Beräkna fläktens ljudnivå!

[Olle P]

Jag hittade en intressant tumregel:

Ljudnivån för en fläkt är proportionell mot fläktens varvtal upphöjt med fem.

 

Vad betyder detta för oss datorbyggare?

 

- De flesta fläktar har en angiven ljudnivå för 12V drivspänning. Denna kombinerat med tumregeln kan, om man förenklar det lite, användas för att beräkna ljudnivån vid godtycklig annan drivspänning. (Gäller i fritt rum, inte inne i kabinett.)

- Den kan också användas för att ge en fingervisning om hur mycket man behöver sänka drivspänningen till en befintlig fläkt för att nå en acceptabel ljudnivå.

 

Några konkreta exempel för 12V-fläktar (och kom ihåg att en ändring med 3dB innebär en fördubbling/halvering och 0db(A) är gränsen för normal hörbarhet):

- Höjd spänning från 12V till 15V ökar ljudet med 4,85dB

- Sänkt spänning från 12V till 7V minskar ljudet med 11,7dB.

- Sänkt spänning från 12V till 5V minskar ljudet med 19,0dB.

- För att halvera ljudnivån behöver man sänka drivspänningen med 13% (t ex från 12,0V till 10,45V).

- Om man kopplar två likadana fläktar i serie så att de delar (lika) på 12V blir resultatet en ljudminskning med 12,0dB samtidigt som luftflödet är ungefär detsamma som om en sådan fläkt går på 12V.

 

/Olle

[baronKanon]

Lukter sticky

Hvis det er korrekt, da! Hvor fant du dette?

[Olle P]

Hvor fant du dette?

Jag fann det i måndags i en artikel om design av CPU-kylare, någonstans på nätet.

Tyvärr lyckas jag inte hitta artikeln igen, även om jag kollar vilka sidor jag besökte då.

 

I vilket fall som helst så nämndes tumregeln bara i förbigående, men det verkar rimligt att den gäller inom intervall med snarlik strömning (turbulens). Var intervallen ligger beror på hur fläktblad och -hus är utformade.

 

Jag har roat mej med att kolla databladen från Papst och räkna på några fläktar för att bekräfta tumregeln. Detta låter sej göras då deras fläktar med samma artikelnummer (men skilda bokstäver) har samma form, och ljudnivån är uppmätt på samma sätt för alla.

 

Här är resultatet:

8412-serien, 80x25mm, med glidlager
RPM      x=(rpm^5)/(10^13)    dB(A)   y=10^(dB/10)   x/(y*1000)
1500                   759                 12             16              48 (+-5)       (a)
2050                 3620                 19             79              46 (+-5)       (b)
2600                11880                26            398              30 (+-3)       (c)

4412-serien, 119x25mm, med glidlager
RPM      x=(rpm^5)/(10^13)    dB(A)   y=10^(dB/10)   x/(y*1000)
1600                 1049                26            398             2,6 (+-0,3)      (d)
1950                 2120                32           1584            1,8 (+-0,2)      (e)
2400                 7960                38           6310            1,3 (+-0,2)      (f)
2900               20500                43          19950            1,0 (+-0,1)     (g)

Analys av tabellen ovan

RPM (varvtal) och dB(A) är tagna direkt från produktkatalogen.

Övriga värden är beräknade med stor noggrannhet (minst 12 värdesiffror) men presenteras avrundade.

Intressantast är sista kolumnen, vilken skall tolkas ungefär som "varvtal^5 per ljudnivå" och enligt tumregeln vara konstant för respektive serie.

 

Den är inte konstant! Varför?

- Med den bristande precisionen i angiven ljudstyrka finns en felmarginal på 11%, vilket gör att t ex värdet för (a) och (b) kan vara lika.

- Ljudet anges i dB(A), vilket anger hur starkt ljudet uppfattas av örat i stället för den absoluta ljudeffekten. Låga frekvenser dämpas då mer än medelhöga och höga frekvenser. Detta i sin tur förklarar en del av varför högre varvtal ger en så markant högre (uppfattad) ljudnivå. Om ljudnivån angetts i "rena" dB så hade skillnaden troligtvis varit markant mindre.

 

Slutsatser

* Tumregeln stämmer!

* I praktiken ger en varvtalsändring större uppfattad skillnad i ljudnivå än vad tumregeln anger, eftersom ljudets frekvensinnehåll förskjuts och detta påverkar hur mycket dämpning som sker i örat.

 

/Olle

Endret 28. januar 2004 av Olle P

[X-Fiesta]

Jag hittade en intressant tumregel:

Ljudnivån för en fläkt är proportionell mot fläktens varvtal upphöjt med fem.

 

Vad betyder detta för oss datorbyggare?

 

- De flesta fläktar har en angiven ljudnivå för 12V drivspänning. Denna kombinerat med tumregeln kan, om man förenklar det lite, användas för att beräkna ljudnivån vid godtycklig annan drivspänning. (Gäller i fritt rum, inte inne i kabinett.)

- Den kan också användas för att ge en fingervisning om hur mycket man behöver sänka drivspänningen till en befintlig fläkt för att nå en acceptabel ljudnivå.

 

Några konkreta exempel för 12V-fläktar (och kom ihåg att en ändring med 3dB innebär en fördubbling/halvering och 0db(A) är gränsen för normal hörbarhet):

- Höjd spänning från 12V till 15V ökar ljudet med 4,85dB

- Sänkt spänning från 12V till 7V minskar ljudet med 11,7dB.

- Sänkt spänning från 12V till 5V minskar ljudet med 19,0dB.

- För att halvera ljudnivån behöver man sänka drivspänningen med 13% (t ex från 12,0V till 10,45V).

- Om man kopplar två likadana fläktar i serie så att de delar (lika) på 12V blir resultatet en ljudminskning med 12,0dB samtidigt som luftflödet är ungefär detsamma som om en sådan fläkt går på 12V.

 

/Olle

Vil det si at en vifte som er på 12dB,ved 12 volt,bare støyer ca.0.3dB ved 7 volt...

Og hva skjer hvis den settes ned til 5 volt?

 

Jeg tviler

[Olle P]

Vil det si at en vifte som er på 12dB, ved 12 volt, bare støyer ca.0.3dB ved 7 volt...

Japp! ... om du inte tar någon större hänsyn till ljud från motor och lager. Fläkten kommer uppfattas som ljudlös vid den mätpunkt där den tidigare avgav 12dB.

 

Observera att det kan vara stor skillnad på dB (absolut ljudeffekt) och dB(A) ("hörd/upplevd" ljudeffekt)! Tumregeln gäller inte dB(A), men det gör mina senare slutsatser.

 

Og hva skjer hvis den settes ned til 5 volt?

Ljudnivån sjunker ytterligare några decibel. Decibelskalan är logaritmisk, vilket betyder att små effektbelopp blir negativa. Värdet 0dB(A) är valt så att det är gränsen för vad en normalhörande människa kan höra. För låga frekvenser blir då 0dB(A) mycket större än 0dB.

 

Observera att alltihopa rör sej om en tumregel, som inte tar hänsyn till sekundäreffekter som resonans, motorljud, lagerljud, ljud från fläktgaller, mm.

 

Avståndet till ljudkällan är ju också en viktig faktor vid mätning/beräkning.

Att halvera/dubbla avståndet ger en skillnad på +-6 dB/dB(A).

 

/Olle

[White_Tiger]

Kongebra Olle

Endret 29. januar 2004 av White_Tiger

[Xell]

Vil det si at en vifte som er på 12dB,ved 12 volt,bare støyer ca.0.3dB ved 7 volt...

Og hva skjer hvis den settes ned til 5 volt?

 

Jeg tviler

En vifte som har lavt støynivå på 12V har det fordi den har lav RPM. Når man senker spenninga senker man også RPM og før eller siden så stopper vifta. Sånn sett er det lettere å få en vifte som har 2900 RPM ved 12V til å gå på 5V enn det er å få en vifte som har 1500 RPM vet 12V til å gå på 5V. OG en vifte som står stille bråker som kjent svært lite

 

Bra at du fant dette Olle.... og at du brukte tid på å verifisere det. Noe jeg kanskje synes er vel så interesant er forholdet mellom luftflyt og RPM. Da man kan begynne å spekulere effektene av å flere vifter på lav spenning eller redusere antall og og øke spenningen litt.

[Olle P]

Da man kan begynne å spekulere effektene av å flere vifter på lav spenning eller redusere antall og og øke spenningen litt.

Det blir nästa projekt att räkna på;

- Hur mycket varierar ett bromsat luftflöde med varvtalet.

- Hur mycket kan jag sänka spänningen för att få samma uppbromsade flöde om jag har två fläktar i stället för en.

 

Förhållandet mellan varvtal och spänning är i princip konstant, så länge fläkten snurrar, visar en enklare stroboskopmätning jag gjorde på en fläkt.

 

Så länge kan jag rekommendera en läsning av de här artiklarna.

Tyvärr behandlar de inte vad som händer när man ändrar varvtalet, utan utgår från att man kör på konstant (fullt) varvtal hela tiden.

 

/Olle