System chłodzony jonami dla twojego serwera gier Raspberry Pi!: 9 kroków (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:28

Cześć Twórcy!

Jakiś czas temu dostałem Raspberry Pi, ale tak naprawdę nie wiedziałem, co z nim zrobić. Ostatnio Minecraft powrócił do popularności, więc postanowiłem skonfigurować serwer Minecraft dla mnie i moich znajomych, aby cieszyć się nim.

No i okazało się, że to ja:/. W każdym razie, teraz potrzebuję całkiem poważnego coolera, który może schłodzić serwer…

Więc w tym Instruktażu pokażę ci, jak zrobić całkiem niezły. Będzie zawierał pętlę chłodzoną wodą, bez ruchomych części, ponieważ chłodnica będzie chłodzona opcjonalnym wentylatorem jonowym. Teraz przyznam, że w równym stopniu skupiłem się na designie, co na funkcjonalności. Aby zainstalować sam serwer, istnieje wiele samouczków online. Śledziłem ten film. Jeśli chcesz umożliwić innym grę, musisz także przekierować swój router, istnieje wiele informacji na ten temat online. W każdym razie zacznijmy robić z chłodniejszym systemem!

Kieszonkowe dzieci

0,7 mm blacha miedziana lub aluminiowa

4 mm i

Rury miedziane, mosiężne lub aluminiowe 6 mm¨

Filament do druku 3D (i drukarka!)

Niektóre druty miedziane o grubości 22 mm

Wysokonapięciowy transformator prądu przemiennego (można go znaleźć na różnych stronach internetowych, prosimy o ostrożne obchodzenie się!)

2x adaptery ścienne 5 V (jeden ze złączem micro USB, drugi z gołymi przewodami)

4x adaptery obudowy płyty głównej.

Klej (najlepiej silikon)

Pasta termiczna

Lutownica z lutownicą

Szablony

I czekaj! Zapomniałem Raspberry Pi!!

Krok 1: Wybór materiałów

Zanim przystąpimy do jego tworzenia, musiałem znaleźć materiał budowlany o odpowiednich właściwościach, którym okazała się miedź. Ma podobne właściwości cieplne do srebra, które jest metalem najlepiej przewodzącym ciepło. Jest to ważne, ponieważ chcemy przenieść ciepło z procesora i innych układów scalonych do cieczy, a następnie skutecznie wynieść je w powietrze. Miedź jest dość droga, jednak była kluczowa dla tego projektu. Jeśli chcesz znaleźć alternatywę, aluminium byłoby jedną z nich, ponieważ również dobrze przewodzi ciepło. Ten arkusz miedzi o grubości 0,7 mm kosztował mnie około 30 USD, ale aluminium byłoby znacznie tańsze. Zrobię moduły bloku chłodzącego z arkusza i połączę różne moduły za pomocą 4 mm rurek mosiężnych i miedzianych, ale oczywiście równie dobrze można do tego celu użyć rurek aluminiowych lub plastikowych.

Będziesz także potrzebował kleju do połączenia wszystkich części. Moim bezpośrednim wyborem było po prostu zlutować wszystko razem. Jednak w tym przypadku właściwości cieplne miedzi działają na niekorzyść mnie, ponieważ jak tylko chciałem zlutować ze sobą części, wszystkie połączenia obok niej zaczęły się topić. Poszukałem więc innych alternatyw, więcej o tym w „szybkich” notatkach poniżej.

Krok 2: Kilka szybkich notatek

Jako alternatywę dla lutowania wypróbowałem 5-minutową szybką żywicę epoksydową, syntetyczną mieszankę metali i klej CA (super klej). Epoksyd tak naprawdę się nie wiązał, syntetyczny metal nigdy nie utwardził się, a super klej wydawał się działać dobrze i pokazał swoją wadę dopiero po kilku tygodniach, kiedy miedź zaczęła korodować, a klej kruszył się, aż do upadku. Zaschnięty klej jakoś reagował, nie jestem pewien, czy to woda, aluminium, czy soda oczyszczona, której użyłem jako aktywator, powoduje to, chociaż to samo stało się przy miedzi. W rezultacie, gdy klej zaczął się kruszyć, cała woda wyciekła. Jeśli ktoś zna odpowiedź na to, co to spowodowało, chciałbym wiedzieć. W końcu musiałem rozebrać system i wszystko zmontować z silikonem. Mam nadzieję, że to w końcu zadziała, bo silikon jest znacznie mniej reaktywny (ale czas pokaże).

Większość materiału filmowego nigdy nie została ponownie nagrana, więc dla twojej wiadomości, na wszystkich zdjęciach, które widzisz, jak nakładam super klej, powinieneś zamiast tego użyć silikonu.

Inną uwagą jest to, że chociaż stwierdzam powyżej, że użyłem blachy miedzianej, użyłem aluminium do bloku chłodnicy. Jest znacznie większy i mniej się nagrzewa, więc tańsze aluminium będzie działać dobrze.

Jeśli chodzi o transformatory, próbowałem użyć neonowego transformatora za 15 USD, ale niestety nie udało mi się go uruchomić. To, co zadziałało, to tanie transformatory podwyższające o wartości 3 dolców lub tak tanie. Większość z nich, takich jak ta, ma napięcie robocze od 3,6 do 6 woltów, co jest idealne dla naszej aplikacji. Napięcie wyjściowe wynosi około 400 000 woltów, dlatego należy zachować ostrożność podczas obsługi i nie zbliżać się do niego zbyt blisko podczas pracy. Ponadto, podczas obsługi po pracy, proszę rozładować transformator przez zwarcie przewodów wyjściowych za pomocą śrubokręta lub czegoś podobnego.

Krok 3: Cięcie i zginanie arkuszy oraz uszczelnianie bloków

Zacząłem od zaprojektowania chłodniejszych bloków. Możesz znaleźć szablony projektów do wszystkiego, zarówno bloków, jak i wymiarów rur, jako załączniki. Konstrukcje te są przeznaczone dla Raspberry Pi 3 model B, ale myślę, że powinny być również kompatybilne z B+, ponieważ oba różnią się jedynie podniesioną metalową obudową procesora pod względem kształtu (przynajmniej w przypadku części, na których nam zależy). Jeśli chcesz to zrobić dla nowego Raspberry Pi 4, musisz samodzielnie zaprojektować system, ale nie martw się, to nie jest takie trudne.

W każdym razie wydrukowałem szablony i przykleiłem je do miedzi i aluminium taśmą dwustronną. Wszystkie części wycinam metalowymi nożyczkami. Oczywiście można również użyć narzędzia Dremel, ale uważam, że nożyczki są znacznie szybszą metodą (także mniej hałaśliwą!). Potem wygiąłem boki. Użyłem do tego imadła, ale unikałem szczypiec z igłami, a zamiast tego użyłem pary szczypiec płaskich (tak naprawdę nie znam ich nazwy), gdzie imadło nie było opłacalne. W ten sposób zagięcia będą prostsze i bardziej zdefiniowane. Po wykonaniu wszystkich zagięć szablon usunąłem.

Wewnątrz bloków chłodnicy zabezpieczyłem kilka kawałków metalu, pod kątem do góry (gdy są zamontowane na miejscu). Ta teoria jest taka, że zimna woda wpłynie bokami i „utknie” w metalowych półkach, ochłodzi procesor, a następnie uniesie się i wyjdzie przez górną rurę, chociaż tak naprawdę nie wiem jak przeanalizować, czy to faktycznie działa. Prawdopodobnie potrzebowałbym kamery termowizyjnej, aby sprawdzić, czy teoretyczna ścieżka ciepłej wody rzeczywiście jest taka sama w praktyce.

Jeśli chodzi o obszar odprowadzania ciepła bloku radiatora, chciałem go wygiąć w sposób falisty, aby zmaksymalizować jego powierzchnię. Próbowałem strzelać i skręcać, ale okazało się to katastrofą, ponieważ co najmniej połowa zakrętów pękła. Próbowałem skleić wszystkie kawałki razem z CA, ale jak wszyscy wiemy, to również nie powiodło się. Z silikonem zadziałało dobrze, ale gdybym miał to zrobić jeszcze raz, użyłbym czegoś w rodzaju grubszej folii, a zagięcia zrobiłbym też w drugą stronę, aby ciepła woda mogła łatwiej płynąć w kanałach.

Następnie po wykonaniu wszystkich zagięć uszczelniłem wszystkie szczeliny silikonem od wewnątrz.

Zrobiłem też kratkę z 8 kawałków aluminium. Do połączenia ich ze sobą zastosowałem technikę blokowania, wraz z silikonem. Nie jestem pewien, dlaczego zdecydowałem się to zrobić, myślę, że pomyślałem, że w ten sposób ciepła woda spływająca z boku nie opadnie do rur wlotowych, ale tonąca zimna woda z góry tak. Z perspektywy czasu pomysł wydaje się co najmniej dość naciągany.

Krok 4: Drukowanie podstawki i kilka złych decyzji…

Wydrukowałem w 3D stojak, zarówno dla Pi, jak i bloku chłodnicy. Zmontowałem wszystkie części, które można znaleźć jako załączniki STL. Pomogło mi to w cięciu i gięciu rurek, chociaż nie będzie to dla Ciebie konieczne, ponieważ dostarczyłem również szablon do gięcia. Pomalowałem go sprayem na srebrno, ale to była najgłupsza decyzja. Widzisz, pomimo ładnego wyglądu, nie jest to naprawdę praktyczne, ponieważ zawiera proszek metalowy. To sprawia, że farba jest nieco przewodząca, co jest złe, jeśli chcesz użyć jej jako stojaka na elektronikę wysokiego napięcia (krótko mówiąc, zaczął pachnieć spalonym plastikiem). Musiałem wydrukować kolejny uchwyt na miedziane szpilki wentylatora jonowego, który choć jest wydrukowany w kolorze srebrnym, nie przewodzi prądu. Przejdźmy teraz do rurek.

Krok 5: Cięcie i gięcie oraz łączenie rur

Odcinki rury przycinam trochę dłużej niż potrzeba, na wszelki wypadek. Jeśli chodzi o gięcie, możesz oczywiście użyć narzędzia do gięcia rur, ale ponieważ go nie mam, skorzystałem z darmowej metody. Wziąłem kawałek tektury, przykleiłem go do jednego końca i napełniłem tubę piaskiem. Piasek wyrównuje naprężenia i minimalizuje zagniecenia w metalu. Do gięcia najłatwiej jest użyć czegoś takiego jak wieszak na ubrania lub karnisz. Upewniłem się, że cały czas sprawdzam, czy wszystko będzie pasować, a także poskładałem niektóre elementy po drodze. Jako odniesienie możesz użyć załączonego szablonu.

Wykonałem kilka niezbędnych cięć za pomocą narzędzia wielofunkcyjnego. Tam, gdzie rury będą łączyć się po obu stronach z blokami chłodnic, połowa rury została usunięta. Do połączenia tych rur użyłem silikonu. Teraz początkowo miałem mieć 3 fajniejsze bloki, ale postanowiłem nie zawracać sobie głowy tym na pamięć, ponieważ był z tyłu, a wyjęcie Raspberry Pi byłoby trudne, gdyby było ściśnięte z obu stron. Poza tym głównym generatorem ciepła jest procesor (choć tak naprawdę nie wiem, dlaczego procesor Ethernet miałby potrzebować chłodzenia, może dlatego, że wygląda tak fajnie?). Skończyło się na tym, że po prostu przykleiłem radiator z tyłu i zakryłem otwory chłodnicy metalowymi płytkami.

Wykonałem również dwa otwory 6mm w górnej części bloku chłodnicy i zabezpieczyłem dwie odcinki rury 6mm. Będą one działały jako rury napełniające i spustowe, ale również zmniejszą ciśnienie, gdy woda się nagrzeje.

Na koniec zabezpieczyłem górną część chłodnicy silikonem.

Krok 6: System nabiera kształtu…

Chwilowo zamontowałem Raspberry Pi, aby mieć pewność, że wszystko jest wyrównane. Do połączenia niektórych rur użyłem lutowania, chociaż reszta została wykonana z silikonu i utrzymywałem części na miejscu, dopóki klej nie wyschnie. Zabezpieczając wszystko, uważaj, aby nie nałożyć silikonu na tylną stronę bloków chłodnicy (która połączy się z układami scalonymi), a także na jakiekolwiek rury.

Gdy wszystko wyschło, chciałem sprawdzić, czy system jest wodoodporny. Można to zrobić zanurzając wszystko pod wodą, na przykład w wiadrze (oczywiście po usunięciu Raspberry Pi). Za pomocą słomki wdmuchałem powietrze do jednej z rur spustowych, a drugą zablokowałem kciukiem. Tam, gdzie pojawiają się bąbelki, jest dziura i tam nałożyłem więcej silikonu. Powtarzano to, aż nie było więcej bąbelków.

Dla dodatkowej ochrony nałożyłem przezroczysty lakier do paznokci na Raspberry i na wszystkie jego składniki, aby działał jako hydroizolacja.

Krok 7: Opowieść o fanach jonów

Z pewnością istnieją lepsze i szybsze metody wykonania wentylatora jonowego, najłatwiej jest po prostu wziąć dwa kawałki metalowej siatki i podłączyć do obu kilka tysięcy woltów źródła wysokiego napięcia. Jony wyjdą z siatki połączonej z dodatnim drutem i polecą w kierunku ujemnie naładowanej siatki, aż w końcu wyjdą przez nią i będą dalej lecieć, dając nam w ten sposób lekki wiatr (trzecie prawo Newtona). Takie podejście zaoszczędziłoby mi wiele godzin później, ale nadal uważam, że moje własne podejście (styl Makezine) jest fajne (zobacz, co tam zrobiłem, ze słowem „cool”? Nieważne).

Zacząłem od pocięcia 85x5mm odcinków mosiężnej rury 6mm na siatkę ujemną. Pogrupowałem je razem, 7 na 7, w kształcie plastra miodu. Użyłem taśmy aluminiowej, aby połączyć je ze sobą, podczas mocowania ich na miejscu. Tutaj nie mogłem uciec od lutowania, ponieważ jest to jedyna metoda, jaką miałem, która mogła łączyć elementy, a także przewodzić prąd. Więc za każdym razem, gdy lutowałem większe kawałki (choć nie te w Minecrafcie), musiałem wszystko skleić taśmą, aby nic się nie rozpadło. Użyłem palnika butanowego zamiast żelazka, aby połączyć te sześciokąty ze sobą, a także dodałem kilka mniejszych kawałków, aby uzyskać odpowiedni kształt. Podłączyłem drut i wyszlifowałem stronę zwróconą do dodatniej siatki na płasko, ponieważ wszystkie rury powinny być jednakowo oddalone od dodatniej siatki.

Mówiąc o pozytywnej siatce, równie trudno było to zrobić. Wydrukowałem siatkę, którą można znaleźć jako załącznik. Odciąłem 85 sztuk z nieizolowanego drutu miedzianego o grubości 22 mm o równej długości. Aby zapobiec stopieniu się wydruku, zlutowałem wszystko, gdy plastik był pod wodą. Każdy z 85 pinów (nazwijmy je „sondami”, brzmi znacznie fajniej) był wciskany przez otwory, a sondy były podłączane od góry dłuższymi odcinkami drutu. Te z kolei zostały przylutowane do przewodu, który później połączy się z transformatorem. Podczas lutowania upewnij się, że wszystkie sondy trzymają się równo, użyłem kawałka plastiku, żeby to sprawdzić. Im dokładniejsze, tym lepiej! Na każdą z sond nałożyłem kroplę kleju, aby przymocować je do wydruku.

Przed zabezpieczeniem dwóch siatek klejem przetestowałem wentylator z moim zasilaczem i transformatorem. System nie powinien się wyginać, ale powinien wytworzyć rozsądny strumień powietrza przez ujemną siatkę (jeśli czujesz to po stronie dodatniej, być może podłączyłeś przewody wyjściowe transformatora na odwrót). Znalezienie tego miejsca może być trudne, ale kiedy już go zdobędziesz, przymocuj mosiężne rury do plastiku za pomocą kleju.

Krok 8: Prace elektryczne i konfiguracja wszystkiego

Przymocowałem wentylator jonowy do góry silikonem, upewniając się, że jego metalowe części są daleko od reszty systemu. Przymocowałem również transformator wysokiego napięcia z tyłu silikonem i podłączyłem odpowiednie przewody wyjściowe do przewodów miedzianych z siatki dodatniej i ujemnej, upewniając się, że jest między nimi odpowiednia odległość (ostatnią rzeczą, której chcę, jest wyładowanie łukowe). Następnie wziąłem zasilacz z gołymi przewodami i połączyłem przewody z wejściowymi transformatora. Pamiętaj, aby dodać izolację.

Następnie dodałem pastę termiczną z tyłu bloków chłodnic i zamontowałem Raspberry z 4 wypustkami płyty głównej.

Za pomocą pipety dodałem wodę do systemu i upewniłem się, że system wstrząsnął (ostatnią rzeczą, jakiej potrzebujemy, jest pęcherzyk powietrza uwięziony w jednym z bloków chłodzących). Kiedy prawie się napełnił, lekko przechyliłem układ, aby pozbyć się powietrza uwięzionego między żebrami chłodnicy.

W końcu jest skończony!

Krok 9: Koniec

Po tym wszystkim, Ion Cooler jest wreszcie gotowy! Podłączyłem złącze Ethernet, Power i Fan i włączyłem wszystko. Teraz widać, że system nie jest doskonały. Żeberka chłodnicy są pokryte silikonem w równym stopniu co nie, więc kwestionuję jego funkcjonalność. Chociaż większość ciepła i tak rozprasza się przez rury i bloki chłodzące. Powiedziałbym, że Ion Fan jest lepszy niż nic, ale nie tak dobry jak mechaniczny. Chociaż masz wadę hałasu i życia. Mój pomiar zużycia energii osiągnął wartość 0,52 A przy 5 V DC. Chociaż napięcie wyjściowe jest znacznie wyższe, może potencjalnie cię skrzywdzić, więc bądź ostrożny!

Naprawdę smutne jest to, że kiedy zbudowałem go dla mnie i moich przyjaciół, aby się cieszyć, teraz zmęczyli się graniem w Minecrafta….

W każdym razie powyżej możesz znaleźć film z rozgrywki, jeśli jesteś zainteresowany.

Mam nadzieję, że podobał Ci się ten projekt, jeśli polubiłeś Instructable i rozważ głosowanie na mnie w konkursie:).

Do zobaczenia na następnym Instructable!

Miłego robienia!