Rigol DS2072A fan modificatie

Ha Markce

Als mijn observatie met mijn SA ook klopt voor jouw scope, zou ik ook zeker de invloed van de behuizing meten. Als ook bij jou de behuizing veel meer geruis veroorzaakt dan de kale fan, dan ga je anders voorbij aan "de olifant in de kamer".

En waar komt dat kastgeruis precies vandaan? Van het ijzeren chassis, waar de wind om scherpe hoeken giert? Of van de kast, een hardplastic bak, die prima als klankkast kan fungeren?
Het pad van de lucht dwars door het apparaat heen is grillig, en Rigol heeft geen enkele moeite gedaan om dat aero-dynamisch te stroomlijnen.

Aan die klankkast is wel wat te doen door hem met bitumen te dempen. (er is zelfklevende plaat, zoals gebruikt wordt voor auto portieren etc.)
Mogelijk is geluid van het chassis te verminderen door scherpe hoeken en randen waar de lucht langs fluit akoestisch "zachter" te maken met een strip open-cel schuim om die hoek/rand.

Op 24 juli 2017 21:15:40 schreef markce:
Die GFLON heeft nog een paar andere problemen:
- Hij trilt veel meer dan de andere fan's.

Dat trillen van een fan is ook iets wat je nu niet mee gemeten hebt. Met de fan los merk je daar weinig van. Maar eenmaal gemonteerd in een kast werkt die kast als klankbord voor de trillingen. Ook zullen die trillingen weer andere mechanische resonanties aanstoten.
Dus een niet-trillende fan, en rubber ophanging, zijn inderdaad altijd goede ideeën.
Stukjes bitumen kunnen zulke trillingen prima dempen.

Wat betreft de U8031A labvoeding van rbeckers: Ik heb hem even opgezocht bij Keysight. Hij wordt verkocht als o.a. bedoeld voor research en onderwijs. Geen toepassingen waar een suizende stofzuiger in de ruimte een positieve bijdrage is. (Ik heb die voeding gehoord....) Dus helemaal eens met rbeckers dat Keysight een flinke steek heeft laten vallen bij het ontwerp. Voor die toepassingen is de akoestische emissie net zo belangrijk als de elektrische

groet, Gertjan.

@Miedema
Dempen met bitumen heb ik aan gedacht. Door de constructie van de metalen binnenkast met een nauw sluitende plastic buitenkast zijn er niet zoveel plaatsen om dit op te plakken. Buiten de metalen kast alleen een stukje van de onderkant en binnen onder en boven. Bovendien werkt de bitumen demping het best als het plaatmateriaal relatief dun en flexibel is. De metalen kast van de Rigol is zelf nogal zwaar.
Ik ben dus de weg "voorkomen" ivp "bestrijden" (dempen) van geluid opgegaan. Dat laatste kan later nog indien nodig.
Trillen van de fan (handmatig vastgesteld) lijkt ongeveer gelijk op te gaan met de luidheid. Voor nu heb ik genoeg aan de spectrale info van de geluidsgrafiekjes.
Een eindmeting met ingebouwde fan neem ik ter harte.

Ha Markce,

Het verbaast me een beetje dat je de zaak zo grondig aanpakt, en dan aan de grootste geluidsveroorzaker zo makkelijk voorbij gaat.....

Natuurlijk is het wellicht wat lastiger om te meten, maar als daar de grootste oorzaak ligt.....
Als je metend op zoek wilt gaan naar oorzaken, dan zou ik dat ook hier doen. Meet b.v. met alleen het chassis, en dan met de plastic kast er om heen. Wat zijn precies de obstakels/richels waar de herrie vandaan komt. Speur met die microfoon in/rond je chassis om die plekken op te sporen. Luister naar je micro tijdens dat speuren! (mogelijk heb je een windkapje nodig, kom je vanzelf achter )

Kast en chassis is mogelijk te dempen door rolletjes blue tac tussen chassis en kast aan te brengen. Dat spul plakt aan oppervlakken vast, en dempt ze.
Zomaar een idee, niet wetenschappelijk onderbouwd

groet, Gertjan.

He Gertjan,
Eerst de makkelijkste opties onderzoeken en dan indien nodig opschalen. Dat was ook het plan. De beste stille fan buiten de DS2072A bepalen, dan pas ombouwen en indien echt nog nodig de constructie van de scope aanpassen.

Mogelijk zijn ook de verschillen tussen de DS2072A en de DSA815 groter dan op basis van de eerste indruk van het uiterlijk. De DS2072A is 131mm diep, maar de DSA815 is 159mm. Ook de teardown van de DSA815 even bekeken. Deze heeft vlgns mij een 80mm fan en niet de 60mm van de DS2072A. De interne structuur is ook nogal anders, met veel meer stromingsverstoring.

Edit: DSA815 size en fan size.

[Bericht gewijzigd door markce op vrijdag 28 juli 2017 11:51:41 (26%)]

Voor zover het geluid niet uit de fan zelf komt, wordt die zoals gezegd veroorzaakt door de uiterst belabberde opening in de kast.

Aan de rechterzijde zit de kast zelfs gewoon voor de fan, en al die staafjes met scherpe rechte hoeken is ronduit bedroevend.
(Het zou nog enigszins kunnen werken als de fan 5cm van het rooster afzat)
Ik denk dat de ingebouwde fan maar een fractie van de luchtverplaatsing heeft die hij in de vrije lucht zou hebben, en een veel hoger toerental.

Vibreren van de kast zelf komt meestal van een slecht gebalanceerde fan.

@Arco:
De Rigol designers hebben nog wat gaatjes om de hoek geplaatst. Dit maak het deel van de fan "buiten beeld" een beetje goed. Uit mijn tabelletjes kun je opmaken dat de fanroosters gezamelijk ongeveer 40% open zijn, met extra belasting door luchtstroom beperkingen intern komt dat tot equivalent van 30% open. De luchtstroom wordt hierdoor 25% minder dan bij een "vrije" fan.

Ha Markce,

Ik zag je edit. In de DSA815 zit ook een 60mm fan.
Ik denk dat er bij mij dezelfde fan in zit als bij jou:
GLOFN GFA06015H12H
60x60mm running with 5500rpm
DC 12V / 0,16Amp
DC brushless fan
H.R. bearing
air flow: 34.2m3/h = 0,57m3/min.

Erger nog, ik ontdekte dat door componenten op de print die in de weg zitten, ik die fan niet kan vervangen door een andere die dikker is dan 15mm....

Natuurlijk is het inwendige van een scope anders dan van een SA. Maar maakt dat wat uit voor de aanpak van je onderzoek?

Ik heb het metalen rooster voor de fan weggehaald, en de randen mooi rondgevijld. Dat scheelde.
Verder een serieweerstand voor de fan. Dat scheelt ook. Wel laat na verloop van tijd de fanregeling de fan weer wat harder draaien.
Inmiddels na 2 jaar nog niets verlopen.....

groet, Gertjan.

@Gertjan
Toch merkwaardig dat Rigol met een diepere kast geen grotere fan gebruikt heeft.
15 juli heb ik de GFLON specsheet geplaatst. Als jouw fan 5500rpm loopt heb je de nieuwe versie 2 uitvoering van de GFA0615H12H. Die maakt nog 3dB meer herrie dan de versie 1, is wel wat sterker.
Als je met minder luchtstroom toe kunt (29m3/h) en beperkt bent tot 15mm heb ik nog wel een tip. Je kunt een Papst 612F/2 plaatsen. Een stuk stiller, en een prettig geluid, hoofdzakelijk ruis. Heb ik al 3 jaar in een Tek-2200 draaien. Maar ja, dat is proberen. Natuurlijk kun je ook dezelfde aanpak volgen als ik hier doe. De fans (oud en nieuw) vergelijkend testen en meter buiten de SA en pas ombouwen als dat succes beloofd.

Verder wat betreft mijn werkwijze, die heb ik ook gekozen omdat verandering en demping van de kast bij de DSA2072A niet zo simpel is. Het is allemaal erg krap. Ik wil ook bij voorkeur de EMI afscherming niet veranderen. Met een grotere kast als de DSA815 heb je wat meer speelruimte lijkt me.

Edit: proberen of meten

[Bericht gewijzigd door markce op zaterdag 29 juli 2017 19:48:00 (13%)]

Ha Markce,

Dank je voor de tip over de Pabst fan! Ik heb al sinds jaar en dag goede ervaringen met Pabst, dus ik ga dat proberen.

Inderdaad lijkt het me lastig om verbetering te krijgen door de inwendige luchtstromen te optimaliseren. Het is meer dat je het probleem aanbevelingswaardig grondig aanpakt, en ik zag hier een kans voor je om een stap verder te komen dan de diverse fan-uitwissel verhalen die er al zijn.

groet, Gertjan.

Nu de DS2072A toch weer open moest om de fan de vervangen, was er nog iets dat ik wilde checken. Vorig jaar kwam ik op het eevblog forum een warmtebeeld plaatje van de DS2072A PCB tegen. Volgens het Flir plaatje (zie hieronder ) werden de grote chips bij de ingang nogal heet. Mooie gelegenheid om te checken of dit bij mijn exemplaar ook zo is.
Voor temperatuurmeting van de chips gebruik ik de PM9249 PT-100 oppervlakte sensor. Deze reageert snel (<3sec) en is binnen 0.5% nauwkeurig (+0.5C). De ongekoelde RAD1082A AD converter wordt inderdaad warm, binnen een paar seconden meer dan 65C bij 27C omgevingstemperatuur. Tijd voor extra koeling om de marge wat te vergroten. Ik heb hiervoor een video ramdisk koelvin met kleeflaag gebruikt. Nu blijf de ADC rond de 50C met gewone convectiekoeling. Ook de gekoelde chip eronder (op de foto) wordt warm, aan de koelvin >60C. Met nog een paar andere warm chips vlakbij is het dus niet aan te raden om de DS2072A lang alleen op convectie koeling te gebruiken.
Een zekere grootte van de luchtstroom door de DS2072A blijkt dus inderdaad belangrijk.

Ha Markce,

Goed idee om te kijken welke chips het heetst worden, en die een extra koelvin te geven .
Zo kun je met minder airflow door de scope, en dus minder herrie, toch dezelfde lage chiptemperaturen, en dus betrouwbare werking krijgen.

Wel zie ik op die thermische foto nòg een heet chipje, RAG117-A, een regulator of zo? Wellicht is er op dat kopervlak waar hij op zit ook nog een U stukje koper folie o.i.d. als extra koeling te solderen.

(Moest even puzzelen op je foto's om er achter te komen dat er 1 andersom staat ).

groet, Gertjan.

Ha Gertjan,
Die RAG117-A is inderdaad een regulator. Leuke suggestie die gesoldeerde koperfolie koeler! Ga ik proberen.
Groet, Mark

Hi marce,

Heb je er aan gedacht dat je bepaalde eigenschappen kan veranderen van de chip waar je de koeler op hebt geplakt behalve de thermische?

Het zou de AC eigenschappen van die chip kunnen aantasten door de "condensator" die je over de chip heen plakt (Dit is een "HF" chip).

Is dit misschien de rede dat de fabrikant er uiteindelijk voor gekozen heeft zelf geen koeler op aan te brengen?

Groet,
Bram

Hi Bram,
Ja, daar vreesde ik wel een beetje voor. Aangezien de AD converter vlak bij de afscherming van de ingangssektie zit, heb ik nu via capacitieve koppeling ook wat afscherming. Met die digitale chips met vin in de omgeving misschien wel gewenst.
Wel een vin dus, maar een eenvoudig licht plaktype en niet een grotere met thermische lijm. Hij kan er dus nog af.
Inderdaad veranderde er wel iets, de trace persistance, zelfs in de laagste stand, was nogal vet. Met de vin lijk dat beter! Of dat nu een capacitief effect of een thermisch is weet ik eerlijk gezegd niet. Ik ben voorzichtig optimistisch tot ik wat meer gebruikservaring heb met deze setup.
Groet, Mark

[Bericht gewijzigd door markce op maandag 31 juli 2017 09:36:08 (14%)]

Let op dat die koelvin er niet afvalt, die zelfklevende troep wil dat wel eens doen na een tijdje. Je wil er niet aan denken dat de koelvin ergens op het PCB valt en kortsluiting maakt

@subsonik
Bedankt voor de waarschuwing. Het is bedoeld voor video RAM, valt dan op je moederbord...
Ik ga de vin lijmen (heatsink glue) als ik zeker ben van het eindresultaat.

Goed werk markce.

Ik heb onlangs dezelfde scope aangeschaft en had na het bekijken van diverse verbeteringsvooorstellen voor de fan hier en daar, al een Noiseblocker type op mijn bestellijstje staan.

Overigens staat daar ook een ALPS STEC12E07 rotary decoder met(!) indents op om de menu "potmeter" te vervangen.

Met het bestellen wacht ik nog even om het resultaat af te wachten.

Bedankt voor deze uitvoerige bijdrage en natuurlijk ook de bijdragen van de wel bekende experts.

Edit: dit type ALPS schijnt beter te zijn: EC12 E24 24404 heeft 24 indents/rev.

Hi Dbldutch, die encoder staat ook nog op mijn lijstje. Na installeren van nieuwe firmware leek het even beter met de contact dender, maar dat was tijdelijk, helaas.

Nadat ik de Noctua fan ingebouwd heb, wil ik weten of deze de DS2072A voldoende koelt. De scope heeft een vrijwel gesloten kast. De opgewarmde lucht wordt door de ventilator uitgeblazen. Deze geforceerde luchtstroom moet ook de signaal en controle IC's rechts op de PCB koel houden. Om dit te checken wil ik hier vergelijkend temperatuur meten.
Mijn aanname is dat de scope PCB in open lucht, dus zonder kast, voldoende koelt (convectie koeling). Als dan de temperatuur van de warmste onderdelen in de gesloten kast niet boven de temperatuur in open lucht uitkomt, is de koeling met de ventilator voldoende.
Met een MS6514 thermometer en een K-type thermokoppel heb ik de temperatuur van de koelvin op de warmste IC in verschillende situaties gemeten: open kast, enkel de metalen binnenkast en de kompleet gesloten kast. Met de Noctua fan in de metalen binnenkast wordt een temperatuurdaling van ongeveer 15°C bereikt vergeleken met een volledig open kast. Met de kunststof buitenkast geplaatst vermindert dit tot een paar graden. De temperatuur wordt stabiel. De Noctua fan heeft dus voldoende capaciteit om de DS2072A te koelen.

Met de Noctua fan ingebouwd en de DS2072A kast gesloten is het tijd om het eindresultaat te meten.
De inbouw van de Noctua ging overigens weer niet zonder aanpassing. De fan bevestigd met de bijgeleverde schroeven viel tegen. De ingebouwde dempers doen dan weinig en de fan is daardoor duidelijk hoorbaar. Met de verzonden gaten in de kast zijn voor de montage met de silicone pluggen tapse vulringetjes nodig, om te voorkomen dat de fan 'in de lucht' zweeft. De fan is bij deze montage duidelijk beter gedempt.
De eindmeting van de geluidsproductie met een gesloten kast is weer met dezelfde opstelling als met de losse fans gemeten. Op 30cm afstand onder een hoek van 45 gdn met de ECM8000 en ARTA software. Vergeleken wet de Noctua los lijkt de klank lager maar de signaalsterkte op een vergelijkbaar laag niveau.
Mijn subjectieve oordeel: op 1m afstand is de scope nu hoorbaar maar stil. De opstart piepjes zijn duidelijk luider. Een PC met fan op 2m afstand overstemd de DS2072A nu. Tot zover ben ik tevreden met de mod.
Tenslotte is de temperatuur van de uitgeblazen lucht gemeten. Deze komt niet boven de 36°C bij 27°C omgeving, een hele nette waarde.

Mijn conclusie van deze meetsessies aan de DS2072A:
- aanzienlijke geluidsreductie bij plaatsing van andere fan te bereiken
- kunststof buitenkast beperkt de geforceerde koeling aanzienlijk, mede door slecht afstemming qua luchtstroom op de metalen binnenkast
- keuze van stille fan wordt, door de kastbeperkingen, kritisch wat betreft de opgewekte luchtstroom
- raad af een fan met minder luchtstroom dan hier getest te plaatsen
- de Noctua NF-A6x25 fan is bij belasting zoals in de DS2072A een betere keus dan de Noiseblocker

Ik heb al een hele tijd geleden mijn fan vervangen voor een Noctua, maar ben nog niet tevreden.
De Rigol is nog steeds de grootste stoor factor.

Mijn volgende stap is om een mini buck convertor te gebruiken om de spanning naar beneden te schroeven, ipv een serie weerstand, die ook weer warm gaat worden. Ik wil tegelijkertijd de ADC van een koellichaam voorzien en dan eens kijken wat de temperatuur in de kast gaat doen

Volgende stap is om een temperatuur afhankelijke regeling te maken.

Heeft iemand dit al een keer gedaan en wil de ervaringen delen?

Ik heb in mijn Siglent (vergelijkbare situatie) een Sunon low noise maglev fan gebruikt, is stiller als de Noctua bij zelfde luchtverplaatsing.
(Alleen de grotere Noctua's zijn erg stil, de kleinere vallen wat tegen...)

Ik heb 2 diodes in serie gezet om de spanning wat te drukken.
(je kunt de fan dan continu laten draaien. Als je pas inschakelt als het heet wordt ben je te laat: je moet dat juist voorkomen)

Hi,

Yep het is lastig, mijn Rigol DS1104 heeft nu een weerstand in serie met de ventilator staan,
dit om het geluid te dempen en nog genoeg luchtverplaatsing over te houden.

Resultaat? variërend, hangt er vanaf hoelang de scoop aanstaat, nu is het geluid heel goed te verdragen, maar na een paar minuten aanstaan "huilt" hij irritant!

Hier onder een aantal foto's, hoe ik het een en ander heb omgebouwd.

Hier is de scoop uit elkaar gehaald met op de voorgrond de drie ventilatoren.
De linker ventilator is de originele.

.
Hier zijn de drie typen ventilatoren goed te zien.

.
De achterzijde van de scoop en links bovenaan is de positie van de ventilator te zien.
De opbouw is netjes, duidelijk geen China kwaliteit.

.
De electronica, ik kan niet anders zeggen dat het Prof ontworpen en gebouwd is.

.
De voeding, ook deze is goed gebouwd!

.
De eerste verandering die ik heb aangebracht (verwijderd), het middenstuk van het ventilator is hier verwijderd.

.
Ik had wat testen gedaan op een LAB voeding voor het geluid en de luchtdruk van de ventilatoren en besloten de originele ventilator te behouden met een serieweerstand.
Hiervoor had ik een nette positie nodig om deze weerstand te bevestigen, hier heb ik de bevestiging ’s gaten afgetekend.

.
Stukje tape aan de binnenzijde aangebracht om er voor te zorgen dat de bramen niet alle kanten opvliegen.

.
Kijk het werkt!

.
Twee vuurtorens aangebracht... als je goed kijk zie je dat ze ook met wat lijm zijn vastgezet.

.
Natuurlijk netjes afgewerkt, het moet natuurlijk ook goed passen in de kast.

.
Hier zit hij dan een 1-Watt 120Ω serie weerstand.

.
Nu is het klaar, het past zo allemaal netjes.

Resultaat
Het resultaat is dat het geluid als hij opgewarmd is, duidelijk minder is.
Maar na zeg vijf minuten vanuit koude toestand komt de ventilator samen met de ruimte waar de ventilator in zit in resonantie en daarom zeg ik dat hij dan "huilt".
Dat is natuurlijk het gevolg van de draaisnelheid van de ventilator en zijn resonanties samen met de opbouw van de behuizing.

Het jammere is, dat de twee andere ventilatoren gewoon te weinig luchtverplaatsing hebben, ook het model dat zelfs meer verbruikt dan de originele ventilator.
Er zijn misschien betere ventilatoren die passen, maar die heb ik nu niet beschikbaar.

Ventilator regeling
Dan nog even over de ventilator regeling voor b.v. de ventilator, een Buck regelaar gebruiken in een precisie instrument zoals deze scoop is een NoNO wat mij betreft.
Rigol heeft zijn uiterste best gedaan om de aanwezige SMPS onderdelen in deze scoop zo stil mogelijk te krijgen en uitgebreid getest om zeker te zijn dat je scoop zo ruisvrij mogelijk is.

Zelf er een SMPS bij prutsen is vragen om moeilijkheden.
Wil je regelen doe het dan "analoog" ook geen PWM voor de ventilator gebruiken, aardig wat ervaring heb ik hiermee dat dat stoort als de pest!

Conclusie
Ik kijk het nog even aan of ik nog meer aanpassingen ga doen, eerst de metingen aan de voeding afmaken.
Oja, het belangrijkste is natuurlijk, dat je scoop "koel" genoeg blijft bij variërende omgeving’ s temperaturen.

Groet,
Bram

Bram, ik begrijp je zorgen.

Ik was van plan de buck of toeren regeling in de kast van de voeding zelf in te bouwen en daardoor de extra afscherming te gebruiken. In die kast is genoeg plaats, en is blijkbaar afdoende om de schakelende voeding zelf al af te schermen.

Het volgende is niet belerend bedoeld:
Een toerenregeling voor een fan hoeft niet altijd een hf PWM te gebruiken. Gebruik je toch een PWM regeling voor een fan, die echt niet snel hoeft te reageren, kan je zelfs de PWM pulsen met o.a. een elco en een filter afvlakken zodat de fan een min of meer variabele gelijkspanning krijgt zonder de storende pulsjes. (Poor man DAC)

Ik ga het gewoon eens proberen, ofschoon ik niet alle meetspullen bezit zoals in deze post gebruikt zijn.

Hi Dbldutch,

Ik meet zeer veel, en weet ondertussen wel wat er allemaal stoor op breedbandige gevoelige apparatuur daar valt mijn scoop die ik hier laat zien ook onder.
Pak je scoop probe op de gevoeligste stand en sluit het draadje kort aan de tip geen tip klemmetje gebruiken het draadje strak langs de probe laten lopen.
Een stukje tape doet wonderen om dat tijdelijk even vast te zetten.

Ga nu met de probe langs allerlei meetapparatuur en kijk naar de storing op het scoopbeeld, zelfs het display van de scoop stoort als de pest.
Ik heb hier een Active Load van Korad, die met het groene display, super fel, dus ook veel stroom gebruikt voor de displays met daarbij zeer veel storing, wat een drama ding.

En zo kan ik er nog wel een paar opnoemen, mijn eigen Active Load, de dikke van 200-Watt heeft last van de PWM-regeling die de ventilator aanstuurt.
De ventilator zelf verspreid een flink storend veld zodat ik op de sense uitgang alstijs stoorpulsen heb staan, ondank dat het meetcircuit symmetrisch is uitgevoerd.

Dus de Ventilator zelf stoort en ook je bedrading naar je ventilator werkt vaak als antennes, hou daar rekening mee.
Maar voor de duidelijkheid ik wil je absoluut niet afhouden zelf kennis op te doen, het is zeer leerzaam stoorbronnen op te sporen en de storing daarna zo klein mogelijk te maken.
Ik heb dit vrij lang in de Audio/Video wereld gedaan en met zenders.

Het gaat soms om mm in de massa verbindingen als je vanaf zo'n 100MHz werkt, een Fet of transistor die snel schakelt komt ruim boven de 100MHZ uit.
Ik had een mooi regelende PWM gestuurde referentie oven, kreeg daarvan het aardpunt niet goed, dus toen maar besloten voor spanning of stroom referenties geen PWM meer te gebruiken in de ovens.
Daar heb ik wel een uitzondering op gemaakt, een bifilair gewikkelde oven, aangestuurd door een MOSfet waarvan ik de flanken "zacht" heb gemaakt.
Dat gaat goed door de in verhouding grote thermische massa.

Ik hoor/zie graag wat voor oplossing je hebt gekozen.

Groet,
Bram