Hệ thống làm mát bằng ion cho máy chủ trò chơi Raspberry Pi của bạn!: 9 bước (có hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:31

Xin chào Makers!

Một thời gian trước, tôi có Raspberry Pi, nhưng tôi thực sự không biết phải làm gì với nó. Gần đây, Minecraft đã trở lại phổ biến, vì vậy tôi quyết định thiết lập một máy chủ Minecraft cho tôi và bạn bè của tôi thưởng thức.

À, hóa ra chỉ có mình tôi: /. Dù sao, bây giờ tôi cần một bộ làm mát khá nghiêm túc có thể làm mát máy chủ…

Vì vậy, trong bài Có thể hướng dẫn này, tôi sẽ chỉ cho bạn cách tạo ra một cái badass khá tốt. Nó sẽ bao gồm một vòng lặp làm mát bằng nước, không có bộ phận chuyển động, vì bộ tản nhiệt sẽ được làm mát bằng quạt ion tùy chọn. Bây giờ, tôi thừa nhận rằng tôi tập trung vào thiết kế cũng như chức năng. Đối với việc cài đặt máy chủ, có rất nhiều hướng dẫn trực tuyến. Tôi đã theo dõi video này. Nếu bạn muốn cho phép người khác chơi, bạn cũng cần phải chuyển tiếp bộ định tuyến của mình, có rất nhiều thông tin trực tuyến cho việc này. Dù sao, hãy bắt tay vào làm với hệ thống làm mát!

Quân nhu

0,7 mm tấm đồng hoặc nhôm

4 mm và

Ống đồng, đồng thau hoặc nhôm 6 mm¨

Dây tóc in 3D (và một máy in!)

Một số dây đồng 22 gauge

Máy biến áp xoay chiều điện áp cao (có thể tìm thấy trên nhiều trang trực tuyến, vui lòng Xử lý cẩn thận!)

2x bộ chuyển đổi âm tường 5 volt (một bộ có đầu nối micro USB, bộ còn lại chỉ có dây trần)

Bộ chuyển đổi khung gầm bo mạch chủ 4x.

Chất kết dính (tốt nhất là silicone)

Miếng dán giảm sốt

Một mỏ hàn với chất hàn

Các mẫu

Và chờ đợi! Tôi quên Raspberry Pi !!

Bước 1: Lựa chọn vật liệu

Trước khi chúng tôi lao vào chế tạo nó, tôi cần tìm một vật liệu xây dựng có các đặc tính phù hợp, hóa ra lại là đồng. Nó có tính chất nhiệt tương tự như bạc, là kim loại dẫn nhiệt tốt nhất. Điều này rất quan trọng, vì chúng ta muốn truyền nhiệt từ CPU và các vi mạch khác sang chất lỏng, rồi tỏa ra ngoài không khí một cách hiệu quả. Đồng khá đắt, tuy nhiên, nó rất quan trọng đối với dự án này. Nếu bạn muốn tìm một giải pháp thay thế, nhôm sẽ là một trong số đó, vì nó cũng dẫn nhiệt tốt. Tấm đồng 0,7 mm này có giá khoảng 30 đô la nhưng nhôm sẽ rẻ hơn nhiều. Tôi sẽ tạo các mô-đun khối làm mát ra khỏi tấm và tôi sẽ kết nối các mô-đun khác nhau với ống đồng và đồng 4 mm, nhưng tất nhiên bạn có thể dễ dàng sử dụng ống nhôm hoặc nhựa cho mục đích này.

Bạn cũng sẽ cần một số loại chất kết dính để kết nối tất cả các bộ phận của mình. Lựa chọn trước mắt của tôi chỉ là hàn mọi thứ lại với nhau. Tuy nhiên, trong trường hợp này, các đặc tính nhiệt của đồng thực sự chống lại tôi, bởi vì ngay khi tôi muốn hàn các bộ phận lại với nhau, tất cả các kết nối bên cạnh nó bắt đầu nóng chảy. Vì vậy, tôi đã tìm kiếm các lựa chọn thay thế khác, hơn thế nữa trong ghi chú "nhanh" bên dưới.

Bước 2: Một số ghi chú nhanh

Để thay thế cho việc hàn, tôi đã thử dùng epoxy nhanh 5 phút, một hợp chất kim loại tổng hợp và keo CA (siêu keo). Epoxy không thực sự kết dính, kim loại tổng hợp không bao giờ đóng rắn và keo siêu dính dường như hoạt động tốt và chỉ lộ ra lỗ hổng sau vài tuần, khi đồng bắt đầu ăn mòn và keo bị vỡ vụn. Keo khô đã phản ứng bằng cách nào đó, tôi không chắc đó là nước, nhôm hay muối nở mà tôi đã sử dụng làm chất kích hoạt gây ra hiện tượng này, mặc dù điều tương tự cũng xảy ra gần đồng. Kết quả là sau khi keo bắt đầu vỡ vụn, tất cả nước rỉ ra. Nếu ai đó biết câu trả lời cho điều gì đã gây ra điều này, tôi rất muốn biết. Cuối cùng, tôi phải tháo rời hệ thống và lắp ráp lại mọi thứ bằng silicone. Tôi hy vọng điều này cuối cùng sẽ thành công, vì silicone ít phản ứng hơn nhiều (nhưng chỉ có thời gian mới trả lời được).

Phần lớn các cảnh quay không bao giờ được ghi lại, vì vậy bạn biết đấy, trong tất cả các hình ảnh mà bạn thấy tôi bôi keo siêu dính, thay vào đó bạn nên sử dụng silicone.

Một lưu ý khác là trong khi tôi nói ở trên rằng tôi đã sử dụng đồng tấm, tôi đã sử dụng nhôm cho khối tản nhiệt. Nó lớn hơn nhiều và ít nóng hơn, vì vậy nhôm rẻ hơn sẽ hoạt động tốt.

Về máy biến áp, tôi đã thử sử dụng Máy biến áp Neon trị giá 15 đô la, nhưng thật không may, tôi đã không làm cho nó hoạt động. Những gì đã hoạt động là các máy biến áp nâng cấp rẻ tiền 3 đô-la hoặc rất rẻ. Hầu hết trong số này, chẳng hạn như cái này có điện áp hoạt động từ 3,6 đến 6 volt, hoàn hảo cho ứng dụng của chúng tôi. Điện áp đầu ra là khoảng 400 000 vôn, vì vậy hãy cẩn thận khi xử lý và không đến quá gần điện áp trong khi vận hành. Hơn nữa, khi xử lý sau khi vận hành, vui lòng xả máy biến áp bằng cách rút ngắn các dây dẫn đầu ra bằng tuốc nơ vít hoặc như vậy.

Bước 3: Cắt & Uốn các tấm và niêm phong các khối

Tôi bắt đầu bằng việc thiết kế các khối làm mát. Bạn có thể tìm thấy các mẫu thiết kế cho mọi thứ, cả các khối cũng như kích thước ống, dưới dạng tệp đính kèm. Những thiết kế này dành cho Raspberry Pi 3 kiểu B, tuy nhiên tôi nghĩ chúng cũng nên tương thích với B +, vì cả hai chỉ khác nhau ở vỏ CPU bằng kim loại nâng lên về mặt hình thức (ít nhất là đối với các bộ phận mà chúng tôi quan tâm). Nếu bạn muốn làm điều này cho Raspberry Pi 4 mới, bạn sẽ phải tự thiết kế hệ thống nhưng đừng lo lắng, điều đó không quá khó.

Dù sao, tôi đã in các mẫu ra và gắn chúng vào đồng và nhôm bằng băng dính hai mặt. Tôi cắt tất cả các bộ phận bằng kéo kim loại. Tất nhiên cũng có thể sử dụng công cụ Dremel, nhưng tôi thấy kéo là một phương pháp nhanh hơn nhiều (ít ồn ào hơn!). Sau đó, tôi uốn cong hai bên. Tôi đã sử dụng một chiếc kìm cho việc này, nhưng tránh dùng kìm mũi kim, và thay vào đó, sử dụng một cặp kìm mũi phẳng (tôi thực sự không biết tên của nó) ở nơi mà chiếc kìm không thể hoạt động được. Bằng cách này, các khúc cua sẽ thẳng hơn và rõ ràng hơn. Sau khi tất cả các khúc cua đã được thực hiện, tôi đã gỡ bỏ bản mẫu.

Bên trong các khối làm mát, tôi đã cố định một vài miếng kim loại, có góc lên trên (khi chúng được gắn vào đúng vị trí). Bây giờ, lý thuyết đằng sau điều này là nước lạnh sẽ đi vào qua các cạnh, và "mắc" vào các giá kim loại, làm mát CPU và sau đó dâng lên và thoát ra qua đường ống trên cùng, mặc dù tôi không thực sự biết làm thế nào. để phân tích xem điều này có thực sự hoạt động hay không. Tôi có lẽ sẽ cần một máy ảnh chụp nhiệt để xem liệu đường đi lý thuyết của nước ấm có thực sự giống nhau trong thực tế hay không.

Khi nói đến khu vực xử lý nhiệt của khối tản nhiệt, tôi muốn uốn cong nó theo kiểu gợn sóng để tối đa hóa diện tích bề mặt của nó. Tôi đã cố gắng ghi bàn và bẻ lái, nhưng điều này hóa ra lại là một thảm họa, vì ít nhất một nửa số khúc cua bị gãy. Tôi đã cố gắng kết dính tất cả các mảnh lại với nhau bằng CA, nhưng như chúng ta đều biết, điều này cũng thất bại thảm hại. Nó hoạt động tốt với silicone, nhưng nếu tôi làm điều này một lần nữa, tôi sẽ sử dụng một thứ gì đó giống như giấy bạc dày hơn, và tôi cũng sẽ uốn cong theo hướng khác, vì vậy nước ấm có thể chảy trong các kênh dễ dàng hơn.

Tiếp theo, khi tất cả các chỗ uốn cong đã được thực hiện, tôi bịt kín tất cả các khe hở bằng silicone, từ bên trong.

Tôi cũng làm một tấm lưới từ 8 miếng nhôm. Tôi đã sử dụng một kỹ thuật lồng vào nhau để kết nối chúng với nhau, cùng với silicone. Tôi không rõ lý do tại sao tôi quyết định làm điều này, tôi đoán suy nghĩ của tôi là theo cách này, nước ấm đi ngang sẽ không chìm xuống đường ống dẫn nước vào, nhưng nước lạnh chìm xuống, từ trên cao xuống. Nhìn lại, ý tưởng này có vẻ khá xa vời để nói rằng ít nhất.

Bước 4: In Chân đế và Một số Quyết định Không tốt…

Tôi in 3D một giá đỡ, cho cả Pi và khối tản nhiệt. Tôi đã lắp ráp tất cả các bộ phận mà bạn có thể tìm thấy dưới dạng tệp đính kèm STL. Điều này đã giúp tôi cắt và uốn ống, mặc dù điều này sẽ không cần thiết đối với bạn, vì tôi cũng đã cung cấp một mẫu để uốn. Tôi phun sơn cho nó màu bạc, nhưng đây là quyết định ngu ngốc nhất. Bạn thấy đấy, mặc dù có vẻ ngoài đẹp mắt, nhưng nó không thực sự thiết thực vì nó chứa bột kim loại. Điều này làm cho sơn hơi dẫn điện, điều này rất tệ nếu bạn muốn sử dụng nó làm giá đỡ cho các thiết bị điện tử cao áp (nói ngắn gọn là nó bắt đầu có mùi nhựa cháy). Tôi đã phải in ra một giá đỡ khác cho các chân đồng của quạt ion, mặc dù được in bằng bạc nhưng không dẫn điện. Bây giờ, hãy chuyển sang các ống.

Bước 5: Cắt & Uốn và kết nối các đường ống

Tôi cắt các đoạn ống dài hơn một chút so với mức cần thiết, chỉ để an toàn. Khi nói đến việc uốn, tất nhiên bạn có thể sử dụng một công cụ uốn ống, nhưng vì tôi không có, thay vào đó tôi đã sử dụng một phương pháp miễn phí. Tôi lấy một miếng bìa cứng, và dán nó vào một đầu, và đổ đầy cát vào ống. Cát thậm chí sẽ làm giảm căng thẳng và giảm thiểu các nếp nhăn trên kim loại. Để uốn, đơn giản nhất là sử dụng một thứ gì đó như giá treo quần áo hoặc thanh treo rèm. Tôi đảm bảo liên tục kiểm tra để chắc chắn rằng mọi thứ sẽ vừa vặn và cũng đã lắp ráp một số mảnh như tôi đã làm. Để tham khảo, bạn có thể sử dụng mẫu đính kèm.

Tôi đã thực hiện một số vết cắt cần thiết bằng một công cụ đa dụng. Trường hợp các đường ống sẽ kết nối ở cả hai bên với các khối làm mát, một nửa đường ống đã được loại bỏ. Tôi đã sử dụng silicone để kết nối các đường ống này. Bây giờ, ban đầu tôi sẽ có 3 khối làm mát, nhưng tôi quyết định không bận tâm đến khối cho bộ nhớ, vì nó nằm ở mặt sau và việc tháo Raspberry Pi sẽ rất khó khăn vì nó được kẹp lại với nhau từ cả hai bên. Bên cạnh đó, tác nhân tạo nhiệt chính là CPU (mặc dù vậy, tôi không thực sự biết tại sao bộ xử lý Ethernet lại cần được làm mát, có thể vì nó trông rất mát?). Cuối cùng, tôi chỉ dán một tấm tản nhiệt ở mặt sau và che các lỗ của bộ tản nhiệt bằng các tấm kim loại.

Tôi cũng tạo hai lỗ 6mm ở trên cùng của khối tản nhiệt và cố định hai đoạn ống dài 6mm. Những thứ này sẽ hoạt động như lấp đầy và thoát nước trong đường ống, nhưng cũng sẽ giải phóng một số áp lực khi nước nóng lên.

Cuối cùng, tôi đã cố định phần trên của bộ tản nhiệt bằng silicone.

Bước 6: Hệ thống hình thành…

Tôi đã gắn Raspberry Pi tạm thời để đảm bảo mọi thứ đều được căn chỉnh. Tôi đã sử dụng hàn để kết nối một số đường ống, mặc dù phần còn lại được làm bằng silicone và giữ các bộ phận ở vị trí bằng đinh ghim, cho đến khi keo khô. Khi cố định mọi thứ, hãy đảm bảo không để silicone dính vào mặt sau của các khối làm mát (sẽ kết nối với các IC) cũng như vào bất kỳ đường ống nào.

Sau khi mọi thứ đã khô, tôi muốn xem hệ thống có chống thấm nước hay không. Điều này có thể được thực hiện bằng cách nhấn chìm mọi thứ dưới nước, chẳng hạn như trong một cái xô (rõ ràng là đã tháo Raspberry Pi). Với sự trợ giúp của ống hút, tôi thổi không khí vào một trong các ống thoát nước và dùng ngón tay cái chặn ống kia lại. Nơi nào bong bóng nổi lên, có một lỗ và tôi đã bôi thêm silicone vào đó. Điều này được lặp lại cho đến khi không còn bong bóng nữa.

Để bảo vệ thêm, tôi đã sơn móng tay trong suốt cho Raspberry và tất cả các thành phần của nó, để hoạt động như một chất chống thấm.

Bước 7: Câu chuyện về Quạt Ion

Chắc chắn tồn tại các phương pháp tốt hơn và nhanh hơn để tạo ra một quạt ion, đơn giản nhất là chỉ cần lấy hai miếng lưới kim loại và kết nối nguồn điện áp cao vài nghìn vôn vào cả hai. Các ion sẽ đi từ lưới nối với dây dương và bay về phía lưới tích điện âm, và cuối cùng chúng sẽ thoát ra qua lưới đó và tiếp tục bay, do đó mang lại cho chúng ta một cơn gió nhẹ (Định luật thứ ba của Newton). Cách tiếp cận này có thể đã giúp tôi tiết kiệm nhiều giờ sau đó, nhưng tôi vẫn coi cách tiếp cận của riêng mình (phong cách Makezine) sẽ mát mẻ hơn (Xem những gì tôi đã làm ở đó, với từ “thú vị”? Đừng bận tâm).

Tôi bắt đầu bằng cách cắt các đoạn ống đồng 6mm có chiều dài 85x 5mm cho lưới điện âm. Tôi đã nhóm chúng lại với nhau, 7 x 7, trong một hình dạng tổ ong. Tôi đã sử dụng băng nhôm để giữ chúng lại với nhau trong khi tôi cố định chúng tại chỗ. Ở đây, tôi không thể thoát khỏi việc hàn, vì đó là phương pháp duy nhất tôi có có thể kết nối các mảnh và cũng dẫn điện. Vì vậy, mỗi lần tôi hàn các khối lớn hơn với nhau (không phải các khối trong Minecraft), tôi phải băng mọi thứ lại để không có thứ gì bị vỡ ra. Tôi đã sử dụng một ngọn đuốc butan thay vì bàn là để kết nối các hình lục giác này với nhau, và cũng thêm một vài mảnh nhỏ hơn để có hình dạng phù hợp. Tôi kết nối một dây và chà nhám mặt đối diện với lưới điện dương, vì tất cả các đường ống phải cách xa lưới điện dương như nhau.

Nói về lưới điện tích cực, điều đó cũng khó khăn không kém. Tôi đã in ra lưới, có thể được tìm thấy dưới dạng tệp đính kèm. Tôi cắt 85 mảnh từ 22 dây đồng không cách điện có chiều dài bằng nhau. Để tránh cho bản in bị chảy, tôi hàn các vật liệu lại với nhau trong khi nhựa ở dưới nước. Mỗi chân trong số 85 chân (hãy gọi chúng là "đầu dò", nghe hay hơn nhiều) được đẩy qua các lỗ và các đầu dò được kết nối với các đoạn dây dài hơn từ phía trên. Những thứ này lần lượt được hàn vào một dây dẫn mà sau này sẽ kết nối với máy biến áp. Trong khi hàn, hãy đảm bảo rằng tất cả các đầu dò dính xuống như nhau, tôi đã sử dụng một miếng nhựa để đảm bảo điều này. Càng chính xác, càng tốt! Tôi bôi một giọt keo vào mỗi đầu dò để cố định chúng vào bản in.

Trước khi cố định hai lưới bằng keo, tôi đã kiểm tra quạt với nguồn điện và máy biến áp của mình. Hệ thống không được cung cấp vòng cung, nhưng nó phải tạo ra một luồng không khí cảm nhận được qua lưới điện âm (nếu bạn cảm thấy nó ở mặt tích cực, bạn có thể đã kết nối các dây đầu ra của máy biến áp theo cách khác). Có thể khó tìm thấy vị trí ngọt ngào này, nhưng khi bạn có nó, hãy cố định các ống đồng vào nhựa bằng keo.

Bước 8: Công việc điện và thiết lập mọi thứ

Tôi đã cố định Quạt Ion vào đầu bằng silicone để đảm bảo rằng các bộ phận kim loại của nó cách xa phần còn lại của hệ thống. Tôi cũng cố định máy biến áp cao áp vào mặt sau bằng silicone và kết nối các dây đầu ra tương ứng với dây đồng từ lưới điện âm và dương, đảm bảo có một khoảng cách hợp lý giữa chúng (điều cuối cùng tôi muốn là phóng điện hồ quang). Sau đó, tôi lấy nguồn điện của mình bằng dây trần và kết nối dây với đầu vào của máy biến áp. Hãy chắc chắn để thêm vật liệu cách nhiệt.

Tiếp theo, tôi thêm keo tản nhiệt vào mặt sau của các khối làm mát và gắn Raspberry với 4 giá đỡ bo mạch chủ.

Tôi thêm nước vào hệ thống bằng pipet và đảm bảo lắc hệ thống (điều cuối cùng chúng tôi muốn là một bong bóng khí bị mắc kẹt trong một trong các khối làm mát). Khi nó gần đầy, tôi hơi nghiêng hệ thống để thoát không khí bị kẹt giữa các cánh tản nhiệt.

Cuối cùng thì nó cũng đã hoàn thành!

Bước 9: Kết thúc

Sau tất cả những điều này, Ion Cooler cuối cùng đã hoàn thành! Tôi đã cắm đầu nối Ethernet, Nguồn và Quạt và khởi động mọi thứ. Bây giờ rõ ràng là hệ thống không hoàn hảo. Các cánh tản nhiệt được bao phủ bằng silicone nhiều như không, vì vậy tôi nghi ngờ đó là sự khó hiểu. Mặc dù, phần lớn nhiệt vẫn phân tán qua các ống và khối làm mát. Tôi có thể nói rằng Quạt Ion còn hơn không, nhưng không tốt bằng Quạt cơ học. Tuy nhiên, ở đó bạn có nhược điểm là tiếng ồn và tuổi thọ. Phép đo của tôi về mức sử dụng điện của nó có giá trị là 0,52 A ở 5 Volts DC. Mặc dù điện áp đầu ra cao hơn nhiều, nhưng nó có thể làm tổn thương bạn, vì vậy hãy cẩn thận!

Điều thực sự đáng buồn là, trong khi tôi xây dựng nó cho tôi và bạn bè của tôi thưởng thức, họ đã cảm thấy mệt mỏi khi chơi Minecraft….

Dù sao, ở trên bạn có thể tìm thấy một video chơi trò chơi, nếu bạn quan tâm.

Tôi hy vọng bạn thích dự án này, nếu bạn đã làm, hãy thích Người hướng dẫn và cân nhắc bỏ phiếu cho tôi trong cuộc thi:).

Hẹn gặp lại bạn ở Bài hướng dẫn tiếp theo!

Chúc bạn làm vui vẻ!