キワモノ系第四弾

【MDD専用FanController】

<取扱説明書>

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 さて、「MDD静音化奮闘記」、「G4 MDD 静音化 いじくりまわした記録」などの著明HPに掲載されている「CPU温度とファン制御電圧の関係」を真っ向から否定する「MDDのCPUファンはPWM制御」説を証明するためにオシロスコープを購入した...訳ではない。もちろんファンコン製作に必要だから購入したのだ。まだめげないぞ。
 PWM制御を平均電圧に変換できれば今までに設計したファンコン回路をそのまま使える。どうしてもダメならいよいよPICを導入だ! でもMacでPICはちょっと大変そう。できればこのままアナログ路線を継続したい。
 というわけで左の回路。抵抗を通してコンデンサを充放電することでパルスを平坦にしてしまおうという回路(積分回路)。B点に平滑化された電圧が出る(はずだ)が、A点の平均電圧の1/2になるので注意が必要だ(2本の抵抗で分圧されているため)。

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 試しに抵抗を2つとも100Ω、コンデンサは1000uFにしてみた。MDDのロジックボードに接続してCPU温度を上げてからB点にオシロスコープを接続してみると・・・おお、だいぶ平坦になっているぞ。だがまだギザギザだ。

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 抵抗を2つとも510Ωに交換してみると・・・おーッ! これはよさそうだ。上がA点、下がB点での計測。A点の計測でもコンデンサの影響で下りがなだらかになっている。B点は見た目はほぼ直線だ。これなら何とか行けるのでは? 早速実験だ!

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 これがテスト回路。「OS制御」につながっている510Ωと1000uが上で実験した積分回路。6.8Kと27Kの抵抗で5Vを分圧して4Vにして、積分回路の電圧と比較。積分回路の電圧の方が高ければトランジスタがONとなる。起動直後、オペアンプの下の470 uFのコンデンサが充電されるまでは「OS制御」電圧の方が高いのでリレーが切り替わり、コンデンサが充電されると4Vの方が高いのでトランジスタがOFFになってまたリレーが切り替わるはず。さらにCPU温度が上昇して「OS制御」の平均電圧が4Vを超えると再度リレーが切り替わるはず、という回路。リレーには何も接続してないが、切り替わる時に音がするので動作は確認できる。

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 MDDにこの回路のテスト基板を接続し、A点(=赤)とB点(=黄)の電圧をオシロスコープで計測してみる。MDDの起動スイッチを押す・・・と、「カチ」とリレーの切り変わる音。その数秒後に470 uFが充電されまた「カチ」。ここまでは計算どおり。
 負荷をかけてCPU温度を上げてみる。今度は前のような「カチカチカチ・・・」はない。積分回路の電圧(A点=OS制御の平均電圧=赤線)が4Vに到達すると・・・! 「カチカチッカチッ」と数回リレーの切り替わる音がしてからオシロスコープの表示が上から下へ変化。オペアンプの出力(B点=黄線)が約10 Vから0 Vに低下している。ここでCPUファンを接続しヒートシンクを冷却。しばらくするとA点の電圧が低下してまた「カチカチッ」と2〜3回鳴ってから上の表示に戻る。
 ウ〜ム、リレーが切り替わる時に「カチカチカチッ」と何回も鳴るのが気に入らないが、概ね計算通りの動作。前の「カチカチカチ・・・」に比べれば雲泥の差で、このくらいなら妥協できる。よし、製作開始!

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 というわけでまた回路図を書き、パターンを描き、テスト基板を作成したのだが・・・やはりリレーのカチカチが気に入らない。で、結局リレーを取り払って安全装置をトランジスタで動かす仕様に変更。その他いくつか修正を重ねて・・・ここを詳しく解説するともう2ページ分くらい必要なので省略して、最終的には左の回路図となった。
 解説。・・・もう回路図はうんざり? まあこれが最後だから。1/4のオペアンプが安全装置。OS制御の平均電圧が50Kの半固定抵抗と5.1Kで設定した電圧より高くなるとオペアンプ右のトランジスタ1015がONとなり、赤色のLEDを点灯させると同時に下のトランジスタ1815をONにする。1815のトランジスタがONになるとCPUファンにはこのファンコンの最大出力が送られる。以前は安全装置が働くとOS制御電圧を直結する仕組みだったが、OS制御の平均電圧は最大8.4V程度。最大出力(9.5V)にした方が回転数が上がるのだ。また起動時にCPUファンが回転するようコンデンサで調節していたが、よく考えれば起動時はCPU温度は低いのでファンが回転する必要もない。で、余計なコンデンサは撤去。2/4のオペアンプの先の50K半固定抵抗はCPUファンコントロールの微調整用。さらに増設ファン用のオペアンプ4/4の入力側にスイッチを付けた。このスイッチで増設ファンを一定電圧で定速回転させるか、OS制御電圧と連動して回転数を変化させるか選択できる。右上のCoolingAfter回路も一部変更。リレーを追加してCoolingAfter機能の動作中は赤色LEDが点灯するようにした。 

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 ハイ、こちらがパーツ取り付けを完了した基板。下のが完成品。
(もう投げやり)

詳細は<取扱説明書>で。

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 最終的には目標とするファンコンになったが・・・イヤー、今回は長い道のりだった。何しろCPUファンがPWM制御。そんな話は今まで聞いた事がない。そのくらい誰か調べとけ(怒)!
 製作に要した期間約半年、描いた回路図およそ30枚、描いたパターン図64枚+α。一応何個か作ってオークションに出してみるけど、もうどうでもエエヮ。100個くらい売れんと元とれんけど、こんなモン100個も作れん。

 でも手間かかっただけあって、コレなかなかいいよ(自画自賛)。特にファンの回転数がゆっくり変わるのがgood。

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 で、完成のつもりだったのだが、どうもCoolingAfter回路の動作が安定しないし、リレーの2段構えだとリレーの切り替り音が気になる。そこでまたまた回路図を変更してCoolingAfter回路にコンパレーターを導入した。これでCoolingAfter回路の動作が安定。
 ようやく納得できるファンコンとなりテスト運転も順調なので、いよいよオークションへ出品! ...誰か試しに使ってみて。


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上記の説明文は「安心オークション(マック用ソフトウェア)」を利用して作成されました。