Cichy komputer - cz.2.pdf - Artykuły na temat szeroko pojętej produkcji muzyki - oklejanek20

Cichy komputer

część druga

Maciej Dobrski

W lutowym numerze naszego magazynu dość szczegółowo omówiliśmy różne aspekty związane z

modyfikacją komputera dla celów studia nagraniowego, biorąc pod uwagę głównie redukcję szumu

wiatraków i dysków. W drugiej części tego opracowania omówimy radykalną metodę uciszenia

komputera, a mianowicie przy pomocy chłodzenia cieczą. Liczydło ma być ciche jak mysz pod

miotłą i jedynie mrugające światełka kontrolne na płycie czołowej mają świadczyć o jego

aktywności. Ciecz jest nieporównywalnie lepszym od powietrza medium absorbującym ciepło i

hałaśliwe wibracje, co z pewnością mogą potwierdzić żyjący jeszcze użytkownicy takich pojazdów,

jak Fiat 600, Volkswagen Garbus lub Żiguli. Dodatkową korzyścią jest fakt, że wodne systemy

zasilane niezależnie umożliwiają schłodzenie procesorów po wyłączeniu elektroniki komputera i

uniknięcie morderczego skoku temperatury w momencie, gdy tradycyjne wiatraki już nie działają.

Na samym wstępie musimy ostrzec, że przedstawiony tu projekt wymaga niemałych kwalifikacji

ślusarskich i sporo zabiegów w zdobyciu odpowiednich materiałów i elementów systemu. Dlatego

gra jest warta świeczki jedynie w przypadku ambitnych majsterkowiczów lub studia - szczególnie

masteringowego - zatrudniającego kilka komputerów pracujących w systemie. Rezultaty są

oczywiste i nie do pogardzenia: kompletna cisza. No dobrze, prawie kompletna - zbudowanie

absolutnie bezgłośnej maszyny leży w sferze niedościgłych marzeń konstruktorów całego świata.

Założenia ogólne

Analiza kilku istniejących na rynku rozwiązań skłania do jednej konkluzji. Otóż prawie wszystkie

systemy mają jeden zasadniczy mankament: pętla obiegu cieczy zawiera wymiennik ciepła (radiator

identyczny w działaniu jak chłodnica samochodowa) z wentylatorem. Ten radiator i pompa

wymuszająca cyrkulację chłodziwa instalowane są na ogół albo w obudowie komputera, albo na

tylnej ścianie, w każdym przypadku w bezpośrednim sąsiedztwie. Oczywiście hałas jest

najmniejszym problemem branym pod uwagę przez projektantów. Gracze są szczęśliwi, bo mogą

sobie podkręcić zegary procesorów do bólu, ale nam co innego w głowie. My będziemy chcieli

zmodyfikować nieco koncept generalny, wynosząc zbiornik z płynem i hałasującą pompę poza

zasięg słuchu (np. za ścianę) i wykorzystując jednocześnie kilkumetrowy dystans na skuteczne

oddanie ciepła do otaczającego powietrza. Taki jest plan.

Na powyższej

ilustracji widać alternatywne rozwiązania połączeń (a i b), już w obrębie obudowy komputera:

pojedyncza i rozgałęziona pętla cieczy chłodzącej. Różnica jest niewielka i determinowana

wyłącznie wydajnością pompy tłoczącej chłodziwo przez cały system.

Co nam jest potrzebne?

W dziedzinie przewodnictwa cieplnego nie ma lepszego materiału od miedzi i tej w naszym

projekcie będziemy potrzebowali sporo w różnej postaci - płaskiej blachy, prostych rurek i

wytłoczek. Miedź - prawidłowo przygotowana do tego celu - lutuje się przecudnie i to jest kolejny

argument na naszą korzyść. Miedź jest jednak stosunkowo miękkim metalem, więc łatwo ulega

deformacji, która może zniweczyć skuteczność (szczelność) lutowania. Pamiętajmy, że w grę

wchodzi woda i elektryczność - dwa żywioły, które się nawzajem nie cierpią. Skóra mi cierpnie na

samą myśl o widowiskowym dymie i iskrzeniu, gdyby chociaż jedna kropelka padła na płytkę

drukowaną naszego bezcennego Blastera... Będziemy zatem potrzebowali też odpowiednich złączek

mosiężnych, które zapewnią superszczelne, pewne na 101% połączenie elementów systemu w pętlę.

Szukać należy w sklepach i hurtowniach zaopatrujących spawaczy, budowlańców, hydraulików lub

branżę chłodnictwa (kompresory do lodówek), w składnicach metali kolorowych i w

supermarketach typu Castorama. Będziemy musieli zajrzeć nawet do sklepu dla akwarystów w

poszukiwaniu odpowiedniej pompki wodnej. Zebranie wszystkich materiałów, elementów i

narzędzi nie będzie prostym zadaniem i to może zdeterminować decyzję przystąpienia do tego

projektu.

Chłodnica procesora głównego

Pomysł jest w zasadzie banalnie prosty: fabryczny radiator z wentylatorem zastępujemy

miedzianym kubkiem, przez który przepływa ciecz chłodząca (szczegółowe rysunki znajdziecie na

naszym CD w katalogu DodatkiWyciszenie).

1. Idealnym do tego celu rozwiązaniem jest wypraska stosowana w instalacjach wodociągowych

lub w agregatach chłodniczych do zaślepienia końcówki rury. Szukamy czapeczki o średnicy

wewnętrznej minimum 41,5mm/maksimum 54mm, co odpowiada wymiarom standardowych rur

miedzianych - odpowiednio - 1,625" i 2,125". Oczywiście metryczne wymiary są dopuszczalne; nie

ma to najmniejszego znaczenia, jeśli tylko dno kubka pokrywa całą powierzchnię procesora. Mogą

być problemy, bo to rury raczej grubaśne, bardziej przemysłowe i w sklepach dla budownictwa

mieszkaniowego rzadko spotykane. Udaną alternatywą może być podobnej średnicy pierścień z

mosiądzu i przylutowane srebrem dno z blachy miedzianej o grubości 1,5-2mm.

Na samym początku zadbajmy o najważniejsze: przygotowanie powierzchni styku chłodnicy z

procesorem. To będzie denko zaślepki, które może być nieco porowate i minimalnie wklęsłe lub

wypukłe. Tę dość żmudną operację przeprowadzimy na idealnie płaskiej powierzchni (kawałek

szkła wystawowego o grubości 6mm jest w sam raz, dobry jest też żeliwny blat piły tarczowej) przy

pomocy płótna ściernego i - na końcowym etapie - papieru ściernego na mokro.

2. W domowych warunkach zacznij od płótna ściernego o gradacji 100, aplikując równomierny

nacisk na obwodzie pierścienia i wykonując okrężne ruchy. Obserwuj wyniki na spodzie - od razu

zauważysz ewentualne nierówności, które nie powinny być zbyt wielkie. Po wstępnym splanowaniu

powierzchnia powinna być idealnie płaska - to można sprawdzić przykładając do niej np. krawędź

suwmiarki i obserwując styk pod światło. Potem można przystąpić do polerowania drobniejszym

płótnem, np. 150, stosując te same równomierne ruchy okrężne. Ostatnie dwa etapy to szlif na

mokro, przy użyciu wodnego papieru ściernego 200-220 i w końcu 400. Zamocz cały arkusz w

wodzie i przyklej go równo do szkła lub czegokolwiek, co służy jako baza. W rezultacie

powinniśmy uzyskać lekko matową i gładką jak pupcia niemowlęcia powierzchnię, bez śladu rys z

pierwszego szlifu.

3. Można to sobie jeszcze wypolerować na lustro przy pomocy bawełnianej tarczy i pasty do

polerowania. Cały proces nie powinien zająć więcej jak godzinę pracy. Teraz naklejamy na tę

powierzchnię kilka warstw taśmy maskującej w celu zabezpieczenia i możemy przystąpić do

następnego etapu. Zaślepka jest za wysoka do naszych celów - mamy wprawdzie sporo miejsca w

tym obszarze płyty głównej, ale do schłodzenia procesora nie potrzeba tak wielkiej masy cieczy.

4. Oznaczmy rysikiem linię cięcia na cylindrycznej powierzchni i umieśćmy kubek w imadle,

zabezpieczając uprzednio szczęki kawałkami aluminiowego kątownika lub wygiętej blachy. Nie

stosuj zbyt wielkiej siły do zaciśnięcia imadła - nie chcemy zdeformować denka, które ma

dokładnie przylegać do procesora na całej jego powierzchni. Załóż nowy brzeszczot o jak

najdrobniejszych zębach do piłki metalowej i postaraj się ciąć zgodnie z linią. Prawdopodobnie

zjedziesz trochę z linii - obróć kubek w imadle i zacznij w innym miejscu. Gdy już prawie odkroisz

cały pierścionek nadmiaru, wyjmij zaślepkę z imadła i dokończ cięcie w ręku - miedź jest miękka i

pójdzie jak po maśle. Nie spiesz się, bo łatwo zepsuć surowiec, a te wypraski są dość drogie.

Wszelkie nierówności usuń najpierw z grubsza pilnikiem, zachowując równoległość górnej

krawędzi z powierzchnią denka. Końcową obróbkę przeprowadź identyczną metodą jak w

przypadku denka, ale oczywiście tylko na płótnie ściernym o dużej ziarnistości. Zwykłym

scyzorykiem zeskrob ostre krawędzie - kubek jest prawie gotów do lutowania. Odłóż go na bok -

teraz będziemy pracowali nad pokrywą bloku, która ma zawierać łączówki do rur elastycznych i

otwory na śruby mocujące całe ustrojstwo do płyty głównej.

5. Czeka nas trochę precyzyjnego trasowania na blasze - przyda się elementarna geometria,

suwmiarka, cyrkiel z dwoma szpilkami i punktak. Znajdujący się na naszej płycie

(DodatkiWyciszanie) rysunek jest uniwersalny, to znaczy pokazane są tam otwory do zamocowania

na procesorach Intel P4 (z wykorzystaniem fabrycznego kosza 478) i na procesorach

Athlon/Duron/Athlon XP (socket 462). W tym drugim przypadku skorzystamy z dwóch par pustych

otworów w płycie (po obydwu stronach procesora). W przypadku procesora AMD Athlon 64

(Socket 754) wykorzystaj parę otworów dla P4, które trzeba będzie trochę rozpiłować okrągłym

iglakiem i nadać im owalny kształt. Konfiguracja procesorów może się różnić o 90 stopni w

zależności od marki płyty głównej, a my chcemy ustawić blok wodny tak, żeby otwór wlotowy dla

chłodziwa był na dole, a wylotowy pionowo na górze.

6. W sumie dla P4 będziemy potrzebowali tylko dwa otwory 3mm dla śrub mocujących blok w

koszu (za pośrednictwem dwóch prętów mostowych), a dla AMD cztery otwory 5mm. Na tym

zdjęciu widoczny jest prototyp chłodnicy zainstalowany na płycie Asus P4PE. Kształt blachy na

pokrywę nie ma najmniejszego znaczenia: może to być kwadrat, sześciokąt, rogi można zaokrąglić

pilnikiem wg gustu i smaku. Generalnie warto unikać ostrych krawędzi, które mogą kolidować z

okablowaniem komputera, ale na tej wysokości nad powierzchnią płyty głównej nie ma już innych

obstrukcji. Problem jest tylko taki, że pokrywa powinna być przycięta na gotowo przy pomocy

nożyc gilotynowych, bowiem nożyce ręczne do blachy zdeformują ją i utrudnią uzyskanie

idealnego przylegania do kubka. To z łatwego i pewnego w skutkach lutowania może uczynić

piekło. Mówię tu o wyraźnie widocznych krzywiznach - jeśli nie da się ich usunąć przy pomocy

delikatnego wyklepania młotkiem na żelaznej babce, to wyniki lutowania mogą się okazać

wątpliwe. W każdym razie - nim przystąpisz do zaznaczenia i wypunktowania otworów do

wywiercenia - poświęć sporo uwagi na zapewnienie odpowiedniej płaszczyzny pokrywy.

7. Mając za sobą wybór złączek (patrz ramka obok) trzeba zmierzyć ich średnicę w miejscu

lutowania do pokrywy i umiejscowić otwory tak, aby znajdowały się jak najbliżej ścianki kubka. Z

prostej arytmetyki wynika, że rozstawienie złączek będzie wynikiem odjęcia średnicy łączówki od

wewnętrznej średnicy zbiorniczka. To zagwarantuje przepływ chłodnej cieczy wzdłuż całej

powierzchni denka i skuteczny transfer ciepła z procesora. Zauważcie, że większość złączek ma

stożkowy gwint, tzw. rurowy, który - w kwestii opisowej z natury "imperialistyczny" - ma niewiele

wspólnego z oznaczeniem gwintu śrub. To zresztą nie ma znaczenia, bowiem gwint nie będzie brał

udziału w połączeniu z pokrywą chłodnicy. Po zaznaczeniu punktów centralnych na wierzchu

pokrywy oznaczmy perymetr kubka na odwrotnej stronie. Będziemy bowiem lutować cały blok za

jednym zamachem w pozycji odwróconej - najpierw nypelki do pokrywy, a potem kubek. To jest

osobna, ważna sprawa do omówienia, tymczasem czas na wiercenie. Blacha miedziana nie jest zbyt

wdzięcznym materiałem do obróbki tego typu - jeśli to możliwe skorzystaj z wiertarki kolumnowej,

stosując wiertła o stopniowanych średnicach do większych otworów (np. 3mm wstępnie i 5mm na

wykończenie) i koniecznie kawałek drewna pod spodem (skrawek MDF jest idealny do tego celu).

Ewentualne zadziory zlikwiduj pilnikiem. W końcu upewnij się, że: 1 - otwory montażowe w

pokrywie pasują do konfiguracji kosza 478 (w przypadku procesorów P4) i do otworów w płycie

głównej (dla AMD), 2 - centralna linia między otworami dla złączek jest pionowa. Potem

wyprowadź psa na spacer.

Lutujemy

Lutowanie miedzi jest frajdą przy zachowaniu szacunku dla prawideł tej sztuki i piekłem dla

partaczy. Będzie nam potrzebny palnik gazowy - ani lutownica elektryczna, ani kolba gazem

podgrzewana nie zda egzaminu. Rzecz w tym, że lutownice - nawet 1.000W - dostarczą wprawdzie

odpowiednią ilość ciepła, ale punktowo, powodując silną ekspansję metalu w jednym miejscu i w

związku z tym wypaczenie materiału. Miedź - szczególnie większe płaskie kawałki - będzie się

wyginać na wszelkie sposoby jak żywa, powodując niebezpieczne i trudne do wypełnienia cyną

szczeliny. Zwykła jednorazowa butla propanowa z palnikiem powinna wystarczyć, aby

równomiernie nagrzać cały obiekt do temperatury topnienia cyny. Są także identyczne butle z

innymi, bardziej wydajnymi cieplnie gazami, też dostępne w popularnych sklepach z narzędziami.

Ambitniejsi majsterkowicze mogą się pokusić o lutowanie srebrem, które jest bardzo eleganckie i

zabawnie łatwe, ale to chyba przegięcie. W każdym razie do lutowania elementów naszego systemu

potrzeba dużo ciepła, które zagwarantuje pewne spojenie.

Tajemnica sukcesu polega na prawidłowym przygotowaniu powierzchni do lutowania. Niech nikt

nie wierzy w magiczne właściwości pasty lutowniczej: bez oczyszczenia metalu z tlenków nawet

nie przymierzaj się do tej roboty! Idealnym pomocnikiem w tym zadaniu jest genialny patent firmy

3M, zwany Scotch Brite: nasączony okruchami karborundu arkusz gąbczastego elastycznego

tworzywa, które dostanie się do wszelkich zakamarków. Ale i kawałek zwykłego płótna ściernego

spełni zadanie przy odrobinie cierpliwości. Nie szczędź starań w tym momencie: marny lut może

cię wiele kosztować. Oczyszczona powierzchnia powinna być wyraźnie jaśniejsza, jaskrawa.

8. Drugi krok to zastosowanie kwasu lutowniczego. Żarliwie odradzam pastę, która w

bezpośrednim kontakcie z płomieniem palnika zamieni się w paskudną smołę wręcz niemożliwą do

usunięcia. Kwas zaaplikuj cienką warstewką przy pomocy krótkiego i sztywnego pędzelka na

obydwu lutowanych powierzchniach i tylko tam gdzie trzeba. Wszelkie zacieki są niedopuszczalne

- cyna posłusznie popłynie tam gdzie nie chcemy. Jeśli to się wydarzy - umyj element pod kranem,

wysusz i posmaruj kwasem ponownie. Teraz postaw mosiężne złączki do góry nogami na jakiejś

ogniotrwałej powierzchni (nie zapomnij usunąć z nich ewentualnych plastykowych pierścieni

zaciskowych - jeśli taki typ stosujesz) i naceluj na nie otwory w pokrywie.

Upewnij się, że pokrywa leży na złączkach równo i przylega do nich bez szczelin. Na wszelki

wypadek podeprzyj po bokach czymś co się nie spali (np. małe kamyczki), bo cała konstrukcja

może się przewrócić w trakcie lutowania. Przygotuj cynę - zwykła 60/40 lub 50/50 jest najlepsza.

Nie przejmuj się kalafonią, jeśli drut cynowy jest nią nafaszerowany: można ją później z łatwością

zmyć denaturatem. Nagrzej wstępnie całość, omiatając najpierw płomieniem palnika równomiernie

cały obiekt. Nigdy nie kieruj płomienia bezpośrednio na miejsce spawu, w końcowym etapie

nagrzewaj większe masy metalu - w tym przypadku mosiężne łączówki pod spodem pokrywy - i

pozwól ciepłu przejść do blachy. W miejscach nie pokrytych kwasem miedź powinna ściemnieć,

przybierając wiśniowy kolor - to znak, że można lutować. Przystaw cynę w miejscu spojenia i w

zachwycie patrz na cud: spoiwo podąży szlakiem wytyczonym przez kwas i utworzy równomierny

menisk wklęsły wokół podstawy złączek. Teraz zdejmij z dna kubka taśmę zabezpieczającą i ustaw

go delikatnie na wyznaczonym uprzednio kręgu. Powtórz całą procedurę, upewnij się że stopiona

cyna ładnie się błyszczy na całym obwodzie kubka w miejscu styku z pokrywą, tworząc estetyczny

menisk wklęsły. Cierpliwie daj wystygnąć całej konstrukcji, otrzyj pot z czoła i zawołaj rodzinę,

która na pewno powie "och, jaki ty jesteś zdolny!"

Instalacja chłodnicy procesora

Zbiornik - po uprzednim oczyszczeniu z ewentualnej kalafonii, umyciu oraz ostatecznej kontroli

powierzchni stykowej - jest już gotowy do instalacji na procesorach AMD. Niestety musimy wyjąć

płytę główną z komputera, ponieważ śruby montażowe wchodzą w otwory od spodu.

9. Będziemy potrzebowali 4 nylonowe śruby M5 o długości ok. 45mm, po dwie nylonowe nakrętki

i po trzy gumowe podkładki na każdą. Przypatrz się najbliższym okolicom otworów montażowych

w płycie po obydwu stronach: niektóre mają zamontowane elektroniczne elementy powierzchniowe

tuż obok - nie chcemy ich uszkodzić. W tym celu zastosuj gumowe podkładki (idealne są

pierścionki typu oring), które skutecznie ochronią elektronikę. Zresztą siły do zamontowania śrub

powinny być naprawdę niewielkie, wystarczy dokręcenie nakrętek palcami. Śruby będą się

elastycznie wyginały na boki - nie szkodzi, w końcu ustawią się centralnie. Na tym etapie zamocuj

na bloku wodnym odpowiedniej długości odcinki rurek winylowych (z niewielkim zapasem na

wszelki wypadek), planując lokalizację przejściówki od i do pompy gdzieś w połowie wysokości

tylnej ściany obudowy. Będzie to wymagało pewnej siły, ewentualnie zastosowania kluczy do

zaciśnięcia pierścieni kompresyjnych - nie chcemy maltretować płyty głównej już po

zainstalowaniu chłodnicy na procesorze.

Zaaplikuj cienką warstwę pasty termoprzewodzącej o dobrej jakości na powierzchnię procesora -

biała pasta silikonowa jest wystarczająca, ale może uda ci się znaleźć gdzieś znacznie sprawniejszą

pastę srebrną, np. Arctic. Zgrywając otwory w pokrywie chłodnicy ze śrubami w płycie ulokuj

kubek na swoim miejscu. Pamiętaj: linia łącząca obydwie złączki jest pionowa! Wykorzystaj

elastyczność śrub do wykonania kilku drobnych ruchów skrętnych w celu równomiernego

rozprowadzenia pasty i - bez większego wysiłku, palcami - dokręć nakrętki. Stosuj metodę

dokręcania krzyżowego, stopniowo po przekątnej. Gumowe podkładki powinny się nieco

spłaszczyć - i to wystarczy w zupełności.

Cichy komputer - cz.2.pdf

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: