Contrôleur de ventilateur 12 V : ralentir de moitié, c'est quinze décibels de moins

Un ventilateur de rig souffle à fond par défaut, et ce défaut n’a été choisi par personne. La spécification Intel qui régit les ventilateurs à quatre fils l’écrit noir sur blanc : « If no control signal is present the fan shall operate at maximum RPM. » Pas de consigne, vitesse maximale. Le petit boîtier qui traîne au fond du tiroir sert à retirer ce défaut.

Ce qu’il rapporte se chiffre. Diviser le régime par deux retire la moitié du débit d’air et quinze décibels : l’échange penche franchement d’un côté.

Deux façons de ralentir, une seule qui tient en bas

La première baisse la tension. On sert 7 V au lieu de 12 à un ventilateur trois fils, l’hélice ralentit. Le procédé bute sur une limite dure, et cette limite est écrite sur les fiches. Arctic donne 3,9 V de tension de démarrage à son P12. En dessous, l’hélice ne part pas ; une fois calée, elle ne repart qu’en remontant bien au-dessus, pendant que le contrôleur continue d’afficher sa consigne.

La seconde laisse les 12 V tranquilles. Un quatrième fil porte un signal carré à 25 kHz, et c’est le rapport entre son temps haut et son temps bas qui dit au ventilateur quelle fraction de sa vitesse maximale tenir. L’électronique du réglage se trouve dans le moyeu du ventilateur, pas dans le contrôleur. Celui-ci n’envoie qu’une instruction.

Le document qui fixe tout ça n’a pas bougé depuis vingt ans : 4-Wire Pulse Width Modulation (PWM) Controlled Fans Specification, révision 1.3, septembre 2005. Tout ventilateur 12 V à quatre broches vendu aujourd’hui s’y conforme.

Les fabricants descendent d’ailleurs bien plus bas que le plancher imposé. Le NF-A12x25 de Noctua tient 450 tr/min à 20 % de rapport cyclique, soit 22 % de ses 2 000 tours ; l’Arctic P12 accepte 200 tr/min et s’arrête franchement sous 5 %. En baissant la tension, on n’atteint jamais ces régimes.

La fréquence n’a rien d’arbitraire. Une oreille jeune et saine monte jusqu’à 20 000 Hz environ, et pas au-delà ; hacher à 25 000 place le découpage juste au-dessus de ce plafond. Les modules bon marché qui hachent l’alimentation à quelques centaines de hertz font l’inverse, et ce qu’on entend alors ne vient pas des pales.

Le brochage se lit à la couleur. Il ne change pas d’une marque à l’autre.

Deux impulsions par tour, c’est le détail qui fausse les relevés. Un logiciel qui en compte une affiche le double de la vitesse réelle ; un ventilateur à 1 800 tr/min lui en envoie soixante par seconde. Devant un régime affiché qui n’a pas de sens, chercher le facteur deux.

Ce que la vitesse enlève au bruit

Le bruit d’un ventilateur suit à peu près la puissance cinquième de sa vitesse de rotation. La relation s’écrit et se calcule.

dB₁ = dB₂ + 50 log₁₀ (tr/min₁ ÷ tr/min₂)

Le débit, lui, ne suit que la puissance première. Tout l’intérêt de la manœuvre tient dans cet écart d’exposants : retirer 20 % du régime retire 20 % de l’air et 5 décibels. Le tableau ci-dessous est celui des lois de ventilateur. Il s’arrête à la moitié du régime.

Une formule d’ingénierie appliquée à un ventilateur de boîtier, ça se vérifie. Noctua publie son NF-A12x25 dans deux états : nu, et avec l’adaptateur qui plafonne le régime. Le fabricant n’a pas écrit les lois de similitude. Ses chiffres sortent de son propre banc. Précision qui a son importance : cet adaptateur travaille sur la tension, la méthode qu’on vient de critiquer. La loi s’en moque. Elle ne connaît que le régime, pas ce qui l’a fait descendre.

Quinze pour cent de régime en moins. Le débit et la pression calculés tombent à moins de 3 % des valeurs du fabricant, le bruit calculé à trois dixièmes de décibel près. Le débit descend comme la vitesse, la pression comme son carré, le bruit comme sa puissance cinquième. Trois exposants, et le rig se règle sans sonomètre.

La pression statique limite la manœuvre. On l’oublie parce qu’elle ne s’entend pas. Souffler dans une pièce ne demande presque rien. Traverser un radiateur, un filtre encrassé ou une carte graphique à trois ventilateurs collée contre sa voisine en demande beaucoup, et c’est la grandeur qui s’effondre le plus vite. Ramenez une hélice à la moitié de son régime, elle a perdu les trois quarts de sa pression.

Le degré coûte plus cher que le ventilateur

La température, elle, se paie en watts. Le montant se relève. Braiins a mesuré des machines de la série Antminer S19 à fréquence et tension figées, 550 MHz et 13,5 V, en faisant varier la seule température des cartes de hachage, puissance relevée à la prise et non estimée par le firmware. Le hashrate ne bouge pas, la consommation si : « power consumption starts at 2.5kW in the 20oC and reaches 3.55kW in the 75oC range ». Rapporté aux 104 TH/s d’un S19j Pro d’origine, ça fait passer l’efficacité de 24 à 34 J/TH.

Un kilowatt d’écart pour le même calcul. En moyenne sur la plage mesurée, chaque degré de carte de hachage vaut donc 19 W, soit 166 kWh sur une année de fonctionnement continu, soit 32 € au tarif bleu professionnel, 0,1949 € le kWh TTC au 1^er août 2026.

Les ventilateurs, eux, ne pèsent rien. Un NF-A12x25 tire 1,68 W au plus, à plein régime. Dix de ces ventilateurs tournant sans relâche pendant un an consomment 147 kWh, soit 29 € : moins qu’un seul degré de trop sur une seule machine. Économiser le courant des ventilateurs n’a donc aucun sens. Le contrôleur ne sert pas à ça.

Il sert à trouver le point où la température reste basse sans que la pièce devienne invivable, et ce point n’est jamais 100 %. Une RTX 4090 est donnée pour 90 °C au maximum ; la maintenir vingt degrés en dessous n’exige pas que les hélices hurlent, seulement qu’elles ne s’arrêtent pas de tourner quand la charge tombe. Cette marge-là se règle, et elle se règle une fois.

Sur un rig GPU, le réglage vit dans le logiciel

Les ventilateurs d’une carte graphique n’ont pas besoin d’un boîtier : ils obéissent déjà à la carte, qui obéit au pilote. Sous Hive OS, la fonction Autofan prend une température cible et une vitesse plancher, puis tient la première sans descendre sous la seconde. Elle s’appuie sur nvidia-settings, où GPUFanControlState passé à 1 rend la main et GPUTargetFanSpeed fixe le pourcentage voulu, ventilateur par ventilateur.

La vitesse plancher est le réglage que tout le monde rate. Sans elle, une courbe agressive coupe les hélices dès que la température descend, la carte réchauffe, les hélices repartent en trombe, et le rig passe sa nuit à souffler par à-coups. À niveau moyen égal, un régime constant s’entend moins qu’une alternance.

Le boîtier matériel reprend son utilité pour tout ce qui n’appartient à aucune carte : les ventilateurs de brassage plantés dans le cadre, l’extraction vers l’extérieur, la turbine qui pousse l’air froid sous les risers et les cartes déportées. Ceux-là ne figurent dans aucun pilote. Ils tournent à fond ou ne tournent pas. Le choix des composants du rig décide donc du bruit final bien plus sûrement que la marque des cartes.

Sur une machine à air, il vit dans le firmware

Un ASIC ne se pilote pas par l’extérieur, et son constructeur le dit sans détour. Bitmain, sur la panne de hashrate nul : « When the fan is unable to function properly, it will cut off all the power to hashboards, and the miner will become zero hashrate. When the miner is restart or turned on, it will check on the functionality of the fan, if the fan is broken, the miner will not be activated. » La machine surveille le régime de ses hélices, coupe l’alimentation des cartes de hachage dès qu’il sort des clous, et refuse de redémarrer tant qu’il n’est pas revenu. Poser un rhéostat entre la carte de contrôle et ses hélices, c’est déclencher la panne qu’on cherchait à éviter.

Le connecteur ne rattrape pas l’affaire. Il ressemble à celui d’un boîtier de PC, mais Bitmain publie son brochage dans l’ordre inverse d’Intel : commande, mesure de vitesse, alimentation, masse. Le tableau de couleurs vu plus haut n’a pas cours ici.

Le réglage passe donc par le firmware. Braiins OS+ offre trois modes de refroidissement, automatique, manuel et immersion, et trois seuils dans le mode automatique : une température cible que les ventilateurs cherchent à tenir, une température haute qui déclenche le bridage, une température dangereuse qui « will stop mining. This is useful if there is a cooling failure ». L’éditeur conseille dix degrés entre chacune, par exemple 60, 70 et 80. Le mode automatique accepte aussi un plancher et un plafond de vitesse, ce qui est la seule façon propre de brider le vacarme d’une machine SHA-256 sans la mettre en danger.

Ce bridage a ses limites, et Bitmain donne les chiffres qui les fixent. Les séries 17 et 19 tournent avec des ventilateurs quatre fils au format 12038, soit 120 sur 120 sur 38 millimètres, à 6 000 tr/min pour 315 CFM. Un Antminer S21 dissipe 3 500 W par ce genre d’hélice. Ce qu’une hélice de ce gabarit coûte en bruit se lit sur n’importe quel catalogue industriel : le San Ace 9GV1212P1J01 de Sanyo Denki, 120 par 38 lui aussi, sort 64 dB(A) et consomme 36 W à 6 400 tr/min, contre 22,6 dB(A) et 1,68 W pour le Noctua de tout à l’heure. Vingt fois la puissance. Quarante décibels de plus. Le ramener à 3 200 tr/min lui retirerait les quinze décibels de la table, mais aussi la moitié de son air et les trois quarts de sa pression, sur une machine qui n’a pas cette marge. Ce qui se règle vraiment, c’est le local et la distance : ça relève de l’installation elle-même.

Ce qu’on achète

Les étiquettes changent d’un vendeur à l’autre. Contrôleur, régulateur de vitesse, variateur, rhéobus : quatre mots pour la même fonction, et aucun ne dit comment la pièce pilote. Ce qui le dit, c’est le nombre de broches en sortie.

Quatre familles se partagent le rayon. Elles ne visent pas le même montage.

De la première ligne à la dernière, le prix est multiplié par sept et demi. Ce qu’il achète, ce sont des voies séparées. Un répartiteur impose la même vitesse à tout le monde : la carte la plus chaude décide pour les autres, et les autres soufflent pour rien. Sur six ventilateurs de cadre alignés dans le même flux, ça n’a aucune importance. Sur deux zones qui ne chauffent pas ensemble, un cadre au sol et une extraction en hauteur, ça en a.

Trois points se vérifient avant de commander.

• Le mode de pilotage. Une sortie à quatre broches donne une consigne ; une sortie à deux ou trois broches hache la tension. La seconde coûte les bas régimes, puisque le moteur cale avant d’y arriver.

• Le courant par voie. Une hélice de boîtier reste modeste, 0,10 A pour l’Arctic P12 et 0,14 A au maximum pour le Noctua, mais la spécification autorise jusqu’à 1,5 A en régime établi et une pointe de 2,2 A pendant une seconde au démarrage. Un répartiteur donné pour 4,5 A en tout tient dix hélices de boîtier et pas trois turbines industrielles. Et dix moteurs qui démarrent ensemble sur une prise SATA, c’est le mode de panne déjà connu sur l’alimentation du rig : la prise chauffe, puis elle coule.

• Le plancher de vitesse. Sous le rapport cyclique minimal, la spécification autorise trois comportements : rester au régime plancher, s’arrêter net à 0 %, ou caler quand le couple ne suffit plus. Un ventilateur calé ne prévient personne. Un plancher réglable supprime la question.

Le reste tient au montage. Des vis métal dans un cadre en aluminium transmettent la vibration à tout le châssis, et les silentblocs qui l’amortissent sont livrés dans le sachet de la plupart des ventilateurs de marque. Un filtre encrassé, lui, produit le même effondrement de pression qu’une baisse de régime, sans rien retirer au bruit.

Sur un rig, un seul bouton agit à la fois sur la température et sur le vacarme, et c’est celui-là. Il se règle une fois, en connaissant les trois exposants : un pour l’air, deux pour la pression, cinq pour les décibels. La suite se lit sur les compteurs de température du rig lui-même, et sur la tête des voisins.