نظام تبريد أيون لخادم لعبة Raspberry Pi: 9 خطوات (بالصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:37

مرحبًا صناع!

منذ فترة وجيزة حصلت على Raspberry Pi ، لكنني لم أكن أعرف حقًا ماذا أفعل به. في الآونة الأخيرة ، عادت Minecraft إلى الشعبية ، لذلك قررت إعداد خادم Minecraft لي ولأصدقائي للاستمتاع به.

حسنًا ، اتضح أنه أنا فقط: /. على أي حال ، أنا الآن بحاجة إلى مبرد جاد للغاية يمكنه تبريد الخادم …

لذلك في هذا Instructable ، سأوضح لك كيفية صنع لعبة بدس جميلة. سيشمل حلقة مبردة بالماء ، بدون أجزاء متحركة ، حيث سيتم تبريد المبرد بواسطة مروحة أيونية اختيارية. الآن ، أعترف أنني ركزت على التصميم بنفس القدر كما ركزت على الوظيفة. لتثبيت الخادم نفسه ، هناك العديد من البرامج التعليمية على الإنترنت. لقد تابعت هذا الفيديو. إذا كنت ترغب في تمكين الآخرين من اللعب ، فستحتاج أيضًا إلى إعادة توجيه جهاز التوجيه الخاص بك ، فهناك الكثير من المعلومات الخاصة بهذا عبر الإنترنت. على أي حال ، فلنبدأ العمل مع نظام التبريد!

اللوازم

صاج 0.7 مم من النحاس أو الألمنيوم

4 ملم و

6 ملم أنابيب النحاس أو النحاس الأصفر أو الألومنيوم¨

خيوط طباعة ثلاثية الأبعاد (وطابعة!)

بعض الأسلاك النحاسية قياس 22

محول تيار متردد عالي الجهد (يمكن العثور عليه في مواقع مختلفة عبر الإنترنت ، يرجى التعامل معه بعناية!)

محولات الحائط 2x 5 فولت (أحدهما مزود بموصل micro USB والآخر بأسلاك عارية فقط)

4x محولات هيكل اللوحة الأم.

مادة لاصقة (يفضل أن تكون سيليكون)

معجون حراري

لحام الحديد مع جندى

القوالب

و انتظر! لقد نسيت Raspberry Pi !!

الخطوة 1: اختيار المواد

قبل أن نسرع في صنعه ، كنت بحاجة إلى العثور على مادة بناء ذات الخصائص الصحيحة ، والتي تبين أنها من النحاس. له خصائص حرارية مماثلة للفضة وهو أفضل معدن موصل للحرارة. هذا مهم ، لأننا نريد نقل الحرارة من وحدة المعالجة المركزية والدوائر المتكاملة الأخرى إلى السائل ، ثم الخروج إلى الهواء بشكل فعال. النحاس مكلف للغاية ، ومع ذلك ، فقد كان حاسمًا لهذا المشروع. إذا كنت ترغب في العثور على بديل ، فسيكون الألمنيوم واحدًا ، لأنه يقوم أيضًا بتوصيل الحرارة بشكل جيد. لقد كلفتني هذه الصفيحة من 0.7 مم من النحاس حوالي 30 دولارًا ، لكن الألمنيوم سيكون أرخص بكثير من ذلك. سأقوم بإخراج وحدات كتلة المبرد من الورقة وسأقوم بتوصيل الوحدات المختلفة بأنابيب نحاسية ونحاسية بقطر 4 مم ، ولكن بالطبع يمكنك بسهولة استخدام أنابيب الألمنيوم أو البلاستيك لهذا الغرض.

ستحتاج أيضًا إلى نوع من المواد اللاصقة لتوصيل جميع أجزائك. كان خياري الفوري هو فقط لحام كل شيء معًا. ومع ذلك ، في هذه الحالة ، تعمل الخصائص الحرارية للنحاس ضدي ، لأنه بمجرد أن أردت اللحام بالأجزاء معًا ، بدأت جميع الوصلات المجاورة لها في الذوبان. لذلك بحثت عن بدائل أخرى ، المزيد عن ذلك في الملاحظات "السريعة" أدناه.

الخطوة الثانية: بعض الملاحظات السريعة

كبديل للحام ، جربت إيبوكسي سريع لمدة 5 دقائق ، ومركب معدني صناعي ، وغراء CA (غراء فائق). لم يكن الإيبوكسي مرتبطًا حقًا ، ولم يتم شفاء المعدن الاصطناعي أبدًا ، وبدا أن الغراء الفائق يعمل بشكل جيد ، ولم يظهر عيبه إلا بعد بضعة أسابيع ، عندما بدأ النحاس في التآكل وانهار الصمغ حتى زواله. كان الغراء المجفف يتفاعل بطريقة ما ، ولست متأكدًا مما إذا كان الماء أو الألمنيوم أو صودا الخبز التي استخدمتها كمنشط هو الذي يسبب هذا ، على الرغم من أن الشيء نفسه حدث بالقرب من النحاس. كانت النتيجة أنه بعد أن بدأ الغراء في الانهيار ، تسربت كل المياه. إذا كان هناك من يعرف الإجابة على سبب ذلك ، فأنا أحب أن أعرف. أخيرًا ، اضطررت إلى تفكيك النظام وإعادة تجميع كل شيء بالسيليكون. آمل أن ينجح هذا أخيرًا ، لأن السيليكون أقل تفاعلًا (لكن الوقت فقط سيخبرنا).

لم يتم إعادة تسجيل الكثير من اللقطات مطلقًا ، لذا فقط لكي تعلم ، في جميع الصور التي تراها أقوم بتطبيق الغراء الفائق ، يجب عليك بدلاً من ذلك استخدام السيليكون.

ملاحظة أخرى هي أنه بينما أذكر أعلاه أنني استخدمت ألواح النحاس ، فقد استخدمت الألومنيوم لكتلة الرادياتير. إنه أكبر بكثير ، ويصبح أقل دفئًا ، لذا فإن الألومنيوم الأرخص سعرًا سيعمل بشكل جيد.

فيما يتعلق بالمحولات ، حاولت استخدام Neon Transformer بقيمة 15 دولارًا ، لكنني لم أجعله يعمل لسوء الحظ. ما نجح هو المحولات الرخيصه 3 باك أو ما يقرب من الرخيصه المتابعة. معظم هذه ، مثل هذا واحد لديه جهد تشغيل من 3.6 إلى 6 فولت ، وهو مثالي لتطبيقنا. يبلغ جهد الخرج حوالي 400000 فولت ، لذا يرجى توخي الحذر عند التعامل معه ، ولا تقترب منه كثيرًا أثناء التشغيل. علاوة على ذلك ، عند المناولة بعد العملية ، يرجى تفريغ المحول عن طريق تقصير أسلاك الخرج باستخدام مفك البراغي أو ما شابه.

الخطوة الثالثة: قص وثني الألواح وختم الكتل

لقد بدأت بتصميم الكتل الأكثر برودة. يمكنك العثور على قوالب التصميم لكل شيء ، سواء الكتل ولكن أيضًا أبعاد الأنبوب ، كمرفقات. هذه التصميمات مخصصة لطراز Raspberry Pi 3 B ، ومع ذلك أعتقد أنها يجب أن تكون متوافقة أيضًا مع B + ، حيث يختلف الاثنان فقط في غلاف وحدة المعالجة المركزية المعدنية المرتفعة من حيث عامل الشكل (على الأقل للأجزاء التي نهتم بها). إذا كنت ترغب في عمل هذا لـ Raspberry Pi 4 الجديد ، فسيتعين عليك تصميم النظام بنفسك ولكن لا تقلق ، فالأمر ليس بهذه الصعوبة.

على أي حال ، قمت بطباعة القوالب وربطها بالنحاس والألمنيوم بشريط على الوجهين. لقد قطعت جميع الأجزاء بمقص معدني. يمكن بالطبع أيضًا استخدام أداة Dremel ، لكنني أجد أن المقص طريقة أسرع بكثير (أقل ضوضاءً أيضًا!). بعد ذلك ، ثنيت الجانبين. لقد استخدمت نائبًا لهذا ، لكنني تجنبت كماشة إبرة الأنف ، وبدلاً من ذلك استخدمت زوجًا من الزردية ذات الأنف المسطح (لا أعرف حقًا اسمها) حيث لم تكن الرذيلة قابلة للتطبيق. بهذه الطريقة ، ستكون الانحناءات أكثر استقامة وأكثر تحديدًا. بعد إجراء جميع الانحناءات ، قمت بإزالة القالب.

داخل الكتل المبردة ، قمت بتأمين بضع قطع من المعدن ، بزاوية لأعلى (عند تركيبها في مكانها). الآن ، النظرية الكامنة وراء ذلك هي أن الماء البارد سوف يدخل من خلال الجوانب ، و "يعلق" في الأرفف المعدنية ، يبرد وحدة المعالجة المركزية ثم يرتفع ويخرج من الأنبوب العلوي ، على الرغم من أنني لا أعرف حقًا كيف لتحليل ما إذا كان هذا يعمل بالفعل. ربما أحتاج إلى كاميرا تصوير حراري لمعرفة ما إذا كان المسار النظري للماء الدافئ هو نفسه في الواقع.

عندما يتعلق الأمر بمنطقة التخلص من الحرارة في كتلة المشتت الحراري ، كنت أرغب في ثنيها بطريقة متموجة ، لزيادة مساحة سطحها. حاولت التسجيل والانحناء ، لكن تبين أن هذا كان كارثيًا ، حيث انقطع نصف الانحناءات على الأقل. حاولت لصق كل القطع معًا باستخدام CA ، لكن كما نعلم جميعًا ، فشل هذا أيضًا فشلاً ذريعًا. لقد عملت بشكل جيد مع السيليكون ، ولكن إذا كنت سأفعل ذلك مرة أخرى ، فسوف أستخدم شيئًا مثل ورق القصدير السميك ، وسأقوم أيضًا بعمل الانحناءات في الاتجاه الآخر ، بحيث يمكن أن يتدفق الماء الدافئ في القنوات بسهولة أكبر.

بعد ذلك ، عندما تم عمل جميع الانحناءات ، قمت بإغلاق جميع الفجوات بالسيليكون من الداخل.

لقد صنعت أيضًا شبكة من 8 قطع من الألومنيوم. لقد استخدمت تقنية متشابكة لربطها ببعضها البعض ، جنبًا إلى جنب مع السيليكون. لست متأكدًا تمامًا من سبب قراري القيام بذلك ، أعتقد أن فكرتي كانت أنه بهذه الطريقة لن تغرق المياه الدافئة القادمة جانبًا إلى أنابيب المدخل ، لكن الماء البارد الغارق ، من الأعلى سوف يحدث. بالنظر إلى الماضي ، تبدو الفكرة بعيدة المنال على أقل تقدير.

الخطوة الرابعة: طباعة الاستاند وبعض القرارات السيئة…

لقد قمت بطباعة حامل ثلاثي الأبعاد ، لكل من Pi وكتلة المبرد. لقد قمت بتجميع جميع الأجزاء ، والتي يمكنك العثور عليها كمرفقات STL. لقد ساعدني هذا في قطع وثني الأنابيب ، على الرغم من أن هذا لن يكون ضروريًا بالنسبة لك ، حيث قدمت أيضًا نموذجًا للانحناء. لقد قمت برشها باللون الفضي ، لكن هذا كان القرار الأكثر غباء. كما ترى ، على الرغم من المظهر الجميل ، فهو ليس عمليًا حقًا ، لأنه يحتوي على مسحوق معدني. هذا يجعل الطلاء موصلًا إلى حد ما ، وهو أمر سيء إذا كنت تريد استخدامه كحامل للإلكترونيات عالية الجهد (قصة قصيرة طويلة ، بدأت تشم رائحة البلاستيك المحترق). اضطررت إلى طباعة حامل آخر للمسامير النحاسية للمروحة الأيونية ، والتي بالرغم من أنها مطبوعة بالفضة ، إلا أنها لا توصل الكهرباء. الآن ، دعونا ننتقل إلى الأنابيب.

الخطوة الخامسة: قص وثني وتوصيل الأنابيب

لقد قطعت أقسام الأنبوب لفترة أطول قليلاً من اللازم ، فقط لأكون في الجانب الآمن. عندما يتعلق الأمر بالثني ، يمكنك بالطبع استخدام أداة ثني الأنابيب ، ولكن بما أنني لا أمتلك واحدة ، فقد استخدمت طريقة مجانية بدلاً من ذلك. أخذت قطعة من الورق المقوى ، ولصقها على أحد طرفيها ، وملأت الأنبوب بالرمل. سوف يعمل الرمل على التخلص من الضغط وتقليل التجاعيد في المعدن. للثني ، من الأسهل استخدام شيء مثل رف الملابس أو عامود الستارة. لقد حرصت على التحقق باستمرار للتأكد من أن كل شيء سيكون مناسبًا ، وقمت أيضًا بتجميع بعض القطع كما ذهبت. كمرجع ، يمكنك استخدام النموذج المرفق.

لقد أجريت بعض التخفيضات الضرورية باستخدام أداة متعددة. حيث سيتم توصيل الأنابيب على كلا الجانبين بالكتل المبردة ، تمت إزالة نصف الأنبوب. لقد استخدمت السيليكون لتوصيل هذه الأنابيب. الآن ، في الأصل كنت سأحصل على 3 كتل أكثر برودة ، لكنني قررت عدم الإزعاج بالذاكرة ، كما كانت على الجانب الخلفي ، وستكون إزالة Raspberry Pi صعبة مع تثبيتها معًا من كلا الجانبين. علاوة على ذلك ، فإن المولد الرئيسي للحرارة هو وحدة المعالجة المركزية (على الرغم من أنني لا أعرف حقًا لماذا يحتاج معالج Ethernet إلى التبريد ، ربما لأنه يبدو رائعًا جدًا؟). انتهى بي الأمر فقط بإلصاق بالوعة الحرارة على الجانب الخلفي ، وغطت فتحات المبرد بألواح معدنية.

لقد صنعت أيضًا فتحتين 6 مم في الجزء العلوي من كتلة المبرد ، وقمت بتأمين طولين من الأنبوب 6 مم. ستعمل هذه كأنابيب تعبئة وتصريف ، لكنها ستطلق أيضًا بعض الضغط مع ارتفاع درجة حرارة الماء.

أخيرًا ، قمت بتأمين الجزء العلوي من المبرد بالسيليكون.

الخطوة 6: يأخذ النظام شكله …

لقد قمت بتثبيت Raspberry Pi مؤقتًا ، للتأكد من محاذاة كل شيء. لقد استخدمت اللحام لتوصيل بعض الأنابيب ، على الرغم من أن الباقي تم باستخدام السيليكون ، وتم تثبيت الأجزاء في مكانها باستخدام اللصق ، حتى يجف الغراء. عند تأمين كل شيء ، تأكد من عدم وضع السيليكون على الجانب الخلفي للكتل المبردة (التي ستتصل بـ ICs) وكذلك في أي أنابيب.

بعد أن جف كل شيء ، أردت معرفة ما إذا كان النظام مقاومًا للماء. يمكن القيام بذلك عن طريق غمر كل شيء تحت الماء ، في دلو على سبيل المثال (مع إزالة Raspberry Pi ، بشكل واضح). بمساعدة ماصة ، قمت بنفخ الهواء في أحد أنابيب الصرف ، وسدت الآخر بإبهامي. حيث تظهر الفقاعات ، هناك ثقب وقمت بتطبيق المزيد من السيليكون هناك. تكرر هذا حتى لم يعد هناك المزيد من الفقاعات.

لمزيد من الحماية ، قمت بتطبيق طلاء أظافر شفاف على توت العليق وعلى جميع مكوناته ، ليكون بمثابة بعض العزل المائي.

الخطوة 7: The Tale of the Ion Fan

توجد بالتأكيد طرق أفضل وأسرع لصنع مروحة أيونية ، والأسهل هو أخذ قطعتين شبكيتين معدنيتين وربط مصدر جهد عالي ببضعة آلاف فولت لكليهما. ستنتقل الأيونات من الشبكة المتصلة بالسلك الموجب وتطير باتجاه الشبكة السالبة الشحنة ، وفي النهاية ستخرج من خلالها وتستمر في الطيران ، مما يمنحنا ريحًا طفيفة (قانون نيوتن الثالث). كان من الممكن أن يوفر لي هذا النهج عدة ساعات بعد ذلك ، ولكن مع ذلك ، أنا أعتبر أسلوبي الخاص (أسلوب Makezine) waaaay أكثر برودة (انظر ماذا فعلت هناك ، بكلمة "رائع"؟ Nevermind).

لقد بدأت بقطع 85 × 5 مم أطوال أنابيب نحاسية 6 مم ، للشبكة السلبية. جمعتهم معًا ، 7 في 7 ، في شكل قرص العسل. لقد استخدمت شريطًا من الألومنيوم لتثبيتها معًا أثناء إصلاحها في مكانها. هنا ، لم أستطع الابتعاد عن اللحام ، لأنها الطريقة الوحيدة التي استخدمتها لتوصيل القطع وتوصيل الكهرباء أيضًا. لذلك في كل مرة قمت فيها بلحام قطع أكبر معًا (وليس تلك الموجودة في Minecraft) ، كان علي أن ألصق كل شيء حتى لا ينهار أي شيء. لقد استخدمت شعلة البيوتان بدلاً من الحديد لربط هذه الأشكال السداسية معًا ، وأضفت أيضًا بعض القطع الأصغر للوصول إلى الشكل الصحيح. لقد قمت بتوصيل سلك ورمل الجانب المواجه للشبكة الموجبة بشكل مسطح ، حيث يجب أن تكون جميع الأنابيب بعيدة بشكل متساوٍ عن الشبكة الإيجابية.

بالحديث عن الشبكة الإيجابية ، كان من الصعب أيضًا تحقيق ذلك. لقد قمت بطباعة الشبكة ، والتي يمكن العثور عليها كمرفق. لقد قطعت 85 قطعة من الأسلاك النحاسية غير المعزولة قياس 22 ذات الطول المتساوي. لمنع الطباعة من الذوبان ، قمت بلحام كل شيء معًا بينما كان البلاستيك تحت الماء. تم دفع كل من الدبابيس البالغ عددها 85 (دعنا نسميها "مجسات" ، الأصوات أكثر برودة) عبر الثقوب ، وتم توصيل المجسات بقطع أطول من الأسلاك من الأعلى. تم لحام هذه بدورها بسلك سيتصل لاحقًا بالمحول. أثناء اللحام ، تأكد من أن جميع المجسات تلتصق بالتساوي ، لقد استخدمت قطعة من البلاستيك للتأكد من ذلك. كلما كان ذلك أكثر دقة ، كان ذلك أفضل! قمت بتطبيق قطرة من الغراء على كل من المجسات ، لتثبيتها في الطباعة.

قبل تأمين الشبكتين بالغراء ، اختبرت المروحة بمصدر الطاقة والمحول. لا ينبغي أن يتقوس النظام ، ولكن يجب أن ينتج تيارًا معقولًا من الهواء عبر الشبكة السلبية (إذا شعرت أنه على الجانب الإيجابي ، فربما تكون قد قمت بتوصيل أسلاك الإخراج للمحول بالعكس). قد يكون من الصعب العثور على هذه البقعة الجميلة ، ولكن عندما تحصل عليها ، ثبت الأنابيب النحاسية بالبلاستيك بالغراء.

الخطوة الثامنة: الأعمال الكهربائية وإعداد كل شيء

لقد قمت بتأمين Ion Fan في الأعلى بالسيليكون مع التأكد من أن أجزائه المعدنية بعيدة عن بقية النظام. لقد قمت أيضًا بتثبيت محول الجهد العالي في الجانب الخلفي بالسيليكون وقمت بتوصيل أسلاك الإخراج المقابلة بالأسلاك النحاسية من الشبكة الإيجابية والسلبية ، مع التأكد من وجود مسافة لا بأس بها بين هذه (آخر شيء أريده هو الانحناء)). ثم أخذت مصدر الطاقة الخاص بي بالأسلاك العارية وقمت بتوصيل الأسلاك بمدخلات المحول. تأكد من إضافة العزل.

بعد ذلك ، أضفت معجونًا حراريًا إلى الجانب الخلفي من الكتل المبردة وقمت بتثبيت Raspberry مع مواجهات اللوحة الأم الأربعة.

أضفت الماء إلى النظام باستخدام ماصة ، وتأكدت من هز النظام (آخر شيء نريده هو فقاعة هواء محاصرة في إحدى كتل التبريد). عندما كان ممتلئًا تقريبًا ، قمت بإمالة النظام قليلاً للتخلص من الهواء المحاصر بين زعانف المبرد.

لقد انتهى أخيرًا!

الخطوة 9: النهاية

بعد كل هذا ، تم الانتهاء أخيرًا من مبرد أيون! لقد قمت بتوصيل موصل Ethernet و Power و Fan وقمت بتشغيل كل شيء. من الواضح الآن أن النظام ليس مثاليًا. يتم تغطية زعانف المبرد بالسيليكون بنفس القدر ، لذلك أشك في أنها وظيفية. على الرغم من أن الكثير من الحرارة تتشتت على أي حال ، من خلال الأنابيب وكتل التبريد. أود أن أقول إن مروحة أيون أفضل من لا شيء ، ولكنها ليست جيدة مثل الميكانيكية. رغم ذلك ، هناك عيب في الضوضاء ومدى الحياة. حصل قياسي لاستخدام الطاقة على قيمة 0.52 أمبير عند 5 فولت تيار مستمر. على الرغم من أن جهد الخرج أعلى من ذلك بكثير ، إلا أنه من المحتمل أن يؤذيك ، لذا كن حذرًا!

الشيء المحزن حقًا هو أنه بينما قمت ببنائه لي ولأصدقائي للاستمتاع ، فقد سئموا الآن من لعب Minecraft….

على أي حال ، يمكنك العثور أعلاه على فيديو عن طريقة اللعب ، إذا كنت مهتمًا.

أتمنى أن تكون قد أحببت هذا المشروع ، إذا كنت قد أحببت Instructable وفكر في التصويت لي في المسابقة:).

سأراكم في Instructable القادم!

صنع سعيد!