На пути к тихому компьютеру

Процессор и ..

Охлаждение ПК

Статьи

Полезные советы

Ссылки

Электроника

Linux

Список литературы

Проекты, идеи

Растет тепловыделение компьютера и одновременно с ним растет уровень шума создаваемый компьютером в окружающем его пространстве. Это снижает комфортность работы на ПК. Поэтому последнее время все больше изысканий по поиску решений позволяющих создать тихий компьютер. О том что и как влияет на уровень шума ПК я попробовал рассказать ниже.
Все написанное здесь относится к типовому компьютеру, для типовых задач. Обратите внимание в их характеристиках вообще не пишут об их шуме!

Источники шума в ПК

Известно несколько источников шума в ПК.

Это в первую очередь механистические узлы: вентиляторы, винчестеры, CD-DVD приводы.

Но не стоит забывать, что шумят еще и ферритовые узлы (кольца, Ш-образные) источников питания (в том числе и многофазных инверторов питания процессора, чипсета и модулей память) за счет эффектов магнитострикции (изменения размеров в магнитном поле) и даже керамические конденсаторы большой емкости (многослойные). Правда их уровень шума сложно даже измерить. Это сложно сделать не только из-за высоких частот звуков издаваемых ими, но и из-за зависимости их уровня шума от режима работы компьютера.

Некоторые могут сказать - что Вы говорите, их частота за пределами слышимости человеческого уха, ведь частота инверторов 50 - 250 КГц. Но могу ответить им, спектр этих шумов очень широк, и в нем всегда присутствует модуляция низкочастотными составляющими. Например с частотой 50, 100 Гц. И даже с частотами определяемыми работой программного обеспечения (то есть нагрузкой).

Но эта часть шумов и ее влияние на пользователя ПК должна исследоваться скорее медиками, как фактор влияющий на профзаболевания и утомляемость при длительной работе, а наша задача это та часть шумов которая имеет более высокий уровень и зависит от конструкций корпусов и наших модернизаций их конструкций.
 

Шум механических узлов ПК

Если говорить об уровне шума HDD и CD-DVD приводов, то тут есть несколько способов минимизации шума.

Главный - это выбор девайса с низким уровнем шума. Вы скажите ерунда, поставим на амортизаторы (или специальные звукопоглощающие стойки) и проблема будет решена.

Но не все так просто.

HDD проектируются с учетом теплоотвода с их корпуса, в котором участвуют и посадочные (крепежные) поверхности, которые проводят тепло выделяющееся в HDD на корпус ПК. Поставив звукопоглощающие стойки Вы тем самым ухудшаете теплоотвод с корпуса. И возможно придется ставить дополнительный вентилятор для его охлаждения, а в этом случае Вы получаете уровень шума еще больший чем от HDD.
 

Шум систем охлаждения

Основной шум ПК создают вентиляторы систем охлаждения. Существует прямая зависимость:

«Чем больше вентиляторов в корпусе тем выше его уровень шума»

Оценить суммарный уровень шума нескольких вентиляторов по их паспортным данным можно по методике описанной в статье «Расчет суммарного уровня шума нескольких источников шума в корпусе ПК».

 

Природа шума вентиляторов

У вентилятора есть несколько источников шума.

Это:

1. Шум воздушного потока омывающего его лопасти и корпус.

   В данном случае основным источником шума являются неоднородности воздушного потока. Этот источник шума невозможно снизить самостоятельно, остается только выбирать вентиляторы наиболее оптимизированные по воздушному потоку. Это вентиляторы с минимальным уровнем шума в ряду однотипных. Обычно для известных брендов этот параметр минимизирован.

2. Вибрации лопастей вентиляторов.

   Обычно проявляются при износе подшипника в резко возрастающем уровне шума. Обычно балансировка ротора вентилятора не выполняется. Считается, что при достаточной точности литья пластмассы и малой массы лопастей к существенному увеличению шума не приводит.

   Слишком тонкие лопасти вентилятора под действием неоднородностей воздушного потока могут вибрировать, тем самым увеличивая его уровень шума.

   Минимизация этих шумов может быть получена, на мой взгляд, только с помощью выбора качественной модели. Применение звукопоглощающих креплений дает эффект только пока вентилятор новый.

   При прочих равных условиях вибрация длинных лопастей (и соответственно уровень шума) больше чем коротких. Поэтому обычно вентиляторы большого диаметра имеют более низкие обороты.

3. Шум электродвигателя.

   Электродвигатель вентилятора питается импульсным током с короткими фронтами, это приводит к магнитострикционным эффектам в его сердечнике, набранном из пакета электротехнической стали. Известны доработки управления электродвигателем, которые дают эффект снижающий его уровень шума. Но их нельзя рекомендовать поскольку включение конденсаторов параллельно обмотке увеличивает ток через коммутирующие транзисторы. Сейчас уже выпускаются вентиляторы с электродвигателями с более пологим фронтом (обычно об этом пишут в данных самого вентилятора).

4. Шум воздушного потока в корпуса ПК.

   Воздушный поток вентилятора стоящего на корпусе ПК через отверстия создает завихрения, которые создают дополнительный шум. Уровень шума тем больше чем больше скорость воздушного потока. Снизить этот шум можно за счет механического удаления перфорации из места для монтажа вентилятора.

   Замена отверстий (перфорации) на проволочную решетку снижает этот шум и повышает производительность вентилятора. Частота решетки тоже не должна быть слишком большой, достаточно шаг который позволит не влезть детям или животным к лопастям вентилятора.

Пример на рисунках ниже.

 

 

(Данное решение кроме того улучшает воздухообмен в корпусе ПК).

 

Другие возможности для снижения уровня шума ПК

Но шум вентиляторов можно снизить и другим способом. В статье "Схемы включения вентиляторов для охлаждения системных блоков персональных компьютеров" описана зависимость уровня шума вентилятора от числа его оборотов.

Вот она:

 

N_ш = N_ш0 + 50 log (ω₁/ω₀)

 

Здесь:

N_ш - уровень шума после изменения числа оборотов, N_ш0 - паспортное (начальное) значение уровня шума, ω₀ - паспортная (начальная) величина числа оборотов, ω₁ - измененное число оборотов.

Это значит что изменение уровня шума вентилятора N_ш пропорционален логарифму изменения числа оборотов.

Пример:

Вентилятор 92х92х25,4 с характеристиками Nш0 = 41,5 дб, ω₀=2800 об/мин согласно приведенной выше формуле будет иметь при ω₁ = 1400 об/мин уровень шума N_ш равный 26,44 дб.

При этом, не следует забывать, его производительность падает пропорционально числу оборотов - в два раза.

Согласно формуле приведенной ниже:

 

Q₁ = Q₀ (ω₁/ω₀)

 

расход воздуха (при указанном выше снижении числа оборотов) снизится в два раза.

Этого расхода бывает достаточно при работе ПК в слабо нагруженном режиме.

 

Заключение

Для минимизации уровня шума ПК необходимо выбирать малошумящие узлы. Вентиляторы, HDD, CD-DVD и другие механические узлы.

Для минимизации уровня шума системы охлаждения ПК необходимо:

• снижать количество вентиляторов,
• применять вентиляторы проверенных брендов с хорошими шумовыми характеристиками.

Я бы кроме всего перечисленного рекомендовал применять вентиляторы с регуляторами их производительности. Для того чтобы в режиме низкого тепловыделения ПК была возможность снизить производительность вентиляторов, а соответственно и их уровень шума.

И всегда уровень шума и производительность это компромисс!

Ссылка: На пути к тихому компьютеру, часть 2 О шуме разных видов систем охлаждения.

ноябрь 2010 года.

Сорокин А. Д.

<<назад>> <<в начало>> <<на главную>>

Попасть прямо в разделы сайта можно здесь: