Le ventole

Come sono costituite le ventole per i PC ?
Si tratta di una intelaiatura di plastica rigida che porta una girante con 4 o piú pale , mossa da un motore miniaturizzato .
Le ventole , a parte altre caratteristiche tecniche , si differenziano principalmente per le dimensioni ; l' intelaiatura ha una forma quadrata con lato di misure standard . Solitamente in un PC sono impiegate ventole da :

La tensione di alimentazione é , in ogni caso , 12V in corrente continua .
Nell'immagine seguente é visibile una ventola smontata nei suoi vari componenti .

Avvertenza : in genere le ventole sono costruite senza la previsione di uno smontaggio successivo , che , quindi , risulta quasi sempre fatale . Evitate pertanto di smontare una ventola di cui volete ancora servirvi .

Il motore delle ventole PC
Il motore é in corrente continua , del tipo senza spazzole (brushless) per evitare i problemi di manutenzione e durata ed i disturbi indotti dalla commutazione , tipici dei motori a collettore . La tensione di alimentazione é 12V e la corrente assorbita inferiore a 300mA (tipicamente 100mA) , dipendente dalle dimensioni della ventola .
Nell'immagine qui sopra é visibile la struttura del motore .
Particolare é il principio di funzionamento , abbastanza diverso da quello di un normale motore a collettore : il rotore porta un anello di magneti permanenti mentre la parte fissa contiene un avvolgimento , diviso in due parti che sono alimentate da un circuito a transistor simile ad un multivibratore (flip-flop) .
Il circuito transistorizzato oscilla ad una determinata frequenza , stabilizzata da un sensore magnetico che riceve impulsi dalla rotazione della parte mobile , realizzando cosí un campo magnetico rotante che mantiene in movimento le pale .
Essendo costruito in questo modo é opportuno , onde evitarne la distruzione :

Come faccio a invertire il flusso dell'aria ?
Prima di tutto va ricordato che il motore delle ventole NON puó essere alimentato altro che in corrente continua e con la corretta polarità , per cui l'idea di invertire la direzione del flusso d' aria invertendo la polarità é da escludere tassativamente , pena la distruzione del motore stesso .
L' inversione del senso del flusso d'aria puó essere fatta solo girando meccanicamente la ventola .
Molto spesso le ventole riportano con due frecce stampate sull' intelaiatura la direzione di rotazione e quella del flusso di aria , come nell' immagine seguente :

Cuscinetti o bronzine ?
La parte rotante é sostenuta da un albero metallico ; per ridurre l'attrito si possono utilizzare due metodi comuni : i cuscinetti a sfere o le bronzine .
La differenza reale tra in due sistemi dipende da come il costruttore ha realizzato il prodotto . Da un punto di vista generale i cuscinetti a sfere (in inglese ball bearing) dovrebbero essere migliori delle bronzine : le caratteristiche dei costruttori danno una vita media doppia per i modelli su cuscinetti .
Non é , invece , in alcuna relazione al rumore prodotto dalla ventola : spesso , gli alberi rotanti su cuscinetti producono maggior rumore di quelli su bronzine e, comunque , il rumore complessivo di una ventola dipende da come e dove é istallata e da come é progettata la curva delle pale .

Per raffreddare meglio la CPU , perché non overclockare anche la ventola , alimentandola a 17V ?
Il ragionamento fa leva sui seguenti punti :

Peró la massa delle varie tensioni degli alimentatori standard é comune a tutte le uscite , per cui , andando a prelevare tensione tra il +12 e il +5 non si ottengono17V , ma 7V !
Caspita , a questo non ci avevo pensato... (male ! cultura classica o poco studio della fisica/elettrologia?)
Peró io ho studiato ... e , siccome ci sta pure un -12 e un -5V , potrei prelevare un 17V , collegando la ventola tra -5 e +12 o tra -12 e +5 !!
Certamente , ma ...
si tratta di un carico "trasversale" , ovvero che fa circolare corrente tra due uscite senza il passaggio nella massa comune . Data la struttura degli alimentatori switching , questo potrebbe portare qualche problema al circuito che non é previsto per questa necessitá .
Sicuramente a breve non "salta" niente (abbiamo provato per un tempo piuttosto lungo circuiti del genere...) , ovviamente non facendo collegamenti kamikaze , ma non si puó dire quali saranno le reazioni del "pover supply" in tutti i possibili casi , in quanto dipenderà e da quanto altro é collegato e da come é fatto il "pover" al suo interno ( I circuiti non sono tutti uguali , anche se puó parere il contrario)

Soprattutto , perché aumentare la tensione ? O bela , perché el va püsé fort e sta püsé fresc !
Verygood ka ! Ma...
Le ventole con motore senza collettore hanno internamente un circuito extrasemplice , costituito da due transistor in configurazione flip-flop che comandano i due semi-avvolgimenti del motore .
Un aumento di tensione sarebbe un regalo pessimo per questo circuito "a la Bangladesh" , calcolato al limite . Si avrebbe si un aumento della velocitá di rotazione , ma , si suppone , anche una vida breve por el motor ; solo un prodotto di una certa qualitá potrá sopportare il sovraccarico , sia elettrico che meccanico .
Tenete anche presente i seguenti fatti :
- piú aria , piú polvere . Se non lavorate in un ambiente ragionevolmente pulito , la polvere puó essere un notevole problema .
- non é detto che l' aumento del flusso d' aria porti ad una variazione significativa della resistenza termica del complesso di raffreddamento .
Chiaro che si puó provare , a proprio rischio ...

Tutte le ventole sono alimentate a 12V ?
No . Anche se la stragrande maggioranza delle ventole per PC sono alimentate a 12V (questa tensione é quella che il PC tradizionalmente riserva per i motori ) , ne esistono a 5V (ad es. quelle per i chip) ; in commercio ci sono ventole in corrente continua da 24 e 48V e in alternata da 110 e 220V . I dati di funzionamento di solito sono riportati sulla carcassa della ventola .

Perché a PC appena acceso la ventola dell'alimentatore gira adagio ?
Perché , probabilmente , nell'alimentatore é contenuta una ventola a controllo termico . Subito dopo l' accensione del sistema , le varie parti sono ancora fredde ed il controllo termostatico non rileva una temperatura sufficientemente alta dell'aria circolante per incrementare il numero di giri della ventola .

Che cosa é la ventola con controllo termostatico ?
Nell' alimentatore é contenuto un ventilatore che ha il duplice scopo di raffreddare i componenti elettronici interni e di produrre un flusso di aria all'interno del PC . L' aria é aspirata all' interno del case e soffiata verso l'esterno . Normalmente questa ventola gira a velocitá massima , creando un discreto flusso di aria ed un discreto rumore . Se la temperatura ambiente non é elevata e la potenza dissipata dai vari componenti é limitata , non occorre , peró , avere la piena potenza della ventola . In base a questa considerazione viene inserito un circuito elettronico ausiliario , il controllo termostatico , per regolare , mediante un sensore termico , la velocitá di rotazione delle pale della ventola , e quindi il flusso di aria , adattandolo alla situazione .

La resistenza NTC (Negative Temperature Coefficent = resistenza a coefficiente di temperatura negativo) é costruita con particolari materiali che variano il valore resistivo a seconda della temperatura (in questo caso , piú alta é la temperatura , minore é la resistenza) . Queste variazioni sono usate per comandare un amplificatore a transistor che controlla la tensione al motore della ventola .

Quindi , una ventola a controllo termico é una ventola comune a due fili che non va collegata direttamente alla tensione di alimentazione , ma viene comandata da un circuito di controllo che fornisce una tensione proporzionale (che corrisponde proporzionalmente alla velocitá) dipendente dalla temperatura .
Ad esempio , a PC appena acceso e con temperatura ambiente sotto i 20 gradi , la ventola si muove a bassa velocitá , alimentata con circa la meta della tensione ; mentre la temperatura sale a causa delle varie unitá in funzione ( CPU , Hard disk , ecc.) l' aria aspirata sará piú calda e di conseguenza la velocitá aumenterà per mantenere costante l' effetto refrigerante . Si ottiene cosi una riduzione della potenza impiegata ed una notevole riduzione del rumore .

Alimentatori di questo genere sono disponibili normalmente nel nostro stock e sono installati di serie sui nostri châssis .

Che cosa é la ventola tachimetrica ?
La ventola tachimetrica non é una ventola a velocitá variabile , ma ha una velocitá fissa . La parte "tachimetrica " consiste nella presenza di un segnale proporzionale al numero dei giri della ventola ; questo segnale é inviato su un terzo filo alla scheda madre , dove é tenuto sotto controllo da un apposito circuito che permette di visualizzare il numero di giri ed inviare un segnale di allarme al sistema quando la frequenza degli impulsi (ovvero la velocitá di rotazione) si discosta dai termini predisposti dall' Utente . In questo modo viene segnalato l' arresto della ventola , ma puó anche essere segnalato il rallentamento della rotazione , dovuto all' accumularsi di polvere e sporco , per una azione preventiva di manutenzione .
Le ventole tachimetriche sono dotate di un connettore a tre fili , standard , e necessitano di una scheda madre dotate di un hardware in grado di gestirle . Ovviamente possono essere utilizzate anche come normali ventole a due fili , scartando il segnale tachimetrico .

La ventola tachimetrica cambia velocitá ?
No . La ventola tachimetrica é a velocitá costante ; tachimetrica indica la presenza di un segnale proporzionale alla velocitá , utilizzato da alcune schede madri per controllare la situazione dei dispositivi di raffreddamento . Queste soluzioni sono anche chiamate hardware monitor .

La ventola tachimetrica si ferma ?
Questo dipende dalla scheda madre e/o dalle impostazioni del BIOS . Alcune schede madri spengono la ventola quando il sistema passa in condizioni di risparmio energetico , perché la CPU , posta a riposo , non dissipa piú calore e l'arresto della ventola riduce il consumo del sistema .

Confronto tra ventole tachimetriche e ventole controllate
C' é ancora per molti una certa confusione sui due tipi di ventole .
La tabella riassume le differenze principali :

Tipo	Velocitá	Segnali	Speciale	Uso tipico
Normale	costante	-	-	Châssis
Tachimetrica	costante	segnale proporzionale alla velocitá	Richiede di essere collegata alla scheda madre da cui dipende il controllo della rotazione attraverso il BIOS e/o software come PCDoctor , USDM o simili (PC Health Monitoring)	CPU e châssis
Controllata	variabile con la temperatura	-	É una ventola normale a due fili che viene collegata ad un circuito apposito per il controllo	Alimentatori

Inoltre si confonde con quanto sopra la funzione di spegnimento del motore delle ventole che molte schede madri possono attivare in condizione di basso consumo energetico (sleep mode) . Questa operazione si ottiene con un comando impostabile da BIOS e consiste nel togliere tensione al motore attraverso un interruttore a transistor , montato sulla scheda madre prima del connettore di alimentazione della ventola . Questa funzione puó essere impiegata indipendentemente dal tipo di ventole installate .

Che tipo di ventole posso montare sul mio châssis ?
Dipende dallo châssis . Quasi tutti i prodotti dell'ultimo periodo possono montare una ventola frontale , tipicamente da 80x80mm , normalmente posta nel supporto plastico che ha funzione di guida schede . Altri châssis hanno la possibilitá di montare piú ventole frontali o ventole posteriori ; altri utilizzano ventole da 90x90 mm . Normalmente la posizione di montaggio delle ventole sullo châssis é riconoscibile dalla presenza di una griglia o una foratura .
Solitamente nei fogli tecnici dei prodotti sono indicate queste possibilità . La scelta tra i modelli tachimetrici e quelli standard dipende dalla possibilitá di collegarli alla scheda madre .
Per determinare il tipo esatto , misurate il lato del supporto plastico frontale (in cui , di solito , la ventola é inserita a pressione o trattenuta da clips plastiche) o l' interasse dei fori di fissaggio sulla lamiera dello châssis .

Che tipi di connettori hanno le ventole ?
Le ventole possono essere dotate di connettore di alimentazione :

Posso collegare una ventola a due fili alla presa di una ventola tachimetrica a tre fili ?
La ventola ha tipicamente due fili per la tensione di alimentazione ; il terzo filo é utilizzato dal segnale tachimetrico per il controllo della rotazione della ventola con i sistemi tipo PC Health Monitor . É possibile collegare una ventola a 2 fili utilizzando solo i due pin dell'alimentazione . Ovviamente il segnale tachimetrico non sará usato ed il monitor del BIOS indicherà la corrispondente ventola come ferma . Sará , invece , possibile lo spegnimento della ventola in stato di sleep (se questa opzione é prevista nel progetto della scheda) .

Attenzione alla polarità . Verificate la posizione corretta dei pins con lo schema presente sul manuale della scheda madre . Usualmente , sulle ventole , il colore di fili e la disposizione dei pin é la seguente :

Connettore	Schema tipico		Colore dei fili
a due fili		1 = GND 2 = +12V	GND = Nero +12V = Rosso
a tre fili		1 = GND 2 = +12V 3 = GND	GND = Nero +12V = Rosso
a tre fili con tachimetrica (nella foto , due connettori)		1 = GND 2 = +12V 3 = Tacho	GND = Nero +12V = Rosso tacho = Giallo o Bianco

Si puó osservare che la disposizione dei pin é stata studiata per permettere una facile intercambiabilità .
Avvertenza : le indicazioni della tabella sono generali ; sará opportuno verificarne la corrispondenza o meno con il manuale della scheda madre .

Sará possibile installare una ventola tachimetrica (3 fili) sui connettori non tachimetrici , scartando il filo del segnale , non usato dalla scheda madre :

Cosí pure é possibile collegare una ventola non tachimetrica al connettore tachimetrico , collegando solo i primi due pin (attenzione alla polarità !) . Ovviamente , in questo caso , il segnale tachimetrico non sará disponibile ed il sistema di supervisione riporterà 0000 come velocitá di questa ventola .

Quante ventole tachimetriche posso installare ?
Dipende dalla scheda madre . Le ventole tachimetriche vanno collegate alle prese della scheda madre ; a seconda del modello , possono esserne disponibili 1 , 2 , 3 o nessuna .
Le ventole tachimetriche sono previste :

Valutate attentamente le disponibilitá , in quanto le ventole tachimetriche hanno un connettore adatto solo per il collegamento con la scheda madre e per collegarle all'alimentazione generale occorre sostituirlo .

Che cosa é il pad termoconduttivo ?
Si tratta di uno speciale materiale plastico , dall'aspetto di un cerotto gommoso , con caratteristiche di conduttore termico . La sua funzione é quella di consentire un accoppiamento tra radiatore e CPU senza intercapedini di aria . Svolge funzioni analoghe alla pasta termoconduttiva .

Allora non serve la pasta termoconduttiva ?
Nelle condizioni usuali , si . Non é piú necessario disporre della pasta termoconduttiva , non ci si devono piú sporcare le mani e l'accoppiamento termico radiatore-CPU é ottimale .
Nelle situazioni estreme (overclock o CPU ad alto consumo) e , comunque quando si disponga della pasta , é consigliabile applicarla , ovviamente togliendo il pad .

Posso installare la ventola sulla mia mainboard con un connettore a 2 poli ?
Si . Basta escludere il segnale tachimetrico . Verificate con il manuale della scheda madre le corrette connessioni

.Su quali schede madri posso installare la ventola tachimetrica ?
Su tutte quelle che dispongono di un connettore a tre poli adatto per la ventola .

Altri parametri delle ventole
La portata delle ventole é indicata generalmente in CFM (Cubic Feet per Minute , ovvero piedi cubici al minuto) .
Altro parametro tipico é la velocitá di rotazione , in genere compresa tra 1500 e 4000 rpm (round per minute , ovvero giri al minuto)