Español (spanish formal Internacional)English (United Kingdom)
PCSilencioso.com: PCSiencioso es un portal web dedicado al SilentPC (PC silencioso) en español, con unos pocos artículos seleccionados traducidos también a inglés, y con un foro de soporte y discusión dedicado a esta afición.
Foro PCSilencioso: Una de las partes más importantes PCSilencioso es nuestro foro, donde podemos discutir temas relacionados con la informática, y en especial el SilentPC. Además nuestro foro tiene las puertas abiertas no solamente a los usuarios, sino también a las tiendas con un subforo dedicado para ello. En este foro podemos aclarar dudas o compartir opiniones sobre las tiendas, y donde éstas están invitadas a participar.
Accesos rápidos: Últimas reviews - Últimos artículos - Últimas noticias

Ventiladores: conceptos básicos

PDF

Tipos de ventiladores:

Los ventiladores se pueden clasificar de múltiples formas según diferentes características, como sentido de flujo (que ya hemos visto antes), tamaño, conectores y circuitería, etc. Veamos algunos de los diferentes tipos de ventiladores que podemos encontrar.

Tamaño

alt


Existen muchos tamaños diferentes de ventiladores (en milímetros, ancho x largo x profundidad): 80x80x25, 80x80x38 92x92x25, 120x120x25, 120x120x38, 140x140x25, etc.

En general, un ventilador de mayor tamaño mueve más aire a igualdad de velocidad (revoluciones por minuto o "rpm") que uno de menor tamaño. Esto significa que para mover una misma cantidad de aire el ventilador más grande necesita girar a menor velocidad, lo que habitualmente se traduce en menor ruido

Sin embargo, un ventilador de mayor tamaño también necesita un motor más grande, y por lo general más ruidoso. Por esta razón hay que buscar un tamaño óptimo. Actualmente, con los motores utilizados en los ventiladores, el tamaño óptimo está en 120x120mm. Existen muchos ventiladores silenciosos en el mercado en estos tamaños (Scythe, Nexus, Noctua, Papst, etc.), mientras que son mucho más difíciles de encontrar en otros tamaños. Por esta razón, al elegir por ejemplo una caja para nuestro ordenador, es interesante buscar una que tenga huecos para ventiladores de 12cm, ya que son los que más posibilidades nos ofrecen para construir un PC silencioso.

PWM vs. Voltaje

Como hemos visto anteriormente, el motor del ventilador dispone de una circuitería interna. Ésta circuitería se puede utilizar para regular la velocidad del ventilador. Existen dos formas fundamentales de regular esta velocidad:

  • Voltaje: Se puede variar la velocidad de un ventilador disminuyendo el voltaje de entrada al electroimán. Un menor voltaje generará un campo electromagmético de menor fuerza y provocará que el motor gire más despacio. Ésta es la forma más sencilla de regulación de velocidad de un ventilador.

  • PWM: Se puede regular la velocidad de un ventilador conectando al electroimán un voltaje a pulsos en lugar de un voltaje constante. Los pulsos de voltaje se conviernten en "empujones" al electroimán, y al reducir el tiempo que se está aplicando fuerza sobre el electroimán, se reduce efectivamente la velocidad del mismo. Estas señales a pulsos se conocen como señales PWM ("Pulse Width Modulation"). Una señal PWM tiene dos características importantes:

    - Frecuencia: Las señales PWM que se utilizan para regular ventiladores son normalmente ondas cuadradas periódicas de 12V, como las de la figura:


    Se puede apreciar que la señal se repite continuamente. El tiempo de cada repetición (nivel alto más nivel bajo de señal) se conoce como periodo de la señal. El inverso de este tiempo es lo que se conoce como frecuencia y se mide en hercios. Por ejemplo, si el periodo de la señal es de 50us. (microsegundos), entonces la frecuencia correspondiente de esa señal es 1/50ns = 20 KHz (kilohercios). La frecuencia de la señal PWM no afecta en absoluto a la velocidad de un ventilador, pero puede afectar en otros aspectos que veremos más adelante.

    - Ciclo de trabajo ("duty cycle"): La proporción del tiempo que está la señal a nivel alto con respecto al tiempo que está a nivel bajo en cada periodo es lo que se conoce como ciclo de trabajo. Esto es lo que realmente afecta a la velocidad del ventilador. Un regulador PWM de velocidad de un ventilador lo que hace realmente para variar la velocidad es variar el ciclo de trabajo.

    Más información interesante sobre el control PWM (y más bastantes más cosas relacionadas con control de ventiladores) se pueden encontrar en esta web, Cpemma (la imagen anterior de la señal PWM está sacada de dicha web).

    Veremos a continuación los diferentes tipos de ventiladores según su conector, y veremos en qué afectan estos dos modos de regulación de velocidad a cada uno de los tipos de ventiladores.

Conectores de los ventiladores

Ya hemos visto en el apartado referente al motor que hay dos elementos importantes, el sensor Hall y el electroimán, y hemos visto dos esquemas diferentes, uno con 3 entradas y otro con 4 entradas. Además acabamos de ver dos formas diferentes de regular los ventiladores, mediante la reducción de voltaje o la utilización de pulsos de voltaje (PWM). Estos elementos y características son los que van a diferenciar los tipos de ventiladores y sus conectores:

Ventiladores de 2 pines

Estos ventiladores suelen prescindir el sensor Hall y no permiten conocer la velocidad del ventilador. El conector tiene únicamente dos pines, GND y VCC. Es habitual ver un conector "molex" de 4 pines en este tipo de ventiladores (lógicamente con sólo dos cables conectados, correspondientes a GND y VCC:

alt

También podemos verlos con un conector estándar como los que utilizan los ventiladores de 3 pines que veremos a continuación, pero en este caso con sólo dos de los cables conectados. Incluso se pueden ver con otros conectores diferentes, en casos de tarjetas gráficas o chipsets de la placa base pueden llevar conectores más pequeños (foto cortesía de Gnomo555).

alt

Se puede regular la velocidad de estos ventiladores, contrariamente a lo que a veces equivocadamente se piensa. Estos ventiladores lo único que no tienen es un sensor Hall, por lo que sí que es cierto es que aunque regulemos el ventilador no podremos conocer a qué velocidad está girando sin una medida externa. La regulación del ventilador se puede hacer de dos formas:

  • Variando el voltaje que se conecta en el pin VCC. Puesto que VCC está conectado directamente al electroimán, reduciendo este voltaje se reduce también la "fuerza" del campo electromagnético que se genera para movel el electroimán, y permite reducir la velocidad efectiva del ventilador.
  • Conectando una señal PWM en el pin VCC. Igualmente, al estar VCC conectado directamente al electroimán, se reduce la velocidad del ventilador al llegar el voltaje a pulsos.

Ventiladores de 3 pines

Estos ventiladores sí incluyen el sensor Hall. El conector tiene tres pines, GND, VCC y sensor, habitualmente de colores negro, rojo y amarillo, respectivamente, aunque puede ser diferente en algunos ventiladores. VCC se conecta al mismo tiempo al sensor Hall y al electroimán. El pin sensor es la salida del sensor Hall que proporciona la velocidad del ventilador.

El conector habitual es el siguiente:

alt

P1 Negro GND
P2 Rojo +12 V, +5 V, o fuente de voltaje
P3 Amarillo Sensor de velocidad (RPM)

Se pueden regular estos ventiladores exactamente de la misma forma que la que se ha visto para ventiladores de 2 pines, es decir, variando el voltaje en el pin VCC o conectando una señal PWM en el mismo pin.

Un problema en este tipo de ventiladores al regularlo de cualquiera de estas maneras, es que no sólo se varía el voltaje conectado al electroimán (bien bajándolo o bien mediante pulsos), sino que se varía también el voltaje de entrada a los circuitos de control (sensor Hall). Esto hace que no funcionen bien a un voltaje más bajo del nominal (en el caso de reducción de voltaje), o bien apagándose/encendiéndose continuamente (en el caso PWM). Esto podría reducir la vida de los circuitos de control, sobre todo en el caso PWM con señales de alta frecuencia, aunque lo cierto es que rara vez se ha visto un ventilador romperse por estos aspectos.

El principal problema es que, para evitar problemas en el caso de regularse mediante PWM, se suele utilizar una señal de baja frecuencia (precísamente para no dañar la circuitería de control), y si es inferior a 20kHz puede quedar en el rango auditivo humano. En este caso, podemos escuchar ruidos de "cliqueo" del ventilador a la frecuencia de la señal PWM generada.

Ventiladores de 4 pines PWM

Estos ventiladores incluyen también el sensor Hall, pero además tienen dos entradas diferentes para la alimentación de los circuitos y el control PWM. Como hemos visto anteriormente al hablar del motor, en el esquema de la circuitería de ventiladores de 4 pines PWM, el sensor Hall (y el resto de circuitería de control) están permanentemente alimentados con 12V, y el electroimán se controla con el cuarto pin, al que se conecta una señal PWM de alta frecuencia.

El estándar de funcionamiento de estos ventiladores está especificado en este documento. El esquema de pines es el siguiente, aunque muy pocos fabricantes siguen el esquema de colores fijado en el estándar:

P1 Negro GND
P2 Amarillo +12 V
P3 Verde Sensor de velocidad (RPM)
P4 Azul Control PWM (Pulse-width modulation)

alt

La principal ventaja de estos ventiladores sobre los de 3 pines es que toda la circuitería de control está permanentemente funcionando al voltaje nominal. Esto permite poder conectar una señal PWM de alta frecuencia para el control del electroimán, ya que no afecta en este caso dicha frecuencia a la circuitería de control. Al conectar señales PWM de alta frecuencia, superiores a la frecuencia máxima que podemos escuchar (normalmente superiores a 20KHz), se consigue un ventilador más silencioso, exento de ruidos de "cliqueo".

Además tienen la opción de que al ser independiente la señal de control (PWM) de la señal de alimentación (+12V), se pueden incluso construir atenuadores que conviertan la entrada al electroimán en un voltaje intermedio (sin pulsos), pudiendo conseguir un funcionamiento más suave del motor (equivalente a la regulación por voltaje). Esto es opcional, y no creo que sea fácil verlo en los ventiladore PWM que hay en el mercado

En la práctica cuesta encontrar ventiladores PWM de 4 pines que sean realmente de calidad. Hay muchas más opciones de encontrar ventiladores silenciosos actualmente en 3 pines.

Conectores de las placas y reguladores

Algunos ventiladores, denominados autoregulados, llevan incluída su propia circuitería de regulación de velocidad según temperatura (incluyen una resistencia sensible a temperatura que actúa como divisor y permite varíar el voltaje a la entrada del ventilador). Pero lo más normal es que los ventiladores se regulen de forma externa. Los 3 tipos de ventiladores que hemos visto de 2,3 y 4 pines se conectan habitualmente a placas base o rehobuses que contienen los mecanismos para poder regularlos (normalmente las placas utilizan PWM, mientras que podemos encontrar rehobuses con cualquiera de los dos métodos, voltaje o PWM). Estos reguladores suelen tener también conectores de 2, 3 o 4 pines para conectar los diferentes ventiladores. Veamos qué tipo de ventiladores pueden regularse en cada uno de estos conectores.

Conectores de 2 pines:

Los conectores o reguladores de ventiladores más sencillos sólo necesitan utilizar 2 pines para conectar las entradas GND y +V de un ventilador (masa y el voltaje conectado al electroimán). No utilizan un tercer pin para monitorizar las rpm del ventilador. Un ejemplo de uno de estos conectores de 2 pines se puede ver en la siguiente foto (cortesía de Gnomo555):

alt

El regulador más sencillo que se puede encontrar es el conector molex de las fuentes de alimentación, ya que puede proporcionar directamente voltajes de 5V, 7V y 12V. El conector molex de la fuente tiene 4 pines: 12V (amarillo), GND (negro), GND (negro), 5V (rojo). Utilizando el adaptador adecuado, cualquier ventilador de 2, 3 o 4 pines se puede regular de esta forma. El adaptador simplemente tiene que conectar adecuadamente los voltajes adecuados en los dos pines del ventilador. Por ejemplo, conectando los cables negro y rojo de la fuente en GND y +V se consiguen 5V, conectando los cables negro y amarillo se consiguen 12V, y conectando el rojo y el amarillo se consiguen 12V. Estos adaptadores se pueden comprar, o hacerlos uno mismo, ya que no es complicado.

Además de éste, se pueden encontrar otros reguladores de dos pines, bien por voltaje o por PWM, pero lo normal es que se utilicen al menos 3 pines, utilizando el tercer pin del sensor de velocidad para reportar las rpm del ventilador.

Conectores de 3 pines

alt

Estos son los conectores más habituales que se pueden encontrar en placas base y rehobuses. El tercer pin lo puede utilizar la placa/rehobús para monitorizar la velocidad del ventilador. Los otros dos (pin 1 y pin2) son los habituales de GND y +V para regular el ventilador, de cualquiera de las dos formas que conocemos, por voltaje o por PWM.

En este conector se pueden conectar obviamente ventiladores de 3 pines de forma directa. Como se ve en la foto, el conector tiene una pestaña para que sólo sea posible conectar el conector de una única forma posible, y coincidan los pines GND, +V y sensor del ventilador, con los pines GND, +V y sensor de la placa.

También se pueden conectar ventiladores de 4 pines (igual que antes, la pestaña del conector fuerza que sólo sea posible conectarlo de una única manera). En este caso, el cuarto pin del ventilador (PWM) quedará al aire, quedando conectados únicamente GND, +V y sensor:

Image Hosted by ImageShack.us

Se puede regular un ventilador de 4 pines de esta manera. Si recordamos cómo es la circuitería de un ventilador de 4 pines PWM, +V está conectado tanto a la circuitería del ventilador, como al electroimán a través de un transistor. Este transistor en este caso estará permanentemente conduciendo, por lo que el comportamiento del ventilador será exactamente igual que el de un ventilador de 3 pines (+V está conectado directamente tanto a la circuitería como al electroimán.

Conectores de 4 pines

alt

Los conectores de 4 pines son cada vez más habituales en las placas base de los ordenadores actuales. Tienen 4 pines que se corresponden con uno de los dos esquemas siguientes:

  • GND - 12V - sensor - PWM
  • GND - +V - sensor - GND

El primero de los esquemas está pensado para conectar un ventilador de 4 pines, quedando una correspondencia perfecta entre pines. La placa generará un voltaje de 12V en el segundo pin y regulará el ventilador a través de una señal PWM

Con este esquema, si conectamos un ventilador de 3 pines, funcionará al máximo de su velocidad (al quedar conectados 12V en la entrada +V del ventilador. Igual que en casos anteriores sólo hay una única forma posible de conectar un ventilador de 3 pines en un conector de 4, debido a la pestaña de este último:

Image Hosted by ImageShack.us

El segundo de los esquemas está pensado para conectar ventiladores de 3 pines, y además regularlos. Esta segunda configuración es equivalente al funcionamiento de un conector de placa de 3 pines como el que hemos visto en el apartado anterior.

Normalmente, las placas utilizan el primero de los esquemas para ventiladores de 4 pines, y por tanto se pueden conectar ventiladores de 3 y 4 pines, pero sólo se pueden regular los de 4.

Algunas placas, pueden tener algún conector que permita poder seleccionar entre el primero de los esquemas y el segundo. Contienen un hardware adicional (multiplexores para poder seleccionar en los pines 2 y 4 la entrada correspondiente) y un software adicional en la BIOS para poder seleccionar entre una opción y otra. Es decir, podemos seleccionar qué tipo de ventilador queremos regular, de 3 pines o de 4 pines. Normalmente esto suele estar (cuando está) únicamente en los conectores "CPU_FAN". En las placas ASUS que tienen esta opción (por ejemplo mi Asus P5W DH Deluxe la tiene), podremos ver en la BIOS una opción denominada "CPU Q-FAN Mode" que podremos seleccionar como "DC" para el segundo esquema o "PWM" para el primer esquema. Otro ejemplo, en placas Gigabyte que tienen esta opción (mi placa Gigabyte GA-P45-UD3R), se denomina en la BIOS como "CPU Smart Fan Mode", y las opciones son "Auto", "Voltaje" o "PWM".

En el caso de las placas base, en lugar de la BIOS para configurar los conectores, se puede utilizar algún software para cambiar la configuración. Un software que se puede utilizar es el programa Speedfan, que además sirve para configurar automáticamente la forma en la que la placa base controla los ventiladores. En este artículo se encuentra una guía del Speedfan.


 
  • Presentación de imágenes aleatorias
  • Presentación de imágenes aleatorias
  • Presentación de imágenes aleatorias
  • Presentación de imágenes aleatorias
  • Presentación de imágenes aleatorias
  • Presentación de imágenes aleatorias
  • Presentación de imágenes aleatorias

Últimos mensajes

Subforo 2ª mano

Subforo vendedores

Recomendados

PCSilencioso está optimizado para mozilla firefox 3 e internet explorer 8, y para resoluciones a partir de 1024x768 píxeles. Todos las imágenes con el logo PCSilencioso, y los artículos y contenidos de esta web tienen copyright © 2009 de PCSilencioso. El resto de imágenes y las marcas mencionadas en los artículos pertenecen a sus propietarios. Cualquier copia de contenido de PCSilencioso debe incluir el nombre PCSilencioso y su URL http://www.pcsilencioso.com, y está restringida a 100 palabras. Los contenidos de los mensajes del foro pertenecen a sus autores.