Sistema refrigerat per ions per al vostre servidor de jocs Raspberry Pi !: 9 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:12

Hola Creadors!

Fa un temps vaig tenir Raspberry Pi, però no sabia realment què fer-ne. Recentment, Minecraft ha tornat a popularitzar-se, de manera que vaig decidir configurar un servidor Minecraft perquè gaudís jo i els meus amics.

Bé, va resultar ser només jo: /. De totes maneres, ara necessito un refrigerador força seriós que pugui refredar el servidor …

Per tant, en aquest instructiu, us mostraré com fer-ne un de bastant dolent. Inclourà un bucle refredat per aigua, sense parts mòbils, ja que el radiador es refredarà mitjançant un ventilador d’ions opcional. Ara admeto que em vaig centrar igualment en el disseny que en la funcionalitat. Per a la instal·lació del servidor, hi ha nombrosos tutorials en línia. He seguit aquest vídeo. Si voleu que altres usuaris puguin jugar, també haureu de reenviar el router, ja que hi ha molta informació per fer-ho en línia. De totes maneres, comencem a fabricar amb el sistema més fresc!

Subministraments

Xapa de coure o alumini de 0,7 mm

4 mm i

Tubs de coure, llautó o alumini de 6 mm¨

Filament d'impressió 3D (i una impressora!)

Alguns fils de coure de calibre 22

Un transformador de corrent altern d’alt voltatge (es pot trobar a diversos llocs en línia, si us plau, manipuleu-lo amb cura).

Adaptadors de paret de 2 volts de 5 volts (un amb un connector micro USB, l’altre només amb cables nus)

Adaptadors de xassís de la placa base 4x.

Un adhesiu (preferiblement de silicona)

Pasta tèrmica

Un soldador amb soldadura

Les plantilles

I espera! He oblidat el Raspberry Pi !!

Pas 1: Elecció dels materials

Abans d’afanyar-nos a fabricar-lo, necessitava trobar un material de construcció amb les propietats adequades, que resultés ser coure. Té unes propietats tèrmiques similars a la plata, que és el millor metall conductor de la calor. Això és important, ja que volem transferir la calor de la CPU i altres circuits integrats al líquid i després sortir a l’aire de manera efectiva. El coure és bastant car, però, va ser crucial per a aquest projecte. Si voleu trobar una alternativa, l’alumini en seria una, ja que també condueix bé la calor. Aquesta làmina de coure de 0,7 mm em va costar uns 30 dòlars, però l’alumini seria molt més barat que això. Faré els mòduls de blocs més freds de la làmina i connectaré els diferents mòduls amb tubs de coure i coure de 4 mm, però, per descomptat, podríeu utilitzar igualment fàcilment tubs d'alumini o de plàstic per a aquest propòsit.

També necessitareu algun tipus d’adhesiu per connectar totes les peces. La meva elecció immediata era només soldar-ho tot junt. Tanmateix, en aquest cas, les propietats tèrmiques del coure realment funcionen contra mi, perquè tan bon punt vaig voler soldar les peces juntes, totes les connexions al costat van començar a fondre's. Així que vaig buscar altres alternatives, més sobre això a les notes "ràpides" que hi ha a continuació.

Pas 2: algunes notes ràpides

Com a alternativa a la soldadura, vaig provar un epoxi ràpid de 5 minuts, un compost sintètic de metall i cola CA (súper cola). L’epoxi no es va unir realment, el metall sintètic mai es va curar i la súper cola semblava que funcionava bé i només va mostrar el seu defecte al cap d’unes setmanes, quan el coure va començar a corroir-se i la cola es va esfondrar fins a la seva desaparició. La cola seca reaccionava d’alguna manera, no estic segur de si és l’aigua, l’alumini o el bicarbonat de sodi que he utilitzat com a activador el que provoca això, tot i que el mateix va passar a prop del coure. El resultat va ser que després que la cola comencés a esmicolar-se, tota l'aigua es va filtrar. Si algú sap la resposta al que va provocar això, m’encantaria saber-ho. Finalment, vaig haver de desmuntar el sistema i tornar a muntar-ho tot amb silicona. Espero que finalment funcioni, ja que la silicona és molt menys reactiva (però només el temps ho dirà).

Bona part de les imatges no es van tornar a gravar, de manera que, per saber-ho, en totes les imatges que em veieu que apliquen súper cola, hauríeu d’utilitzar silicona.

Una altra nota és que, tot i que he afirmat anteriorment que he utilitzat xapes de coure, he utilitzat alumini per al bloc del radiador. És molt més gran i fa menys calor, de manera que l’alumini més barat funcionarà bé.

Pel que fa als transformadors, vaig provar d’utilitzar un transformador de neó de 15 dòlars, però per desgràcia no vaig aconseguir que funcionés. El que sí va funcionar van ser els transformadors de pujada econòmics de 3 dòlars més o menys econòmics. La majoria d’aquests, com aquest, tenen un voltatge de funcionament de 3,6 a 6 volts, la qual cosa és perfecte per a la nostra aplicació. El voltatge de sortida és d’uns 400.000 volts, per tant, tingueu precaució a l’hora de manipular-lo i no us acosteu massa mentre treballeu. A més, quan manipuleu després de l'operació, descarregueu el transformador curtcircuitant els cables de sortida amb un tornavís o tal.

Pas 3: tallar i doblegar els fulls i segellar els blocs

Vaig començar dissenyant els blocs més frescos. Podeu trobar les plantilles de disseny per a tot, tant els blocs com les dimensions del tub, com a fitxers adjunts. Aquests dissenys són per al model B de Raspberry Pi 3, però crec que també haurien de ser compatibles amb el B +, ja que els dos només difereixen en la carcassa metàl·lica de la CPU en termes de forma (almenys per a les parts que ens interessen). Si voleu fer això per al nou Raspberry Pi 4, haureu de dissenyar el sistema tot sol, però no us preocupeu, no és tan difícil.

De totes maneres, vaig imprimir les plantilles i les vaig enganxar al coure i l’alumini amb cinta de doble cara. Vaig retallar totes les parts amb unes tisores de metall. Per descomptat, també es pot utilitzar una eina Dremel, però trobo que les tisores són un mètode molt més ràpid (també menys sorollós). Després d’això, vaig doblegar els costats. Vaig fer servir un vici per a això, però vaig evitar les alicates de punta d’agulla i, en canvi, vaig fer servir un parell de pinces de nas pla (realment no sé el seu nom) on el moc no era viable. D'aquesta manera, els revolts seran més rectes i més definits. Després de fer tots els revolts, vaig treure la plantilla.

Dins dels blocs més freds, vaig assegurar algunes peces de metall, inclinades cap amunt (quan es munten al seu lloc). Ara, la teoria darrere d'això és que l'aigua freda entrarà pels laterals i "quedarà atrapada" a les prestatgeries metàl·liques, refredarà la CPU i, a continuació, pujarà i sortirà pel tub superior, tot i que no sé realment com per analitzar si realment funciona. Probablement necessitaria una càmera d’imatges tèrmiques per veure si la trajectòria teoritzada de l’aigua tèbia és realment la mateixa a la pràctica.

Quan es tractava de la zona d’eliminació de calor del bloc del dissipador de calor, volia doblar-lo de manera ondulada per maximitzar la seva superfície. Vaig intentar anotar i doblegar, però això va resultar ser un desastre, ja que almenys la meitat de les revoltes es van trencar. Vaig intentar enganxar totes les peces junt amb CA, però, com tots sabem, això també va fallar estrepitosament. Funcionava bé amb la silicona, però si tornés a fer-ho, faria servir alguna cosa com una làmina més gruixuda i també faria els revolts en l’altra direcció, de manera que l’aigua tèbia pugui fluir pels canals amb més facilitat.

A continuació, quan es van fer tots els revolts, vaig tancar tots els buits amb silicona, des de l’interior.

També vaig fer una reixeta amb vuit peces d’alumini. Vaig utilitzar una tècnica d’enclavament per connectar-les entre si, juntament amb la silicona. No estic tan segur de per què vaig decidir fer això, suposo que el meu pensament era que d’aquesta manera l’aigua tèbia que venia de costat no s’enfonsaria cap a les canonades d’entrada, però l’aigua freda que s’enfonsava des de dalt sí. Retrospectivament, la idea sembla bastant descabellada com a mínim.

Pas 4: Impressió del suport i algunes decisions errònies …

Vaig imprimir 3D un suport, tant per al bloc Pi com per al radiador. He muntat totes les peces, que podeu trobar com a fitxers adjunts STL. Això em va ajudar a tallar i doblegar els tubs, tot i que això no us serà necessari, ja que també he proporcionat una plantilla per al doblegat. L’he pintat amb esprai de plata, però aquesta va ser la decisió més estúpida. Ja veieu que, malgrat el seu bon aspecte, no és realment pràctic, ja que conté pols metàl·lica. Això fa que la pintura sigui una mica conductiva, cosa que és dolent si el voleu utilitzar com a suport per a electrònica d’alta tensió (en resum, va començar a fer olor de plàstic cremat). Vaig haver d'imprimir un altre suport per als passadors de coure del ventilador d'ions, que, tot i que està imprès en plata, no condueix electricitat. Ara, passem als tubs.

Pas 5: tallar i doblegar i connectar les canonades

Vaig tallar les seccions de canonada una mica més del que calia, només per estar al costat segur. Quan es tracta de doblegar, per descomptat, podeu utilitzar una eina per doblegar canonades, però com que no en tinc, he utilitzat un mètode gratuït. Vaig agafar un tros de cartró i el vaig enganxar per un extrem i vaig omplir el tub de sorra. La sorra uniformitzarà l'estrès i minimitzarà els plecs del metall. Per a la flexió, és més fàcil utilitzar alguna cosa com un penjador de roba o una vareta de cortina. Em vaig assegurar de revisar constantment per assegurar-me que tot s’adaptava, i també vaig muntar algunes peces a mesura que anava. Com a referència, podeu utilitzar la plantilla adjunta.

He fet alguns talls necessaris amb una eina múltiple. Quan les canonades es connectaran per tots dos costats als blocs més freds, es va retirar la meitat de la canonada. Vaig utilitzar silicona per connectar aquestes canonades. Ara, originalment, tindria tres blocs més frescos, però vaig decidir no molestar-me amb el de la memòria, ja que es trobava a la part posterior, i treure el Raspberry Pi seria difícil si es fixés entre tots dos costats. A més, el principal generador de calor és la CPU (però, no sé realment per què el processador Ethernet necessitaria refredar-se, potser perquè es veu molt bé?). Vaig acabar pegant un dissipador de calor a la part posterior i vaig tapar els forats del radiador amb plaques metàl·liques.

També vaig fer dos forats de 6 mm a la part superior del bloc de radiadors i vaig assegurar dues longituds de canonada de 6 mm. Aquests funcionaran com a canonades d’ompliment i desguàs, però també alliberaran part de la pressió a mesura que l’aigua s’escalfa.

Per últim, vaig assegurar la part superior del radiador amb silicona.

Pas 6: el sistema pren forma …

Vaig muntar el Raspberry Pi temporalment, per assegurar-me que tot estava alineat. Vaig utilitzar soldadures per connectar algunes canonades, tot i que la resta es feia amb silicona i vaig mantenir les peces al seu lloc amb adherència, fins que la cola s’hagués assecat. Quan ho assegureu tot, assegureu-vos de no introduir silicona a la part posterior dels blocs més freds (que es connectaran als circuits integrats), així com a les canonades.

Després que tot s’hagués assecat, volia veure si el sistema era impermeable. Això es pot fer submergint tot sota l'aigua, per exemple en una galleda (amb el Raspberry Pi eliminat, òbviament). Amb l’ajut d’una palla vaig fer esclatar aire a una de les canonades de desguàs i vaig bloquejar l’altra amb el dit polze. Allà on surten bombolles, hi ha un forat i hi he aplicat més silicona. Això es va repetir fins que no van quedar més bombolles.

Per obtenir una protecció addicional, he aplicat esmalt d’ungles transparent al gerd i a tots els seus components, per fer d’impermeabilització.

Pas 7: El conte del ventilador d’ions

Sens dubte, existeixen mètodes millors i més ràpids per fer un ventilador iònic, el més fàcil és agafar dues peces de malla metàl·lica i connectar uns quants milers de volts d’alt voltatge a tots dos. Els ions aniran des de la malla connectada al fil positiu i volaran cap a la quadrícula carregada negativament i, finalment, sortiran a través d’ella i continuaran volant, donant-nos així un vent suau (Tercera Llei de Newton). Aquest enfocament m’hauria estalviat moltes hores després, però, tot i així, considero que el meu propi enfocament (estil Makezine) és un refredador (Mireu el que vaig fer allà, amb la paraula “cool”? Nevermind).

Vaig començar tallant longituds de 85x5mm de canonada de llautó de 6mm, per a la quadrícula negativa. Els vaig agrupar, de 7 en 7, en forma de panal. Vaig utilitzar cinta d’alumini per mantenir-les juntes mentre les fixava al seu lloc. Aquí no em vaig poder allunyar de soldar, ja que és l’únic mètode que tenia que podia connectar les peces i també conduir electricitat. Així doncs, cada vegada que soldava trossos més grans (però no els de Minecraft), havia de gravar-ho tot perquè res no s’esfondrés. Vaig utilitzar una llanterna de butà en lloc de planxar per connectar aquests hexàgons, i també vaig afegir algunes peces més petites per aconseguir la forma adequada. Vaig connectar un cable i vaig polir el costat que mirava cap a la quadrícula positiva, ja que totes les canonades haurien d’estar igualment allunyades de la quadrícula positiva.

Parlant de la graella positiva, va ser igual de difícil de fer. Vaig imprimir la graella, que es pot trobar com a fitxer adjunt. Vaig tallar 85 peces de filferro de coure sense aïllar de calibre 22 de la mateixa longitud. Per evitar que la impressió es fongués, vaig soldar tot junt mentre el plàstic estava sota l’aigua. Cadascun dels 85 pins (anomenem-los "sondes", sona molt més fresc) va ser empès pels forats i les sondes es van connectar a trossos de fil més llargs des de la part superior. Al seu torn, es van soldar a un cable que després es connectarà al transformador. Mentre soldeu, assegureu-vos que totes les sondes s’enganxen igual, he utilitzat un tros de plàstic per assegurar-me’n. Com més precís, millor! Vaig aplicar una gota de cola a cadascuna de les sondes, per fixar-les a la impressió.

Abans d’assegurar les dues quadrícules amb cola, vaig provar el ventilador amb la meva font d’alimentació i el transformador. El sistema no hauria d’arcar-se, però hauria de produir un raig d’aire sensible a través de la xarxa negativa (si el sentiu en el costat positiu, és possible que hàgiu connectat els cables de sortida del transformador a l’inrevés). Pot ser difícil trobar aquest punt dolç, però quan l’obtingueu, fixeu els tubs de llautó al plàstic amb cola.

Pas 8: treball elèctric i configuració de tot

Vaig assegurar el ventilador d’ions a la part superior amb silicona assegurant-me que les seves parts metàl·liques estiguessin lluny de la resta del sistema. També he fixat el transformador d’alta tensió a la part posterior amb silicona i he connectat els cables de sortida corresponents als cables de coure de la xarxa positiva i negativa, assegurant-me que hi hagi una mica de distància entre aquests (l’últim que vull és fer un arc). Després vaig agafar la font d'alimentació amb els cables nus i vaig connectar els cables amb els d'entrada del transformador. Assegureu-vos d’afegir aïllament.

A continuació, vaig afegir pasta tèrmica a la part posterior dels blocs més freds i vaig muntar el gerd amb els 4 separadors de la placa base.

Vaig afegir aigua al sistema amb una pipeta i em vaig assegurar de sacsejar el sistema (l’últim que volem és una bombolla d’aire atrapada en un dels blocs de refrigeració). Quan gairebé es va omplir, vaig inclinar lleugerament el sistema per eliminar l’aire atrapat entre les aletes del radiador.

Per fi està acabat!

Pas 9: el final

Després de tot això, el Ion Cooler ha acabat per fi. Vaig connectar el connector Ethernet, Power i Fan i vaig encendre tot. Ara és evident que el sistema no és perfecte. Les aletes del radiador estan cobertes de silicona per igual que no, així que qüestiono la seva funcionalitat. Tot i que gran part de la calor es dispersa de totes maneres, a través dels tubs i els blocs de refrigeració. Diria que el Ion Fan és millor que res, però no tan bo com un mecànic. Tot i això, aquí teniu l’inconvenient del soroll i de la vida. El meu mesurament del seu consum d’energia va obtenir un valor de 0,52 A a 5 volts de corrent continu. Tot i que el voltatge de sortida és molt més alt, pot ser que us perjudiqui, així que aneu amb compte.

El realment trist és que, mentre el vaig construir per gaudir-ne jo i els meus amics, ara s'han cansat de jugar a Minecraft ….

De totes maneres, a sobre podeu trobar un vídeo de joc, si us interessa.

Espero que aquest projecte us hagi agradat, si us va agradar, l’Instruible i considereu la possibilitat de votar-me al concurs:).

Ens veurem a la propera instrucció!

Feliç fer!