Ventilaator

Ventilaator (lad ventilare puhuma) on jõuallikaga käitatav labamasin või -seadis, sageli mingis ümbrises paikneva rootoriga, õhu vm gaasi sundliikumise tekitamiseks üle- või alarõhusuhtega 1–1,1 (madalrõhuventilaator).

Levinuimad ventilaatoritüübid on tsentrifugaal- ja telg- ehk aksiaalventilaatorid.

Ventilaatoreid kasutatakse enamasti erinevate termodünaamiliste olude tagamiseks. Kõige levinum kasutus ventilaatoritel on sundventilatsiooni tekitamine, et midagi kiiremini jahutada. See ei ole ventilaatorite ainuke kasutusvaldkond. Ventilaatoritega saab tekitada tõukejõudu, kiirendada aurustumist või vedelike või gaaside segunemist jne.

Ventilaatoritüübid 
Lahendusi ventilaatorite tegemiseks on erinevaid ja ventilaatorid on kasutusel paljudes valdkondades rasketööstusest ja lennundusest kuni tarbeelektroonikani välja.

Jahutamiseks mõeldud ventilaatorid suurendavad soojusjuhtivustegurit sellega, et sunnivad sooja keha ümber oleva kuuma gaasi või vedeliku keha juurest minema ja asendavad selle jahedamaga.

Telgventilaator 
Telgventilaatorid koosnevad mootorist, propellerit ja kerest. Mootor annab energia propellerile, mis pööreldes sunnib vedelikku või gaasi liikuma suunas, mis on paralleelne propelleri võlliga, kuna propelleri labad on nurga all.

Telgventilaatorit kasutatakse:

 arvutiventilaatoritena,
 ventilaatorid automootorite jahutamiseks,
 laeventilaatorid.

Tsentrifugaalventilaator 

Tsentrifugaalventilaator koosneb kolmest osast kere, mootor ja ventilaatori labad. Mootor paneb labad pöörlema. Õhk tuleb sissevõtteavast sisse ja seal see püütakse labade poolt kinni. Tänu sellele, et labad pöörlevad, sunnib tsentrifugaaljõud gaasi või vedeliku liikuma ja see juhitakse väljalaskeavast välja.

Tsentrifugaalventilaatori kasutuskohti:

 föönides,
 pumpades,
 kliimaseadmetes.

Milleks juhtida ventilaatorit 
Ventilaatorite kontrollimise vajadus tuleneb võib tuleneda mitmest tegurist energiakulu, müra, temperatuuri reguleerimine jne.

Suurte pööretel töötavad ventilaatorid tekitavad palju müra. Ventilaatori tekitatav müra on umbes võrdeline pöörlemiskiiruse viienda astmega.

Eriti on jahutus tulnud päevakorda just elektroonikas, kus pikka aega oli kasutusel passiivjahutus. Tõusvad võimsused sunnivad arvutitehnikas kasutama aktiivjahutust, et vältida komponentide hävimist suurte temperatuuride tõttu. See probleem on sedavõrd raskem, kuna pooljuhtidel temperatuuri tõusmisel takistus väheneb ja sellest tulenevalt voolutugevus suureneb, millega kaasneb kiirem temperatuuri tõus.

Enamik ventilaatoreid, mida elektroonika jahutamiseks kasutatakse, on olemuselt elektrimootorid.

Elektriliste ventilaatorite juhtimine

Positsioonreguleerimine 
Ilmselt on levinuim juhtimisviis positsioonreguleerimine, kus otsustatakse ventilaatori pöörlemiskiirus olenevalt temperatuurist. Kahe positsiooniga süsteemi puhul tuvastatakse anduritega temperatuur ja kui see ületab kindla lävendi, hakkab ventilaator tööle. Kui see langeb lävendist alla, siis ventilaator peatub. Siinkohal tuleb märkida, et lävendid ei pruugi samad olla, aga käivitumise lävend peab olema madalam kui peatumise. Lisades süsteemile positsioone on võimalik ka ventilaatori pöörlemiskiirust mõjutada ja seega temperatuuri stabiilsemana hoida. Selline juhtimismeetod vähendab süsteemi energiakulu ja tekitavat müra.

Lineaarregulaatorid 
Elektrimootori baasil töötavaid ventilaatoreid saab juhtida eri viisidel olenevalt, milline on ventilaatori mootor. Kõiki elektri mootoreid saab juhtida pinge suurendamise või vähendamise abil. Mida suurem on toitepinge, seda kiiremini hakkab mootor pöörlema.

Takisti 
Kõige lihtsam viis mootori pinget reguleerida on see jadamisi ühendada takistiga. Takisti ühendamisega kaasneb mootori pöörlemiskiiruse lang, kuna takisti tekitab pingelangu elektriahelas. Täpsema juhtimise saavutamiseks võib kasutada reostaati.

Takistiga pinge reguleerimine on elektriliselt ebaefektiivne, kuna pingelang, mida takisti tekitab tuleb selles eralduvast soojusest.

Diood 
Teine võimalus pingelangu tekitada on ühendada ventilaator jadamisi dioodidega, kuna need tekitavad üpris konstantse pingelangu enda tööpiirkonnas.

Lineaarne pingestabilisaator 
Võimalik on veel kasutada eraldi lineaarstabilisaatori integraallülitust, et saavutada vahelduvat või konstantset pinget.

Toitepige muutmine 
Veel üks võimalus juhtida ventilaatori kiirust on algset toitepinget muuta. Seda on lihtne teha arvutis olevate ventilaatoritega, mille toitepinge on tavalistelt 12 V. Kuid kui neid toita 5 V pingega, siis pöörlevad nad aeglasemalt. Pinge suurendamiseks saab välja vahetada maanduse –5 V või –12 V pingega suurendades pingelangu ventilaatoris. Kõik ventilaatorid ei pruugi väiksema toitepinge korral tööle minna ning suurema puhul võivad rikki minna.

Pulsilaiusmodulatsioon 
Pulsilaiusmodulatsioon on meetod, milles protsessi kontrollimiseks muudetakse impulsside laiust. See on arvutites üks levinuim viis ventilaatoreid kontrollida. Arvutites kasutatakse selleks nelja kontaktiga ühendust, kus on maandus, +12 V, tagasiside ja kontroll. Tagasiside kontakti mööda saab ventilaatorit kontrolliv kiip teada kui kiiresti pöörleb ventilaator ja kontroll, milles on kas +5 V või +3,3 V signaal, millega juhitakse ventilaatori kiirust. Erinevalt eespool nimetatud meetoditest toimub pulsilaiusmodulatsiooni meetodil ventilaatori juhtime konstantsel toitepingel.

Veel üks viis ventilaatoreid juhtida on ventilaatori kontrollerid, mida on võimalik arvutis paigalda 5,25" või 3,5" seadmesahtlisse. Need seadmed töötavad kasutades eelpool väljatoodud lahendusi, kuid annavad kasutajale võimaluse venilaatorite kiirust muuta reaalajas.

Riistvara 

Enamikul arvuti emaplaatidel on tänapäeval olemas süsteem, mis annab protsessorile ülevaate, mis parajasti riistvaraga toimub. See süsteem tegeleb tavaliselt ka ventilaatorite juhtimisega enamasti kasutades pulsilaiusmodulatsiooni meetodit. Seda riistvara saab seadistada BIOS-is või muu tarkvara kaudu juba töötavas arvutis.

Kuna tänapäeva elektroonika ei tööta kogu aeg sama koormusega ja sellest tulenevalt ei tekitata kogu aeg samapalju sooja, on mõistlik vähendada ventilaatorite pöörlemiskiirust kiirust, kui muu riistvara ei ole kurnatud ja suurendada pöörlemiskiirust, kui kasutatakse rohkem arvutusressursi. Tänapäeval on juba teatud emaplaatidel sellised juhtsüsteemid, mis kui õigesti seadistatud, saavad iseseisvalt selle juhtimisega hakkama ilma igasuguse toeta BIOS-ilt või operatsioonisüsteemilt.

Siinkohal tasub mainida, et sellist võimekust ei ole igal emaplaadil ja iga tarkvara ei pruugi võimaldada sellist juhtimist. Tavalistelt toimib tarkvaraline ventilaatorite juhtimine läbi tarkvara enda andes kontroll süsteemile ette vaid vajaliku täiteteguri, mis paneb paika ventilaatori pöörlemiskiiruse. Hiljem kui tarkvara tuvastab, et oleks vaja ventilaatori pöörlemiskiirust suurendada või vähenda annab see kontroll süsteemile uue täiteteguri. Sellise süsteemi halb omadus on, et vastava tarkvara kokkujooksmisel ei toimu enam sujuvat temperatuuri regulatsiooni ja sellest võivad tekkida süsteemis probleemid.

Tarkvara 
Eri riist- ja tarkvaratootjad on teinud ventilaatorite juhtimiseks oma tarkvara. Tarkvaralised lahendused kasutavad enamasti ventilaatorite juhtimiseks pulsilaiusmodulatsiooni, sest neil ei ole võimalik lisada juurde komponente.

· AOpeni emaplaatidel on tarkvara SilentTEK.

· Intel desktopi emaplaatidel (socket 478 ja vanematel) kasutati Active Monitor ja Desktop Control Centre.

· Intel desktopi emaplaatidel (socket 775 ja uuematel) kasutati Desktop Utilities.

· ASUS emaplaatidel on tarkvara Fan Xpert või Thermal Radar.

· Universal abit emaplaatidel on tarkvara μGuru.

· Gigabyte'i emaplaatidel on tarkvara EasyTune.

· Delli sülearvutitel kasutatakse i8kutilse või SpeedFani tarkvara.

Lisaks on veel palju programme, mis töötavad paljude emaplaatidega ja millega saab seadistada, kuidas ventilaator töötab, olenevalt sellest, mis temperatuurid on arvuti eri kohtades.

Laagerdus 

Erinev laagerdus mõjutab ventilaatorite energiatarvet, hinda ja mürataset.

 Puksid kus määritakse kaks kihti õli või määrdega, mis vähendab hõõrdejõudu. Laialdaselt on kasutusel paagutamise eel saadud poorsed materjalid, mille poorsus tagab, et väiksema pinna peale saab rohkem määrdeainet panna. Kõrgematel temperatuuridel ei ole puksid kõige mõistlikum lahendus, kuna siis aurustub määre kiiremini, mis viib laagri kulumise ja lõpuks hävimiseni. Selliste laagritega ventilaatoreid on soovituslik kasutada ainult horisontaalses asendis, kuna siis nad kuluvad aeglasemini. Puksidega ventilaatorid on tavaliselt odavamad kui kuullaagritega ventilaatorid ja vähemalt oma eluea alguses väiksematel kiirustel ka vaiksemad. Eluea lõpus kui määrdeaine on ära kuivanud või kontaktpinnad on kulunud võib laager valjumaks muutuda.
 Alamtüüp pukslaagritest on vintlaagrid, kuhu on sisse lõigatud spiraalne vagu, mis liigutab laagris olevat määret ringi, et pikendada laagri eluiga ja vähendada müra.
 Hüdrodünaamilised laagrid, kus hõõrdepinnad eraldatakse üksteisest kiirestiliikuva kõrgesurvelise vedelikuga, milleks on tavaliselt õli.
 Kuullaagrid vähendavad hõõrdejõudu kuna asendavad nihkuva liikumise rulluva liikumisega. Kuullaagrid on üldiselt kallimad kui puksid, pikema tööeaga ja vaiksemad suurematel kiirustel.
 Magnetlaagrid, kus hõõrdekihid eraldatakse üksteisest magnetväljadega.

Vaata ka
 Ventilatsioon
 Protsessori jahutussüsteem
 Tuulegeneraator
 Turbiin

Viited 

Pneumaatika
Elektrimasinad