Controlando los ventiladores: Aprendemos a montar un Baybus

por David Sancho 28/06/2010 ...

Introducción

La regulación de la velocidad de los ventiladores es uno de los primeros pasos cuando se realiza modding o cualquier otra modificación en nuestros equipos. Este ruido que resulta muchas veces tan molesto, suele estar generado a parte de por el desgaste de los rodamientos de los ventiladores, por la alta velocidad que alcanzan. Dicha velocidad es debida a la cantidad de flujo de aire que tiene que mover para refrigerar correctamente el interior de nuestra torre, el microprocesador o cualquier otro elemento que disipe gran cantidad de calor.

Desde hace unos años tanto los usuarios como los fabricantes se están dando cuenta de que no siempre es necesario tener un ventilador a su máxima velocidad, prueba de ello es que algunos ventiladores ya incorporan o interruptores o ruletas para regular su velocidad máxima, las cuales por cierto, cobran a precio de oro. Además de su precio tenemos una desventaja y es que en la mayoría de los casos quedan dentro de la torre, teniendo que abrirla cada vez que queremos cambiar la velocidad.

A tenor lo anterior, empezaron a aparecer en el mercado los baybus y los rheobus. Los primeros, consisten en unos interruptores de 3 o 2 posiciones que permiten seleccionar entre 3 opciones de velocidad que suelen ser: baja velocidad, apagado y alta velocidad.

Baybus de Lamp Electronics

Los segundos consisten en unas ruletas (potenciómetros) que permiten graduar la velocidad de los ventiladores con mayor precisión. Mientras que los baybus se limitan únicamente a dos velocidades, los rehobus permiten una mayor libertad de configuración.

RheoBus de Zalman

A lo largo de varios artículos iremos aprendiendo como graduar la velocidad en los ventiladores, en este primero vamos a construirnos un baybus que es la forma más sencilla de graduar la velocidad y la más utilizada en la mayoría de los casos, ya que la precisión de un rheobus no es siempre necesaria ni recomendable.

¿Cómo funcionan?

Normalmente cuando hablamos de suministrarle energía eléctrica a un dispositivo, definimos dos factores clave: el voltaje y la intensidad. Sin embargo para entender cómo funciona un baybus deberemos ser más exactos, ya que la forma correcta de llamar al voltaje es diferencia de potencial.

La clave del funcionamiento del baybus está precisamente en eso, en que el voltaje es una diferencia de potencial entre dos puntos. Un simil bastante gráfico para explicar el funcionamiento sería como cuando tenemos una rampa. A una altura de por ejemplo 12 metros si tiramos una pelota por ella, esta bajara gracias a la diferencia de altura de la parte superior de la rampa y el suelo. Lo mismo pasa con la electricidad, tenemos un polo que es el que llamamos habitualmente negativo que sería el que consideraríamos a 0 V es decir, el final de nuestra rampa, mientras que el polo positivo sería el que estaría a unos voltios determinados, 12 V, 5V, etc., respecto al polo negativo, así la corriente corriente eléctrica caería del polo positivo al negativo y de aquí el nombre de diferencia de potencial.

Entonces, como realmente la energía que después le aplicamos al dispositivo es la diferencia entre lo que conectamos en el polo positivo y el negativo, si conectamos el cable rojo de la fuente de alimentación (5V) al positivo y el negro (masa) al negativo, nuestro dispositivo estará alimentado a 5-0 = 5V. Lo mismo pasa si conectamos el amarillo (12V) al positivo y el negro (masa) al negativo, que tendremos 12 – 0 = 12V.

Ahora bien, ¿Qué ocurre si conectamos 12V al positivo de nuestro dispositivo y 5V al negativo? La respuesta ya la hemos dado antes: 12 – 5 = 7V es decir, además de los voltajes que tiene nuestra fuente de alimentación 12 y 5V, tenemos un valor intermedio que nos puede venir bien para por ejemplo, reducir la alimentación que le llega a un ventilador y por tanto su velocidad. Realmente el dispositivo no se entera de lo que le conectas entre los polos, porque solo ve la diferencia de potencial entre su positivo y su negativo, por ello podemos aprovecharnos de trucos como el mencionado anteriormente.

Valores de voltaje disponibles.

La mayoría de los baybus, suelen utilizar voltajes comprendidos entre 12 y 7V, la razón de no utilizar 5V además de porque la velocidad del ventilador suele ser demasiado baja, tiene que ver con el arranque del mismo. Cuando un motor empieza a girar necesita mucha mayor cantidad de energía que cuando ha alcanzado la velocidad de giro mínima, por ello si conectamos un ventilador parado a 5V posiblemente no empiece a girar o no alcance una velocidad decente. Sin embargo si lo ponemos a funcionar a un voltaje mayor, 7 ó 12 V, luego podremos reducirlo a 5V para que baje su velocidad ya que tendrá una inercia que le permitirá funcionar a ese voltaje.

Con estas premisas ya solo nos queda pensar como lo vamos a hacer de manera automatizada las conexiones, antes de pasar al bricolaje, cabría destacar unas anotaciones sobre lo explicado en los primeros párrafos. No debéis de confundir corriente eléctrica, que aunque es el flujo de electrones, el sentido de la misma no es el que hemos indicado anteriormente, se suele decir que va en el sentido que hemos dicho por convenio, pero en realidad los electrones circulan del polo negativo al positivo, sin embargo esto solo se considera cuando se realizan montajes electrónicos más avanzados, en la mayoría de los casos nos debemos de fijar en el convenio explicado anteriormente. También cuando jugamos con diferencias de potencial conviene que los dos polos estén conectados a la misma fuente de alimentación, es decir, si tenemos dos fuentes de alimentación conectadas no es recomendable usar el conector de 12V de una y el de 5V de la otra ya que habría que hacer otras soluciones poco recomendables para que funcionara, por tanto siempre cuando usemos un baybus, deberemos tomar toda la energía de la misma fuente de alimentación. Explicado esto vamos a empezar con el montaje.

Montando un baybus

El único elemento electrónico que vamos a utilizar en este montaje es un conmutador. Clasificándolos por sus características eléctricas, se definen por el voltaje y la intensidad que aguantan, la mayoría admiten 250V y 1 ó 2 A, en nuestro caso hemos optado por uno de 250V y 3A porque era el más barato disponible, realmente vamos a trabajar con 12V y pocos amperios 1 ó 2 como mucho, por lo que la mayoría de los conmutadores serán adecuados para esta tarea.

Interruptor de palanca o de perno

Respecto a sus características mecánicas, existen de varios tipos. En primer lugar según las conexiones: 3 ó 6, en nuestro caso será imprescindible que sea de 6 conexiones (llamado también de 2 canales). La otra característica esencial para diseñar nuestro sistema son las posiciones, que pueden ser 2 o 3. Los de 2 posiciones, simplemente conectan los pines centrales con los superiores o los inferiores. Mientras que los de 3 posiciones, además de conectar los pines centrales con los superiores e inferiores tienen una posición central que desconectan totalmente todos los pines. En definitiva el primer interruptor sólo nos permitiría conectar el ventilador a 7 ó a 12V, mientras que el segundo además de conectarlo a los dos voltajes indicados nos permitiría desconectarlo totalmente. En la imagen se observan los distintos pines numerados.

Pines del conmutador

Como se puede observar, los pines tienen números y letras, ello es porque la palanca maneja siempre una pareja de pines. Por ejemplo si la palanca esta bajada conectará el pin 1a con el 2a y el 1b con el 2 b, mientras que si la subimos, conectará el 3a con el 2a y el 3b con el 2b. En este caso al ser un conmutador de tres posiciones podemos dejar la palanca en el medio para desconectar los pines 2a y 2b totalmente.

Visto como es el patillaje podemos ver que las patillas de la fila 2ª son las comunes en todas las conexiones y por tanto será donde conectemos la carga, en este caso un ventilador. Las patillas 1ª y 3ª son las que se conectan o desconectan a la 2ª por tanto ahí configuraremos las distintas opciones, 12, 7 ó 5V. Por último deberemos tener en cuenta que las patas van en parejas y por tanto se moverán de dos en dos, es decir, no es posible conectar la pata 1a a la 2a y no conectar la 1b a la 2b.

Para el montaje usaremos una hembra molex con cables como la utilizada en anteriores artículos, en este caso también hemos reciclado uno de esos adaptadores molex-sata que tenemos por castigo. Al igual que en artículos anteriores, cortamos el extremo de SATA, pelamos todos los cables menos la masa de al lado de 5V (el negro de al lado del rojo) e introducimos las fundas termorretractiles para proteger posteriormente las uniones. El resultado debería parecerse al de la imagen.

Molex preparado.

Antes de empezar deberemos definir que columna será el positivo del sistema y cual el negativo, en nuestro caso optaremos por la columna “a” como la positiva y la “b” como la negativa.

La primera conexión será la de 12V que pondremos en la primera fila de pines. Soldaremos el cable amarillo al pin 1a y el negro al 1b. Antes de poner la funda termorretractil deberemos sacar un pequeño cable del pin 1a para tener disponibles los 12V para la otra conexión. Pasaremos ese cable por la funda termorretractil y calentaremos el conjunto para que se quede bien firme. La forma de soldar será la explicará en artículos anteriores, calentamos la punta del cable pelado y lo barnizamos con estaño, posteriormente apoyamos el cable sobre el pin del interruptor y calentamos el conjunto. Además en este caso especial al estar los pines muy accesibles si nos resulta más fácil podremos poner primero una bolita de estaño en los pines, apoyar el cable y calentar el conjunto, eso como nos sea más fácil.

Conexión de 12V.

Hay que fijarse bien que de una conexión salen dos cables por lo que la funda termorretractil deberá ser más ancha y tener cuidado cuando la coloquemos de que la soldadura esté fría, ya que si se comprime un poco posiblemente no consigamos colocarla bien.

A continuación soldaremos la fila 2 que será la que vaya conectada al ventilador. Primero debemos seleccionar el conector del ventilador a usar, si es de tipo molex, de 3 pines pequeño o de 4 pines.

Conectores para el ventilador.

Normalmente será de tipo molex y usaremos el canal de 12V para el ventilador, por tanto usaremos este como ejemplo. Para prepararlo hemos reciclado el conector de una fuente de alimentación averiada, hemos cortado el canal de 5V (cable rojo y el negro de al lado), dejando el canal de 12 V (cable amarillo y negro de al lado). El procedimiento es el de siempre, retiramos los cables que no vamos a usar, pelamos la punta del cable e introducimos dos canutos de funda termorretractil.

Conector de ventiladores preparado.

El procedimiento será similar al anterior, soldaremos el cable amarillo al conector 2a y el negro al 2b, es decir en la fila de en medio haremos coincidir los colores por columnas. Así la columna “a” será la correspondiente al positivo y la “b” al negativo.

Soldadura de la conexión al ventilador.

En la fila 3 conectaremos la configuración que queramos, si es de 5V, deberemos conectar el cable rojo al conector 3a y el negro al 3b. Sin embargo en nuestro ejemplo vamos a optar por usar 7V, en este caso el positivo serán 12V y el negativo 5V. Así conectaremos el cable que hemos sacado del conector 1a (que viene del amarillo del a fuente de alimentación) al 3A y después el cable rojo de la fuente de alimentación (5V) al 3b, teniendo así 12 - 5 = 7V.

Conexión de 7V.

El resultado final es el que se puede ver en la imagen.

Resultado final.

En este artículo hemos hecho el ejemplo con un canal de control, pero se puede ampliar a tantos canales como queramos, simplemente de la entrada de alimentación sacamos varios cables y vamos conectando uno detrás de otro tal y como figura en el esquema, que además puede servir para resumir el artículo. En el dibujo se aprecian las conexiones de un baybus de 4 canales con sus correspondientes conmutadores. Se ha dibujado todo menos la conexión a los ventiladores que será el positivo al 2a y el negativo al 2b de su correspondiente conmutador.

Esquema de conexiones.

Otras mejoras

Explicar teóricamente el funcionamiento del dispositivo montado tiene una doble intención. La primera es que el lector aprenda lo que está montando para que sea capaz de adaptarlo al máximo a sus necesidades. La segunda es que al aprender cómo funcionan los dispositivos pueda realizar mejoras e incluso nuevos aparatos usando los conocimientos adquiridos. Aquí os damos algunas ideas para realizar mejoras al sistema.

Selección entre 5 y 7V

El canal que personalmente dejaría siempre sería el de 12V disponible desde cualquier conmutador de control. Sin embargo la conexión que hemos hecho anteriormente a 7V, podemos hacerla a otro interruptor de control para poder seleccionar entre 5 y 7V.

El sistema resultante sería el del esquema:

Esquema de conexiones.

Así tendríamos un conmutador por cada ventilador que seleccionaríamos entre 12V, apagado y el canal de baja velocidad. Dicho canal lo conectaría a otro interruptor, marcado en el esquema como “C. AUX”, que seleccionaría entre 5 y 7V. Esto tiene la ventaja de que podemos arrancar los ventiladores a baja velocidad (con 7V) y después rebajarle aún más la velocidad a 5V. La ventaja de este sistema es que podemos arrancar el ventilador que es cuando necesita más voltaje, para posteriormente bajarle la velocidad lo máximo que podamos, poniéndolo a 5V.

Leds de estado

También podemos añadirle un led de estado a cada ventilador y así saber si está encendido o no.

Lo primero es identificar la pata positiva y negativa del LED; para ello existen dos métodos, si no le hemos cortado las patas, la pata más larga será el positivo y la corta el negativo. Si ya le hemos cortado las patas o queremos asegurarnos deberemos mirar el interior del LED, donde la parte más pequeña es el positivo y la más alargada es el negativo, tal y como muestra la imagen.

Identificando los polos de un led.

Sin embargo no podemos conectar el LED directamente a la salida del ventilador, sino que deberemos ponerle una resistencia en una de sus patas. Como el voltaje que suministramos al ventilador va a ir cambiando deberemos tomar para calcular la resistencia el máximo valor de voltaje, en este caso 12V. Para estos valores la resistencia adecuada será una de 688 Ohmios.

Lo que haremos será soldar la resistencia a una pata del led y sacar un cable de la otra pata y de la propia resistencia, para conectarlo a la fila 2 del conmutador, el positivo al 2a y el negativo al 2b. En nuestro caso hemos soldado la resistencia al negativo y de ella hemos sacado un cable negro correspondiente a la polaridad. Del positivo hemos sacado directamente un cable amarillo para ayudarnos luego a distinguir la polaridad.

Preparando el LED.

El método de soldadura ha sido cortar una pata de la resistencia y del LED, dejando un poco para soldar. Ponemos una bola de estaño en una de las partes, acercamos la otra y calentamos. Lo mismo con los cables bola de estaño en la pata de la resistencia o LED y después protegemos todo con funda termorretractil. Se ha optado por dejar las patas lo más cortas posible y soldar cable flexible ya que si esas patas las doblamos mucho se acabarán partiendo.

La conexión del led se hará en la fila 2 del conmutador, como hemos puesto los cables positivo y negativo uno de cada color, simplemente deberemos hacer coincidir positivo con positivo y negativo con negativo.

Conclusiones

Hablando de economía que está tan de moda, podemos decir que cada conmutador de palanca (también llamado de perno), nos ha costado 1,2€ aproximadamente. El resto de componentes han sido todos reciclados, los conectores hembra han sido de un adaptador SATA que nos vino con una placa base, el conector macho de una fuente de alimentación rota. Lo único que hemos comprado a parte es el LED y la resistencia que entre los dos cuestan 20 céntimos aproximadamente, es decir en nuestro baybus cada canal cuesta 1,4€. Lo normal son baybus de 4 canales que a nosotros nos costarían aproximadamente 6€ y encima lo tendríamos a nuestro gusto. Si buscáis la alternativa comercial podréis observar que no solo estamos ahorrando dinero sino que además podemos personalizar nuestros dispositivos al máximo.

Estos dispositivos son cada vez más comunes, debido a que los ordenadores por una parte necesitan cada vez más refrigeración, pero por otra no siempre necesitan el máximo y por tanto, no tenemos porque soportar un ruido innecesario. Una graduación de la velocidad de los ventiladores por parte del usuario puede ser mucho mejor que otros métodos automatizados ya que nosotros tenemos en cuenta otro factores como los programas que vamos a utilizar, el calor de la habitación, el tiempo que vamos a tener encendido el equipo, etc., cosa que la electrónica automáticamente no puede determinar al menos con dispositivos económicos. Hay que pensar en el baybus como un dispositivo que puede controlar uno o varios ventiladores por lo que puede servir para muchos usuarios que tengan desde uno a varios ventiladores y no sólo insertado en una bahía de 5 ½ sino en cualquier parte que nos resulte más accesible.

Por último, la estructura del artículo tan común entre los tutoriales escritos en Hispazone, ha seguido la dinámica de primero explicar la teoría en la que se basa el dispositivo, para posteriormente realizar un ejemplo. Dicha forma de redactar intenta que el lector a través del aprendizaje del funcionamiento de las cosas, pueda mejorarlas e incluso realizar personalizaciones que pueden superar el ejemplo aquí expuesto. Por ello os invito a todos a que personalicéis vuestros dispositivos, e incluso jugando con lo explicado en este artículo y otros anteriores, creéis nuevos dispositivos adaptados a alguna necesidad en concreto que se os ocurra. No temáis a experimentar ya que ante cualquier duda intentaremos ayudaros en el foro donde estamos nosotros y muchos usuarios más dispuestos a dar respuesta dentro de lo que nuestros conocimientos nos permitan.