Mini-Desktop своими руками. 2.0

в 9:59, , рубрики: HTPC, mini-itx, thin mini-itx, Блог компании LUNA Design, Железо, Корпуса и блоки питания, мини-компьютер, мини-сервер, Настольные компьютеры, системы охлаждения

Для тех, кто не читал предыдущий материал, расскажу вкратце, что речь шла о разработке корпуса со встроенным блоком питания для самостоятельной сборки настольного компьютера на базе материнских плат стандарта Thin Mini-ITX.

image

Как и ранее, основная концепция не изменилась. Под выражением «настольный компьютер» я подразумеваю (как минимум) возможность установки любого процессора из линейки Intel Core i Desktop Processors, встроенный блок питания и возможность установки не менее 2-х внутренних накопителей информации. Также, должна быть предусмотрена возможность подсоединения как внутренних, так и внешних беспроводных антенн.

В предыдущем дизайне обеспечивалась выборочная совместимость с материнскими платами Thin Mini-ITX. Мне показалось это несправедливым, и я переработал дизайн для совместимости со всеми существующими платами этого стандарта. Так же, кардинально была пересмотрена система охлаждения. Итак, обо всем подробнее…

Система охлаждения

Основная проблема предыдущего дизайна — это перегрев. Устранить это явление изменением внешнего дизайна было бы не так интересно, как воплотить что-то принципиально новое. Мне очень хотелось, что бы в столь компактном корпусе все внутренние компоненты охлаждались и работали при постоянных температурах вне зависимости от нагрева центрального процессора. Вполне логично было бы предположить, что изменение направления движения воздушного потока может кардинально исправить ситуацию. И первые эксперименты показали потрясающую эффективность данного способа. Процессор стал работать на максимальных частотах Turbo Boost, а его температура находилась в пределах нормы. Уже тогда было ясно, что данный способ охлаждения в компактном корпусе себя оправдал. Предчувствуя немалый потенциал этой идеи, я решил уточнить дизайн корпуса под изменившееся направление движения воздуха и максимально оптимизировать данный процесс. Как и в прошлый раз, корпус состоит из 3-х деталей.

Нижняя крышка. Она же крепление блока питания:

image

Деталь-сепаратор входящего и исходящего воздуха. На ней же крепится жесткий диск:

image

Верхняя крышка, на которой крепится материнская плата:

image

Все детали подвержены одной идее скругленного дизайна. То есть — полное отсутствие острых углов. Это позволило максимально упростить движение воздушных потоков внутри, а так же увеличить внутреннее пространство для размещения компонентов. Теперь корпус способен разместить любую материнскую плату стандарта Thin Mini-ITX с оригинальной задней панелью. Также, есть возможность установки материнских плат с процессорами Intel Atom. В этом случае, высота собственного радиатора процессора не должна превышать 20мм.

Вентиляционные отверстия для входящего воздуха находятся как на нижней, так и на верхней крышках:

image

Причем, их размеры и расположение не случайны. В нижней части овальные отверстия забирают воздух для охлаждения блока питания и пространства под ним. Отверстия посередине пропускают воздух для охлаждения материнской платы и жесткого диска. А сетка на верней крышке предназначена для продува пространства между материнской платой и верхней крышкой. Такое расположение вентиляционных отверстий позволяет равномерно распределить холодный воздух внутри всей системы. Впоследствии, потоки воздуха встречаются на радиаторе процессора, и охлаждая его, сразу же выбрасываются наружу. Для свободного отвода теплого воздуха был переработан дизайн нижней части корпуса:

image

В этом месте не должно быть никаких преград для беспрепятственного выхода воздуха. Благодаря большой площади и радиальному расположению выходных отверстий, воздух устремляется наружу практически без задержки.

Радиатор и вентилятор

В радиаторе охлаждения нет ничего нового за исключением того, что ребра радиатора направлены в обратную сторону от обычного. Это связано с изменением направления движения воздушного потока. Также, я увеличил кол-во ребер радиатора до 72, что добавило эффективности при отводе тепла. В остальном, это обычная конструкция с применением медного сердечника и алюминия в тепло-распределителе:

image

Более неожиданным оказался эксперимент с вентилятором. Первоначально-расчетным был вентилятор размером 75х16мм. Как мне казалось, это самый оптимальный вариант в плане компактности и прокачки необходимого кол-ва воздуха. Но я ошибался. Как оказалось, не столь важно количество проходящего воздуха, сколько площадь соприкосновения воздуха с охлаждаемой поверхностью. После нехитрых экспериментов было выявлено, что гораздо эффективнее использовать пропеллер размером поменьше (75х11мм), тем самым увеличив высоту лопастей радиатора, чем увеличивать воздушный поток. Это сделало систему еще тише и понизило температуру процессора:

image

В итоге, относительно небольшой вентилятор умудряется уверенно охлаждать горячие камни, блок питания и все внутренние компоненты системы. При всем при этом, его становится слышно только в задачах кодирования видео, 3-х мерного тонирования и других, загружающих процессор по полной. В остальных случаях, частота вращения не превышает 1000-1800 оборотов. Далее, в результатах тестов мы в этом убедимся.

Блок питания

Хотя, предыдущий вариант блока питания в новых условиях охлаждения работал идеально, и успешно прошел многомесячные загрузочные тесты, я решил прислушаться к мнению своих оппонентов на Хабре и изменил схемотехнику, увеличив его номинальную долговременную мощность до 150W. Да и дизайн PCB стал намного симпатичнее. Также, все элементы были перенесены на верхнюю часть платы.

image

На некоторых материнских платах старых ревизий, пустует место для подключения внутреннего блока питания (разъем Molex 5566-2):

image

В данном случае, этот разъем (который входит в комплект) можно припаять самостоятельно, или использовать внешний блок питания напряжением 19v, с рекомендуемой мощностью не менее 120W.

И еще одна мелочь… Разъем сети переменного тока IEC 60320 C8 я решил встроить в нижнюю крышку, а не использовать отдельное стандартное решение. Это позволило уменьшить размеры нижней крышки и сохранить основные пропорции корпуса. Также, это добавило монолитности и целостности всей конструкции:

image

Материалы

В предыдущем дизайне был использован алюминий. С эстетической точки зрения, это идеальный материал. С точки зрения производства — обработка алюминия связана с высокими затратами как материальными, так и временными. В нашем случае есть еще одна неприятная особенность. Дело в том, что теплый воздух, проходящий через нижнюю крышку, нагревает ее и тепло передается вверх, нагревая весь корпус в целом. Также, в случае применения алюминия, отпадает возможность использования внутренних беспроводных антенн.

В связи с этим, материалом корпуса был выбран поликарбонат. Он обладает необходимой прочностью, прекрасным внешним видом, теплостойкостью, а так же свойством нераспространения тепла. В данном случае это как раз то, что нужно. Помимо этого появилась возможность изготовления деталей любого цвета и применения приятной финишной обработки. В нашем случае, к деталям применена матовая финишная обработка — Satin Finish. Текстурная обработка форм — грейд А, как внутри деталей, так и снаружи. Верхняя крышка имеет зеркальную внешнюю полировку и ультрафиолетовое покрытие для защиты от мелких царапин и легкой очистки.

Дополнительно, хотелось бы добавить, что в корпусе отсутствуют внешние крепежные элементы, склейки, защелки, клепки и шурупы. Точность изготовления деталей корпуса в местах креплений — 0.07мм (для точного позиционирования крепежных элементов). Все внутренние винты одного размера (для удобства сборки), и имеют ответные латунные гайки, внедренные в пластиковые детали:

image

Результаты тестирования

Тестовая конфигурация:

image

Материнская плата: Intel DH61AG
Процессор: Intel Core i7-3770 (TDP 77W)
Оперативная память: 8Gb SO-DIMM DDR3 1600
SSD: Mini PCI-E Plextor 64GB
HDD: 2.5' Hitachi Travelstar 5K750
WI-FI: Broadcom 4322
Система охлаждения: Активная. Собственная. С вентилятором 1200-4200prm. С PWM контроллером.
Температура воздуха при тестировании: 23°С

Температуры в простое:

image

Тест приложений. Работа с RAW фотографиями в Lightroom, верстка видео в Premiere, обработка фотографий в Photoshop, моделирование в Solidworks. Во время верстки видео использовалась цветокоррекция Magic Bullet Looks. В Lightroom и Photoshop обычная рутинная работа с применением базовых инструментов. В Solidworks велась работа с полной сборкой корпуса включая блок питания и систему охлаждения. На протяжении всего теста частота вращения вентилятора составила 1200-1800 оборотов — от бесшумного до тихого:

image

Синтетический тест. Полная загрузка системы, включая жесткий диск, модули памяти. Имитация кодирования видео, 3-х мерного тонирования финальной сцены и т.д. На протяжении всего теста частота вращения вентилятора составила 3500-4200 оборотов — это максимальное значение. Шум ровный. Без жужжания и высокочастотных примесей. На уровне около 35db:

image

Во всех тестах мы можем наблюдать, что температуры жесткого диска и модулей памяти практически не менялись. Тоже касается и блока питания. Процессор работал на максимальной частоте Turbo Boost и его температура оставалась в пределах нормы. Дросселирование тактов не наблюдалось. Что касается самого корпуса, то его температура была чуть теплой в простое, и с незначительным нагревом при максимальных нагрузках. Удачное расположение вентиляционных отверстий позволяет устанавливать корпус в любом положении. Горизонтально, или с креплением на стене, вертикально на боку, вверх тормашками, или один на другом. В любом случае, это не перекроет потоки воздуха и не повлияет на качество охлаждения.

Тест проводился при настройках BIOS по умолчанию. При тонкой настройке BIOS и незначительном увеличении температуры процессора, удалось снизить обороты вентилятора при максимальных нагрузках до 3000-3500. Что уменьшило уровень шума. Скорее всего, на новых чипсетах и в связке с новыми процессорами, этот показатель будет еще лучше.

Заключение

Применение реверсивной системы охлаждения кардинально изменило ситуацию с охлаждением системы в целом. Такие чувствительные к повышенным температурам элементы как жесткий диск и блок питания, стали работать практически при одинаково-низкой температуре, как в простое, так и при максимальных нагрузках. Это гарантирует их надежную и долговременную работу. И это не случайно. Дело в том, что внешние блоки питания не имеют собственной системы охлаждения. Они работают в замкнутом воздушном пространстве. Это катастрофически влияет на их долговечность. Их срок службы напрямую зависит от окружающей температуры. И даже при постоянных средних нагрузках на блок питания (не говоря уже о номинальных), его долговечность измеряется месяцами. В нашем случае, блок питания постоянно охлаждается, и даже при повышенных нагрузках, его температура остается практически неизменной. Согласно измерениям температур в разных режимах, и техническим характеристикам применяемых деталей, теоретическая долговечность блока питания оценивается в 5 лет.

Если Вас заинтересовал данный проект, Вы можете подписаться на наши новости.

image

image

image

P.S.

Автор: woodoodm

Источник

Поделиться новостью

* - обязательные к заполнению поля