Let je er wel op dat de airflow eigenlijk laminair moet zijn om een betrouwbare meting te krijgen met de anemometer? De lucht die uit een axiale fan komt, draait in een spiraalvorm, en de airflow aan de rand is veel hoger dan in het midden. Voor dit soort metingen wordt doorgaans een flink stuk buis tussen fan en anemometer geplaatst, eventueel met in die buis nog tussenschotjes die de flow laminair maken.
Je metingen geven natuurlijk wél al een heel goed idee van de proporties 
@rbeckers
Komt eraan.
@subsonik
Bedankt voor de opmerking. Mijn meting was soms even minder stabiel, kan inderdaad daar aan liggen. Ik ga op zoek naar een pijpje om de afstand te vergroten. Benieuwd hoeveel het uitmaakt.
De tweede eigenschap van de fans die ik hier vergelijk is het geproduceerde geluid. Ik gebruik hiervoor een ECM8000 microfoon en een AP192K interface. Van deze meetset heb ik het referentieniveau met behulp van een RS 33-2055 sound level meter bepaald. 0dB op de schaal van de Arta grafieken is 75dB akoestisch.
Helaas beschik ik niet over een akoestisch dode ruimte. Wat omgevingsgeluid en geluid van een stille meet-PC is dus inclusief (o.a. de 50HSz en 120Hz signalen).
De eerste grafiek is een meting van het omgevingsgeluid met wat ruis en brom signalen. Voor de meting van de fans gebruik ik weer een 33% open rooster als belasting. De microfoon is zo geplaatst, dat deze onder een hoek van 45grd op een afstand van 30cm van de fan staat.
De eerste gemeten fan is de GFLON. Wat opvalt in de grafiek is de uitgesproken pieken bij 280, 550 en 1200Hz boven -40dB (>35dB akoestisch). Bij de volgende, de Noctua, is naast een 440Hz piekje het geluid ruisachtig en van een lager niveau, onder -55dB (20dB akoestisch). De Noiseblocker, die daarna is gemeten, is ook stil, maar met een meer uitgesproken klank met 200, 350 en 1500Hz piekjes. Dit is een nano slit foil gelagerde fan, terwijl de Noctua een vloeistof lager heeft. De Noiseblocker heeft inmiddels een half jaar gebruikstijd (<200 uur) en wordt voor mij steeds hoorbaarder.
Tenslotte als laatste het grafiekje van de Tektonix fan ...
Hoewel de spec's van de Noctua en de Noiseblocker heel vergelijkbaar zijn, is in de geluidsmeting toch een duidelijk verschil zichtbaar. Aangezien de Noctua het wat onverwacht, zowel qua luchtstroom als geluid beter doet, wordt deze ingebouwd als vervanger.
rbeckers
Overleden
Mooie plaatjes.
Die TEK is minder. Een toerental regelen is toch niet lastig.
Vooral de topmerken laten, of lieten, hier stekken vallen.
miedema
Golden Member
Ha Markce,
Een degelijke aanpak.
Die dode ruimte is hier niet zo belangrijk denk ik. Zolang je zorgt dat je een flinke afstand van de wanden houdt (reflecties) is het wel OK. De ruimte gaat vooral opspelen bij lage frequenties, en die zijn bij een (kleine) fan eigenlijk niet aanwezig.
Natuurlijk moet het te meten geluid een stuk harder zijn dan het achtergrond geluid. Eventueel zou je een meting van het achtergrond geluid kunnen aftrekken van je fan meting. Maar dat werkt eigenlijk alleen goed bij lage frequenties.
Een verlengkabel voor de microfoon, zodat je de meet PC een stuk verder weg kunt zetten, scheelt een flinke slok op een borrel.
Wat je niet hebt meegenomen is een weging voor de gevoeligheid van het gehoor. Je oren zijn voor sommige frequenties (het midden gebied) veel gevoeliger dan voor andere frequenties.
De heren Fletcher en Munson hebben dat lang geleden al vastgesteld, en dat in mooie curven laten zien:
(grafiek van internet geplukt)
Verticaal staat de geluidsdruk in dB SPL. De punten op 1 curve klinken voor een mens even hard. Dus als je naar de onderste curve (10 Phon) kijkt, kun je een toon van 5kHz met een luidheid van 3dB SPL al horen. Maar een toon van 100Hz moet een sterkte van 30dB SPL hebben om even luid te klinken!
Dus geluid in het gebied van 500Hz....5kHz zul je als veel luider ervaren dan geluiden met frequenties daar onder of boven. Omdat je die frequenties luider hoort ervaar je ze ook als irritanter.
Geluidsdruk meters hebben daarom een filtercurve die dat gedrag van het gehoor meeneemt: de "A" weging.
Jouw RS 33-2055 sound level meter heeft die A weging ook. Zo'n A gewogen meting levert dus een getalletje op dat beter aansluit bij je subjectieve luidheidsgevoel.
ARTA kan A gewogen octaafband SPL metingen doen.
Met deze kennis naar je (ongewogen) metingen kijkend is het duidelijk waarom de GFLON luider klinkt. hij produceert niet alleen meer decibels, maar heeft ook een piek in dat gevoelige gebied.
En ook de Noiseblocker zal luider klinken dan z'n ongewogen dB getalletje doet vermoeden, ook die heeft een flinke piek bij 1...2kHz.
Overigens, het is mijn ervaring bij mijn Rigol DSA815 dat de meeste herrie niet van de fan komt, maar van het aerodynamisch ongunstige pad dat de lucht door de kast moet afleggen, langs scherpe hoeken etc. Buiten de kast is dezelfde fan bijna stil.
Die herrie is dus evenredig met de hoeveelheid lucht die door de kast loopt, en daar is, zonder re-design van het inwendige, weinig aan te doen....
groet, Gertjan.
Hoewel jouw gekozen alternatief, de Noctua, duidelijk stiller is als de GLOFN, is de lucht verplaatsing wel lager nl. 16.2 vs 12.9 wat 20% minder van de originele set-up.
Aan het begin van je verhaal vertel je dat "de fan een kritisch onderdeel van de scope geworden". Wat is echter mis is een temperatuur meting in de scope om te zien wat het verlies aan lucht verplaatsing aan temperatuur stijging oplevert.
Je hebt nu voornamelijk naar de geluidsproductie gekeken en een andere fan levert daar duidelijk een positieve bijdrage aan, maar dit gaat wel ten koste van 20% van de airflow. Die mindere airflow levert wel hogere temperaturen op.
@rbeckers
Bij de grote merken telde het bijgeluid duidelijk minder dan prestaties en duurzaamheid. Er is wel wat veranderd. Als de bv. kijkt hoe R&S (Hameg) koeling aanpakt.
@Miedema
Bedankt voor je zeer uitgebreide toelichting.
Ik heb bewust de rauwe grafiekjes geplaatst, dat is voor mij het duidelijkst om te beginnen, ook al om mijn meetproces te checken. De interpretatie is dan tweede stap.
Overigens zijn alle geluidsmetingen buiten de scope gedaan, enkel met een kunstbelasting (roostertje).
@flash2b
Helemaal gelijk, maar ik ben nog niet klaar. Ik had al een opmerking dat die 20% waarschijnlijk geen bezwaar was, aangezien Rigol in de DS2000 gewoon dezelfde fan plaatst als in de oude DS1000 serie. Aangezien ik nu voor de 2e keer de modificatie doe, zijn wat zekerheden niet verkeerd.
Temperatuur staat dus nog op de rol, daar schrijf ik nog een stukje over als ik de info op orde heb.
Heb je ook geprobeerd om de GLOFN op een lager toerental (eventueel te meten met een optische toerental meter) te laten draaien zodat de lucht verplaatsing hetzelfde is als de Noctua en dan te bepalen wat de geluidproductie is ?
Ik heb voor dit soort testjes een setje Environment Meters, dus een Anemometer, dBA meter, (dual) Temp meter en een Optical Tachometer.
Volgens mij ben je iets soortgelijks van plan.
Die GFLON heeft nog een paar andere problemen:
- Hij trilt veel meer dan de andere fan's.
- De MTBF is niet gespecificeerd
- Hij wordt warm
Eerlijk gezegt verwacht ik geen hele grote verbetering met een teruggeschroefde GFLON, gezien het verschil in geluid met de Noctua fan.
Inmiddels gemeten, de GFLON met -20% luchtstroom met belasting (30% open):
Zoals je hebt gezien, beschik ik over de nodige meetapparaten. Bijna alle metingen zijn ook gedaan, nu vooral nog meetdata verwerken.
rbeckers
Overleden
@markce
De U8031A wordt nog steeds gemaakt. De ventilator draait altijd met dezelfde snelheid. Keysight zou toch gemakkelijk een beter toerental afhankelijk van temperatuur kunnen maken.
Dit vind ik gewoon dom. Ergens in het ontwerp traject heeft iemand dit ontwerp goed gekeurd met o.a. als gevolg dat ik twijfels heb over de firma Keysight.
Oude spullen van HP/Agilent zijn minder van belang. Andere tijden, andere prioriteiten.
R&S/Hameg scoort veel beter op dit punt. Maar ook Rigol en anderen zijn beter aan het worden.
miedema
Golden Member
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.
miedema
Golden Member
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 (26%)]
Arco
Special Member
Arco - "Simplicity is a prerequisite for reliability" - hard-, firm-, en software ontwikkeling: www.arcovox.com
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.
miedema
Golden Member
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 (13%)]
miedema
Golden Member
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.
miedema
Golden Member
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
blackdog
Golden Member
Daar de mens het noodzakelijke niet kan volbrengen, streeft hij naar het overbodige (Goethe)
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 (14%)]