tensión salida = 2 voltios Valor de P1=128 ohm
Tensión salida = 2,5 voltios Valor de P1=215 ohm
Tensión salida = 3 voltios Valor de P1=313 ohm
Tensión salida = 3,5 voltios Valor de P1=387 ohm
Tensión salida = 4 voltios Valor de P1=473 ohm
Tensión salida = 4,5 voltios Valor de P1=560 ohm
Tensión de salida = 13,5 voltios Valor de P1=2100 ohm
Tensión de salida = 16,5 voltios Valor de P1=2600 ohm
Tensión de salida = 19,5 voltios Valor de P1=3100 ohm
Tensión de salida = 22,5 voltios Valor de P1=3600 ohm

Con estos resultados sabemos que para por ejemplo una tensión mínima de 5 voltios la resistencia que coloquemos en serie con el potenciómetro ha de ser de 640 ohm, como este valor no hay usaremos una de 680 ohm y el potenciómetro será de 930 ohm (1610-680) que como es un valor que no hay, usaremos uno de 1K (1000 ohm).

En este circuito hay una pega y es que no podemos darle al ventilador los 12v para que vaya a su máxima velocidad, esto lo solucionamos con un interruptor de 2 posiciones, en una alimentamos el ventilador del regulador y en la otra directamente de los 12 voltios.

Se han repetido las pruebas sin los condensadores de filtro y sin los diodos de protección y el circuito ha funcionado perfectamente, incluso se ha probado alimentando 2 ventiladores juntos.

Valores estándar para potenciómetros:
100ohm, 220ohm, 470ohm, 1k, 2k2, 4k7, 10k, 22k, 47k, 100k, 220k, 470k, 1M, 2,2M, 4,7M.

Esquema practico:

Este es un circuito practico para el control de hasta 4 ventiladores independientemente, con este circuito conseguimos una regulación lineal de la tensión entre 5¸ 10,5v aproximadamente por medio del potenciómetro P1, la resistencia R2 fija el valor mínimo en 5v y con el interruptor de 2 posiciones I1 conmutamos entre salida regulada o salida fija de 12v para poner los ventiladores al máximo de sus revoluciones en caso necesario.

Para alimentar el circuito utilizamos un molex macho de los que se utilizan para duplicar las salidas de la fuente (son 3 conectores 1 macho y 2 hembras, nos quedamos con el macho), en este conector el cable amarillo corresponde a +12v, los negros a la masa (-) y el rojo a +5v que no usamos.

Para la salida necesitamos un conector de 3 pin como el que se ve en la foto y que seria el macho correspondiente a la hembra que traen los ventiladores actuales.

Al integrado IC1, IC2, … le dotamos de un disipador, con el tamaño pequeño es suficiente a no ser que queramos alimentar ventiladores de gran consumo, en cuyo caso le colocaremos un disipador mayor.

Listado de componentes:
IC1, IC2, IC3, IC4 = LM317 en encapsulado TO220
R1, R3, R5, R7 = Resistencia 220 ohm 1/4w
P1, P2, P3, P4 = Potenciómetro de 1Kohm LIN.
R2, R4, R6, R8 = Resistencia 680 ohm 1/4w
R9, R10, R11, R12 = Resistencia 3k3 1/4w
D1, D2, D3, D4 = Diodo Led verde de 5mm
I1, I2, I3, I4 = Interruptor 2 posiciones (pequeño)
4 Disipadores y los tornillos y tuercas para los reguladores LM317
CT1 = Conector molex macho para conexión al conector hembra de la fuente
CT2, CT3, CT4, CT5 = Conector 3 pin macho para circuito impreso

Los interruptores los hay también de 3 posiciones, en la posición central no conectaría a ningún punto como esta dibujado en el plano y en esa posición el ventilador estaría parado, aunque dada la tensión mínima a la que podemos ajustar los ventiladores, el ruido producido es insignificante y por lo menos nos mueven algo de aire, a elección del usuario la opción de tres posiciones (aunque en el caso del ventilador de la CPU no se recomienda pararlo).

Los conectores de salida (CT2 etc.), los hay de montaje horizontal o vertical.

Es posible que en la tienda de electrónica también tengan los conectores molex, llevar uno de muestra y preguntar.

Este circuito esta dotado de un diodo Led que indica con mayor o menor luminosidad el nivel de tensión, se ha escogido una resistencia de limitación de corriente a través del diodo Led de 3k3 (3300ohm) porque con resistencias menores no se aprecia la variación de intensidad de luz, en cualquier caso si se quiere un mayor brillo del diodo Led se puede reducir el valor de la resistencia hasta 1k2, recomiendo no bajar de este valor para alargar la vida del diodo Led.

En el diodo Led la patilla mas larga corresponde al Anodo y la mas corta al Katodo.

Este circuito no nos muestra las revoluciones de los ventiladores de ahí el pin que no se usa en el conector de 3 pin, pero si montamos este circuito para controlar los ventiladores que se conectan en la placa base (CPU y otros 2 ventiladores), podemos preparar un cable en Y, de tal manera que el conector que va al ventilador lleva 5 cables 2 negros, 1 rojos y 1 amarillo, un rojo y un negro irían al conector que se conecta en el circuito (alimentación del ventilador) y un negro y el amarillo irían a otro conector hembra que iría a la placa base donde iba conectado ese ventilador, con esto la placa base mediría las revoluciones y las veríamos con el programa propio de cada placa u otro equivalente.

En el ventilador el cable negro es el (-), el central de color rojo es el (+) y el del otro extremo generalmente de color amarillo es el sensor de rpm.

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