Система с ионным охлаждением для вашего игрового сервера Raspberry Pi !: 9 шагов (с изображениями)

2025 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2025-01-23 15:04

Привет, создатели!

Некоторое время назад у меня был Raspberry Pi, но я действительно не знал, что с ним делать. В последнее время популярность Minecraft снова возросла, поэтому я решил создать сервер Minecraft, чтобы я и мои друзья наслаждались им.

Что ж, это оказался просто я: /. В любом случае, теперь мне нужен достаточно серьезный кулер, который может охлаждать сервер…

Итак, в этом руководстве я покажу вам, как сделать довольно крутой. Он будет включать контур с водяным охлаждением без движущихся частей, так как радиатор будет охлаждаться дополнительным ионным вентилятором. Признаюсь, я в равной степени сосредоточился не только на функциональности, но и на дизайне. По установке самого сервера в Интернете есть множество руководств. Я следил за этим видео. Если вы хотите, чтобы другие могли играть, вам также необходимо перенаправить порт на свой маршрутизатор, в Интернете есть много информации для этого. В любом случае, давайте займемся кулером!

Запасы

0,7 мм лист меди или алюминия

4 мм и

Трубы из меди, латуни или алюминия диаметром 6 мм¨

Нить для 3D-печати (и принтер!)

Медный провод 22 калибра

Высоковольтный трансформатор переменного тока (его можно найти на различных сайтах в Интернете, обращайтесь с осторожностью!)

2 сетевых адаптера на 5 В (один с разъемом micro USB, другой только с оголенными проводами)

4x адаптера шасси материнской платы.

Клей (желательно силикон)

Термопаста

Паяльник с припоем

Шаблоны

И ждать! Я забыл Raspberry Pi !!

Шаг 1: выбор материалов

Прежде чем мы приступим к его изготовлению, мне нужно было найти строительный материал с нужными свойствами, которым оказалась медь. Он имеет те же тепловые свойства, что и серебро, которое является лучшим теплопроводным металлом. Это важно, поскольку мы хотим эффективно передавать тепло от ЦП и других микросхем жидкости, а затем выводить ее в воздух. Медь стоит довольно дорого, но она сыграла решающую роль в этом проекте. Если вы хотите найти альтернативу, то вам подойдет алюминий, так как он также хорошо проводит тепло. Этот лист меди толщиной 0,7 мм обошелся мне примерно в 30 долларов, но алюминий был бы намного дешевле. Я сделаю модули охлаждающих блоков из листа и соединю различные модули с помощью 4-миллиметровых латунных и медных трубок, но, конечно, вы можете так же легко использовать для этой цели алюминиевые или пластиковые трубки.

Вам также понадобится какой-нибудь клей, чтобы соединить все ваши части. Моим немедленным выбором было просто спаять все вместе. Однако в данном случае тепловые свойства меди на самом деле работают против меня, потому что, как только я хотел спаять части вместе, все соединения рядом с ней начали плавиться. Поэтому я стал искать другие альтернативы, подробнее об этом в «быстрых» заметках ниже.

Шаг 2: несколько быстрых заметок

В качестве альтернативы пайке я попробовал 5-минутную быструю эпоксидную смолу, синтетический металлический состав и клей CA (суперклей). Эпоксидная смола на самом деле не склеивалась, синтетический металл никогда не застывал, а суперклей, казалось, работал нормально, и обнаружил свои недостатки только через несколько недель, когда медь начала разъедать, а клей рассыпался. Высохший клей как-то реагировал, я не уверен, что это вызвано водой, алюминием или пищевой содой, которую я использовал в качестве активатора, хотя то же самое произошло и с медью. В результате после того, как клей начал крошиться, вся вода вытекла. Если кто-то знает ответ на причину этого, я хотел бы знать. Наконец, пришлось разобрать систему и собрать все заново силиконом. Я надеюсь, что это наконец-то сработает, поскольку силикон гораздо менее реактивен (но только время покажет).

Большая часть отснятого материала никогда не перезаписывалась, поэтому, чтобы вы знали, на всех фотографиях, которые вы видите, я наношу суперклей, вместо этого вам следует использовать силикон.

Еще одно замечание: хотя я сказал выше, что использовал листовую медь, я использовал алюминий для радиаторного блока. Он намного больше и меньше нагревается, поэтому подойдет более дешевый алюминий.

Что касается трансформаторов, я попытался использовать неоновый трансформатор за 15 долларов, но, к сожалению, у меня не получилось заставить его работать. Что действительно работало, так это дешевые повышающие трансформаторы стоимостью около 3 долларов. Большинство из них, например этот, имеют рабочее напряжение от 3,6 до 6 вольт, что идеально подходит для нашего применения. Выходное напряжение составляет около 400 000 вольт, поэтому будьте осторожны при обращении и не приближайтесь к нему слишком близко во время работы. Кроме того, при обращении с ним после работы разрядите трансформатор, закоротив выходные провода с помощью отвертки или другого подобного предмета.

Шаг 3: резка и сгибание листов и запечатывание блоков

Я начал с разработки охлаждающих блоков. Вы можете найти шаблоны дизайна для всего, как блоков, так и размеров труб, в качестве приложений. Эти конструкции предназначены для Raspberry Pi 3 модели B, однако я думаю, что они также должны быть совместимы с B +, поскольку они отличаются только приподнятым металлическим корпусом процессора с точки зрения форм-фактора (по крайней мере, для тех частей, которые нам небезразличны). Если вы хотите сделать это для нового Raspberry Pi 4, вам придется спроектировать систему самостоятельно, но не волнуйтесь, это не так уж и сложно.

Так или иначе, я распечатал шаблоны и прикрепил их к меди и алюминию двусторонним скотчем. Вырезала все детали ножницами по металлу. Конечно, можно использовать и инструмент Dremel, но я считаю, что ножницы - гораздо более быстрый метод (к тому же менее шумный!). После этого загнул бока. Я использовал для этого тиски, но избегал плоскогубцев, а вместо этого использовал плоскогубцы (я действительно не знаю их названия) там, где тиски были нежизнеспособны. Таким образом, изгибы будут более прямыми и четкими. После того, как были сделаны все загибы, я удалил шаблон.

Внутри куллерных блоков я закрепил несколько металлических листов под углом вверх (когда они установлены на место). Теория, лежащая в основе этого, заключается в том, что холодная вода будет проходить через боковые стороны и "попадать" в металлические полки, охлаждает процессор, а затем поднимается и выходит через верхнюю трубу, хотя я действительно не знаю, как чтобы проанализировать, работает ли это на самом деле. Мне, вероятно, понадобится тепловизионная камера, чтобы увидеть, действительно ли теоретический путь теплой воды такой же на практике.

Когда дело дошло до области отвода тепла блока радиатора, я хотел изогнуть его волнообразно, чтобы максимально увеличить площадь его поверхности. Я пытался забить и согнуть, но это обернулось катастрофой, потому что как минимум половина поворотов сломалась. Я пытался склеить все части вместе с CA, но, как мы все знаем, это тоже с треском провалилось. Он отлично работал с силиконом, но если бы я сделал это снова, я бы использовал что-то вроде более толстой фольги, а также сделал бы изгибы в другом направлении, чтобы теплая вода могла течь по каналам с большей легкостью.

Далее, когда все загибы были сделаны, все зазоры заделал силиконом, изнутри.

Еще я сделал сетку из 8 кусков алюминия. Я использовал технику блокировки, чтобы соединить их друг с другом вместе с силиконом. Я не совсем уверен, почему я решил это сделать, думаю, я думал, что таким образом теплая вода, идущая боком, не будет опускаться во впускные трубы, а тонущая холодная вода, идущая сверху, будет. Оглядываясь назад, эта идея кажется по меньшей мере надуманной.

Шаг 4: Печать стенда и некоторые неверные решения…

Я напечатал на 3D-принтере подставку как для Pi, так и для радиаторного блока. Я собрал все детали, которые вы можете найти как вложения STL. Это помогло мне отрезать и сгибать трубы, хотя вам это не понадобится, так как я также предоставил шаблон для гибки. Я покрасил его в серебристый цвет, но это было глупейшее решение. Видите ли, несмотря на красивый внешний вид, это непрактично, так как содержит металлический порошок. Это делает краску в некоторой степени токопроводящей, что плохо, если вы хотите использовать ее в качестве подставки для высоковольтной электроники (короче говоря, от нее начался запах горелого пластика). Мне пришлось распечатать еще один держатель для медных контактов ионного вентилятора, который, хотя и напечатан серебром, не проводит электричество. Теперь перейдем к трубкам.

Шаг 5: Резка, сгибание и соединение труб

Я отрезал отрезки трубы немного длиннее, чем нужно, на всякий случай. Когда дело доходит до гибки, вы, конечно, можете использовать инструмент для гибки труб, но, поскольку у меня его нет, я использовал бесплатный метод. Я взял кусок картона, приклеил его к одному концу и засыпал трубку песком. Песок выровняет напряжение и минимизирует складки на металле. Для сгибания проще всего использовать что-нибудь вроде вешалки для одежды или карниза для штор. Я постоянно проверял, все ли поместится, а также собирал некоторые детали по ходу работы. В качестве справки вы можете использовать прилагаемый шаблон.

Я сделал несколько необходимых разрезов с помощью многофункционального инструмента. Там, где трубы будут с двух сторон соединяться с охлаждающими блоками, половина трубы была удалена. Я использовал силикон для соединения этих труб. Изначально у меня было 3 блока охлаждения, но я решил не беспокоиться о блоке для памяти, так как он находится на задней стороне, и удаление Raspberry Pi было бы затруднительным, поскольку он был зажат с обеих сторон. Кроме того, основным генератором тепла является ЦП (хотя я действительно не знаю, зачем процессору Ethernet нужно охлаждение, может быть, потому, что он так круто выглядит?). В итоге я просто приклеил радиатор на тыльную сторону, а отверстия радиатора прикрыл металлическими пластинами.

Я также проделал два 6-миллиметровых отверстия в верхней части радиаторного блока и закрепил два отрезка 6-миллиметровой трубы. Они будут работать как заливные и сливные трубы, но также будут снижать давление при нагревании воды.

Наконец, я закрепил верхнюю часть радиатора силиконом.

Шаг 6. Система обретает форму…

Я временно установил Raspberry Pi, чтобы убедиться, что все выровнено. Я использовал пайку, чтобы соединить некоторые трубы, а остальное было сделано с помощью силикона, и удерживал детали на месте с помощью прихватки, пока клей не высох. Закрепляя все, не допускайте попадания силикона на заднюю сторону охлаждающих блоков (которые будут подключаться к микросхемам), а также на любые трубы.

После того, как все высохло, я хотел проверить, является ли система водонепроницаемой. Это можно сделать, погрузив все в воду, например, в ведро (очевидно, с удаленным Raspberry Pi). С помощью соломинки я выдул воздух в одну из дренажных труб, а другую перекрыл большим пальцем. Там, где появляются пузыри, есть отверстие, и я нанесла туда больше силикона. Это повторяли до тех пор, пока пузырьки не исчезли.

Для дополнительной защиты я нанес прозрачный лак для ногтей на Raspberry и на все его компоненты, чтобы они действовали как гидроизоляция.

Шаг 7: Сказка об ионном веере

Конечно, существуют лучшие и более быстрые методы изготовления ионного вентилятора. Самый простой - просто взять два куска металлической сетки и подключить к ним источник высокого напряжения на несколько тысяч вольт. Ионы выйдут из сетки, соединенной с положительным проводом, и полетят к отрицательно заряженной сетке, и, наконец, они выйдут через нее и продолжат полет, давая нам легкий ветерок (Третий закон Ньютона). Такой подход спас бы меня спустя много часов, но все же я считаю свой подход (стиль Makezine) более крутым (видите, что я там делал со словом «круто»? Забыть).

Я начал с отрезания 6-миллиметровой латунной трубы длиной 85x5 мм для отрицательной сетки. Я сгруппировал их вместе, 7 на 7, в форме сот. Я использовал алюминиевую ленту, чтобы скрепить их вместе, пока я фиксировал их на месте. Здесь я не мог отказаться от пайки, так как это единственный метод, который у меня был, который мог соединять части, а также проводить электричество. Поэтому каждый раз, когда я спаял большие куски (но не в Minecraft), мне приходилось склеивать все, чтобы ничего не развалилось. Я использовал бутановую горелку вместо утюга, чтобы соединить эти шестиугольники вместе, а также добавил несколько более мелких деталей, чтобы получить правильную форму. Я подключил провод и отшлифовал сторону, обращенную к положительной сетке, так как все трубы должны быть одинаково далеко от положительной сетки.

Говоря о положительной сетке, сделать это было не менее сложно. Я распечатал сетку, которую можно найти как приложение. Я отрезал 85 кусков неизолированного медного провода 22-го калибра одинаковой длины. Чтобы отпечаток не плавился, я спаял все вместе, пока пластик находился под водой. Каждый из 85 контактов (назовем их «зондами», звучит намного круче) проталкивался через отверстия, и зонды подсоединялись к более длинным кускам провода сверху. Они, в свою очередь, были припаяны к проводу, который позже будет подключен к трансформатору. Во время пайки убедитесь, что все щупы прижаты одинаково, я использовал кусок пластика, чтобы убедиться в этом. Чем точнее, тем лучше! Я нанесла каплю клея на каждый из датчиков, чтобы закрепить их на отпечатке.

Прежде чем закрепить две решетки клеем, я проверил вентилятор с блоком питания и трансформатором. Система не должна образовывать дугу, но она должна создавать ощутимый поток воздуха через отрицательную сетку (если вы чувствуете его на положительной стороне, возможно, вы подключили выходные провода трансформатора наоборот). Найти эту золотую середину может быть сложно, но когда она у вас есть, прикрепите латунные трубы к пластику с помощью клея.

Шаг 8: Электромонтажные работы и настройка всего

Я закрепил ионный вентилятор сверху с помощью силикона, убедившись, что его металлические части находятся подальше от остальной системы. Я также закрепил высоковольтный трансформатор на задней стороне силиконом и подключил соответствующие выходные провода к медным проводам от положительной и отрицательной сетки, убедившись, что между ними есть достаточное расстояние (последнее, что я хочу, - это искрение). Затем я взял свой блок питания с оголенными проводами и соединил провода с входными проводами трансформатора. Обязательно добавьте утеплитель.

Затем я добавил термопасту на заднюю сторону блоков охлаждения и установил Raspberry с четырьмя стойками для материнской платы.

Я добавил воду в систему с помощью пипетки и встряхнул систему (последнее, что нам нужно, это пузырь воздуха, застрявший в одном из охлаждающих блоков). Когда он был почти заполнен, я немного наклонил систему, чтобы избавиться от воздуха, застрявшего между ребрами радиатора.

Наконец-то готово!

Шаг 9: Конец

После всего этого ионный кулер наконец готов! Я подключил разъем Ethernet, питания и вентилятора и включил все. Теперь очевидно, что система несовершенна. Ребра радиатора в равной степени покрыты силиконом, поэтому я сомневаюсь в их функциональности. Хотя большая часть тепла все равно рассеивается через трубки и охлаждающие блоки. Я бы сказал, что ионный вентилятор лучше, чем ничего, но не так хорош, как механический. Но в этом и минус - шум и срок службы. Мои измерения его энергопотребления получили значение 0,52 А при 5 В постоянного тока. Хотя выходное напряжение намного выше, это может повредить вам, поэтому будьте осторожны!

На самом деле печально то, что, хотя я создавал его для себя и моих друзей, они уже устали играть в Майнкрафт….

Во всяком случае, выше вы можете найти игровое видео, если вам интересно.

Надеюсь, вам понравился этот проект, если вам понравился Instructable, и подумайте о том, чтобы проголосовать за меня в конкурсе:).

Увидимся на следующей Инструкции!

Удачи!