Sistema de resfriamento de íons para seu servidor de jogos Raspberry Pi !: 9 etapas (com imagens)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:35

Olá, fabricantes!

Um tempo atrás eu comprei Raspberry Pi, mas eu realmente não sabia o que fazer com ele. Recentemente, o Minecraft voltou a ser popular, então decidi configurar um servidor do Minecraft para eu e meus amigos aproveitarmos.

Bem, acabou sendo apenas eu: /. De qualquer forma, agora preciso de um cooler bem sério que possa resfriar o servidor …

Então, neste Instructable, vou mostrar a você como fazer um muito fodão. Ele incluirá um circuito refrigerado a água, sem partes móveis, já que o radiador será refrigerado por um ventilador de íons opcional. Bem, admito que foquei igualmente no design e na funcionalidade. Para a instalação do próprio servidor, existem vários tutoriais online. Eu acompanhei esse vídeo. Se você deseja permitir que outros joguem, você também precisará encaminhar a porta do seu roteador, pois existem muitas informações para isso online. De qualquer forma, vamos começar com o sistema mais frio!

Suprimentos

Folha de 0,7 mm de cobre ou alumínio

4 mm e

Tubos de cobre, latão ou alumínio de 6 mm ¨

Filamento de impressão 3D (e uma impressora!)

Fio de cobre de calibre 22

Um transformador CA de alta tensão (pode ser encontrado em vários sites online, manuseie com cuidado!)

2 adaptadores de parede de 5 volts (um com um conector micro USB, o outro apenas com fios desencapados)

4 adaptadores de chassi da placa-mãe.

Um adesivo (de preferência silicone)

Pasta térmica

Um ferro de solda com solda

Os modelos

E espere! Esqueci o Raspberry Pi !!

Etapa 1: Escolha de materiais

Antes de começarmos a fazer isso, eu precisava encontrar um material de construção com as propriedades certas, que acabou sendo cobre. Possui propriedades térmicas semelhantes às da prata, que é o melhor metal condutor de calor. Isso é importante, pois queremos transferir o calor da CPU e de outros ICs para o líquido e, em seguida, para o ar de forma eficaz. O cobre é bastante caro, porém, foi fundamental para este projeto. Se você quiser encontrar uma alternativa, o alumínio seria uma, pois também conduz bem o calor. Esta folha de cobre de 0,7 mm me custou cerca de US $ 30, mas o alumínio seria muito mais barato do que isso. Farei os módulos de blocos mais frios com a folha e conectarei os diferentes módulos com tubos de latão e cobre de 4 mm, mas é claro que você poderia usar facilmente tubos de alumínio ou plástico para essa finalidade.

Você também precisará de algum tipo de adesivo para conectar todas as suas peças. Minha escolha imediata foi apenas soldar tudo junto. No entanto, neste caso, as propriedades térmicas do cobre realmente funcionam contra mim, porque assim que eu quis soldar as partes juntas, todas as conexões próximas a ele começaram a derreter. Então procurei outras alternativas, mais sobre isso nas notas “rápidas” abaixo.

Etapa 2: algumas notas rápidas

Como alternativa à soldagem, experimentei um epóxi rápido de 5 minutos, um composto de metal sintético e cola CA (super cola). O epóxi realmente não aderiu, o metal sintético nunca curou e a supercola parecia funcionar bem, e só mostrou sua falha depois de algumas semanas, quando o cobre começou a corroer e a cola se desfez. A cola seca estava reagindo de alguma forma, não tenho certeza se é a água, o alumínio ou o bicarbonato de sódio que usei como ativador que causa isso, embora o mesmo tenha acontecido perto do cobre. O resultado foi que, depois que a cola começou a se desintegrar, toda a água vazou. Se alguém souber a resposta para o que causou isso, eu adoraria saber. Por fim, tive que desmontar o sistema e remontar tudo com silicone. Espero que finalmente funcione, pois o silicone é muito menos reativo (mas só o tempo dirá).

Muitas das filmagens nunca foram regravadas, então, só para você saber, em todas as fotos que você me vê aplicando super cola, você deve usar silicone.

Outra observação é que embora afirmei acima que usei folha de cobre, usei alumínio para o bloco do radiador. Ele é muito maior e aquece menos, então o alumínio mais barato funcionará perfeitamente.

Em termos de transformadores, tentei usar um Neon Transformer de $ 15, mas infelizmente não o fiz funcionar. O que funcionou foram os transformadores elevadores baratos de 3 dólares ou mais. A maioria deles, como este, tem uma tensão operacional de 3,6 a 6 volts, o que é perfeito para nossa aplicação. A tensão de saída é de cerca de 400 000 volts, portanto, tenha cuidado ao manusear e não se aproxime muito dela durante a operação. Além disso, ao manusear após a operação, descarregue o transformador encurtando os cabos de saída com uma chave de fenda ou algo semelhante.

Etapa 3: Cortar e dobrar as folhas e selar os blocos

Comecei projetando os blocos mais frios. Você pode encontrar os modelos de design para tudo, tanto os blocos quanto as dimensões do tubo, como acessórios. Esses designs são para o Raspberry Pi 3 modelo B, no entanto, acho que também devem ser compatíveis com o B +, já que os dois só diferem no revestimento de metal elevado da CPU em termos de formato (pelo menos para as peças com as quais nos importamos). Se você quiser fazer isso para o novo Raspberry Pi 4, terá que projetar o sistema por conta própria, mas não se preocupe, não é tão difícil.

De qualquer forma, imprimi os gabaritos e os fixei no cobre e no alumínio com fita dupla-face. Cortei todas as partes com tesouras de metal. Uma ferramenta Dremel também pode ser usada, mas acho que a tesoura é um método muito mais rápido (menos barulhento também!). Depois disso, dobrei os lados. Usei um torno para isso, mas evitei o alicate de bico fino e, em vez disso, usei um par de alicates de bico chato (não sei bem o nome) onde o torno não era viável. Dessa forma, as curvas serão mais retas e mais definidas. Depois que todas as dobras foram feitas, removi o modelo.

Dentro dos blocos mais frios, fixei alguns pedaços de metal, inclinados para cima (quando eles estão montados no lugar). Agora, a teoria por trás disso é que a água fria entrará pelas laterais e "ficará presa" nas prateleiras de metal, resfriará a CPU e então subirá e sairá pelo tubo superior, embora eu realmente não saiba como para analisar se isso realmente funciona. Eu provavelmente precisaria de uma câmera de imagem térmica para ver se o caminho teorizado da água quente é realmente o mesmo na prática.

Quando se tratava da área de disposição de calor do bloco dissipador de calor, eu queria dobrá-lo de forma ondulada, para maximizar sua área de superfície. Tentei marcar e dobrar, mas acabou sendo um desastre, pois pelo menos metade das curvas estalou. Tentei colar todas as peças com CA, mas como todos sabemos, também falhou miseravelmente. Funcionou bem com silicone, mas se eu fizesse isso de novo, usaria algo como uma folha mais grossa e também faria as dobras na outra direção, para que a água quente possa fluir nos canais com mais facilidade.

A seguir, quando todas as dobras foram feitas, selei todas as fendas com silicone, por dentro.

Também fiz uma grade com 8 peças de alumínio. Usei uma técnica de intertravamento para conectá-los um ao outro, junto com silicone. Não sei bem por que decidi fazer isso, acho que pensei que desta forma a água quente que vem lateralmente não vai descer para os canos de entrada, mas a água fria que vem de cima sim. Em retrospecto, a ideia parece bastante rebuscada para dizer o mínimo.

Etapa 4: Imprimindo o suporte e algumas decisões incorretas…

I 3D imprimi um suporte, tanto para o Pi quanto para o bloco do radiador. Montei todas as peças, que você pode encontrar como acessórios STL. Isso me ajudou com o corte e dobra dos tubos, embora isso não seja necessário para você, pois também forneci um modelo para a dobra. Eu pintei de prata com spray, mas essa foi a decisão mais estúpida. Veja, apesar da boa aparência, não é muito prático, pois contém pó de metal. Isso torna a tinta um pouco condutiva, o que é ruim se você quiser usá-la como suporte para eletrônicos de alta voltagem (para encurtar a história, ela começou a cheirar a plástico queimado). Tive que imprimir outro suporte para os pinos de cobre do ventilador de íons, que embora seja impresso em prata, não conduz eletricidade. Agora, vamos passar para os tubos.

Etapa 5: Cortar, dobrar e conectar os tubos

Cortei as seções do tubo um pouco mais do que o necessário, só para ficar no lado seguro. Quando se trata de dobra, é claro que você pode usar uma ferramenta de dobra de tubo, mas como eu não tenho uma, usei um método gratuito. Peguei um pedaço de papelão, colei em uma das pontas e enchi o tubo com areia. A areia uniformizará o estresse e minimizará os vincos no metal. Para dobrar, é mais fácil usar algo como um cabideiro ou uma haste de cortina. Fiz questão de verificar constantemente para ter certeza de que tudo vai caber e também montei algumas peças no caminho. Como referência, você pode usar o modelo em anexo.

Fiz alguns cortes necessários com uma multi-ferramenta. Onde os tubos se conectarão em ambos os lados aos blocos mais frios, metade do tubo foi removida. Usei silicone para conectar esses tubos. Agora, originalmente eu ia ter 3 blocos mais frios, mas decidi não me preocupar com o da memória, pois ficava na parte de trás, e retirar o Raspberry Pi seria difícil com ele sendo preso pelos dois lados. Além disso, o principal gerador de calor é a CPU (embora, eu realmente não sei por que o processador Ethernet precisaria de resfriamento, talvez porque parece tão legal?). Acabei colando um dissipador de calor na parte de trás e tapando os orifícios do radiador com placas de metal.

Também fiz dois orifícios de 6 mm na parte superior do bloco do radiador e fixei dois pedaços de tubo de 6 mm. Eles funcionarão como tubos de enchimento e drenagem, mas também irão liberar parte da pressão conforme a água esquenta.

Por último, fixei a parte superior do radiador com silicone.

Etapa 6: O sistema toma forma …

Montei o Raspberry Pi temporariamente, para ter certeza de que tudo estava alinhado. Usei solda para conectar alguns tubos, embora o resto tenha sido feito com silicone, e segurei as peças no lugar com tacha, até que a cola secasse. Ao proteger tudo, certifique-se de não colocar silicone na parte de trás dos blocos do cooler (que se conectarão aos ICs), bem como em quaisquer tubos.

Depois que tudo secou, eu queria ver se o sistema era à prova d'água. Isso pode ser feito submergindo tudo na água, em um balde por exemplo (com o Raspberry Pi removido, obviamente). Com a ajuda de um canudo, soprei um dos canos de drenagem e bloqueei o outro com o polegar. Onde surgem bolhas, tem um buraco e apliquei mais silicone ali. Isso foi repetido até que não houvesse mais bolhas.

Para proteção extra, apliquei esmalte transparente na Framboesa e em todos os seus componentes, para agir como impermeabilizante.

Etapa 7: O conto do ventilador de íons

Certamente existem métodos melhores e mais rápidos para fazer um ventilador de íons, o mais fácil é simplesmente pegar duas peças de malha de metal e conectar alguns milhares de volts de fonte de alta tensão a ambas. Os íons irão da malha conectada ao fio positivo e voarão em direção à grade carregada negativamente e, por fim, sairão por ela e continuarão voando, dando-nos assim um vento fraco (Terceira Lei de Newton). Essa abordagem teria me salvado muitas horas depois, mas ainda assim, considero minha própria abordagem (estilo Makezine) muuuuito mais legal (Viu o que eu fiz lá, com a palavra “legal”? Deixa pra lá).

Comecei cortando comprimentos de 85x 5 mm de tubo de latão de 6 mm, para a grade negativa. Eu os agrupei, 7 por 7, em forma de favo de mel. Usei fita de alumínio para mantê-los juntos enquanto os fixava no lugar. Aqui, não consegui fugir da soldadura, pois é o único método que tenho que consegue ligar as peças e também conduzir electricidade. Então, cada vez que eu soldava pedaços maiores (mas não os do Minecraft), eu tinha que gravar tudo para que nada se desintegrasse. Usei uma tocha de butano em vez de um ferro para conectar esses hexágonos e também adicionei alguns pedaços menores para obter a forma correta. Liguei um fio e lixei o lado voltado para a grade positiva, já que todos os tubos devem estar igualmente longe da grade positiva.

Falando em grade positiva, isso foi igualmente difícil de fazer. Imprimi a grade, que pode ser encontrada como um anexo. Cortei 85 partes de um fio de cobre não isolado de calibre 22 de igual comprimento. Para evitar que a impressão derretesse, soldei tudo enquanto o plástico estava debaixo d'água. Cada um dos 85 pinos (vamos chamá-los de "pontas de prova", soa muito mais legal) foram empurrados através dos orifícios, e as pontas de prova foram conectadas a pedaços mais longos de fio do topo. Estes, por sua vez, foram soldados a um fio que mais tarde se conectará ao transformador. Durante a soldagem, certifique-se de que todas as sondas grudem igualmente, usei um pedaço de plástico para ter certeza disso. Quanto mais preciso, melhor! Apliquei uma gota de cola em cada uma das sondas, para prendê-las à impressão.

Antes de prender as duas grades com cola, testei o ventilador com minha fonte de alimentação e transformador. O sistema não deve fazer arco, mas deve produzir um fluxo de ar sensível através da grade negativa (se você sentir isso no lado positivo, você pode ter conectado os fios de saída do transformador ao contrário). Pode ser difícil encontrar esse ponto ideal, mas quando você conseguir, prenda os tubos de latão no plástico com cola.

Etapa 8: Trabalho elétrico e configuração de tudo

Prendi o ventilador de íons na parte superior com silicone, certificando-me de que suas partes de metal fiquem longe do resto do sistema. Eu também fixei o transformador de alta tensão na parte traseira com silicone e conectei os fios de saída correspondentes aos fios de cobre da grade positiva e negativa, certificando-se de que haja um pouco de distância entre eles (a última coisa que eu quero é arco elétrico) Então peguei minha fonte de alimentação com os fios desencapados e conectei os fios com os de entrada do transformador. Certifique-se de adicionar isolamento.

Em seguida, adicionei pasta térmica na parte de trás dos blocos do cooler e montei o Raspberry com os 4 suportes da placa-mãe.

Adicionei água ao sistema com uma pipeta e certifiquei-me de sacudir o sistema (a última coisa que queremos é uma bolha de ar presa em um dos blocos de resfriamento). Quando estava quase cheio, inclinei ligeiramente o sistema para me livrar do ar preso entre as aletas do radiador.

Finalmente terminou!

Etapa 9: Fim

Depois de tudo isso, o Ion Cooler está finalmente pronto! Liguei o conector Ethernet, Power e Fan e liguei tudo. Agora é evidente que o sistema não é perfeito. As aletas do radiador são cobertas por silicone tanto quanto não, então eu questiono sua funcionalidade. Embora, muito do calor se dispersa de qualquer maneira, através dos tubos e blocos de resfriamento. Eu diria que o Ion Fan é melhor do que nada, mas não tão bom quanto um mecânico. Porém, aí você tem a desvantagem de ruído e tempo de vida. Minha medição do uso de energia obteve um valor de 0,52 A a 5 Volts DC. Embora a tensão de saída seja muito mais alta, ela pode machucar você, então tome cuidado!

O que é realmente triste é que, embora eu tenha construído para mim e meus amigos desfrutarmos, eles agora se cansaram de jogar Minecraft….

De qualquer forma, acima você pode encontrar um vídeo do gameplay, caso tenha interesse.

Espero que tenha gostado deste projeto, se gostou, goste do Instructable e considere votar em mim no concurso:).

Te vejo no próximo Instructable!

Feliz fabricação!