Здравствуй любимый Радиокотик!!!

Поздравляю тебя с юбилеем по человечески!

Делюсь с тобой и со всеми читателями  идеями по созданию совершенно бесшумного компьютера для дома.

Ведь коты не любят шума - за ним не слышно шороха мышей!

Для наглядности процесса несколько видеороликов  

Ближе к делу:

Рассмотрим источники шума системного блока компьютера:

1.           Импульсный блок питания выполнен в виде компактного блока. Из-за высокой мощности  250-500 Вт и конечного КПД (80-85 %) при работе выделяет много тепла, поэтому снабжён вентилятором. Только современные и дорогие модели имеют встроенный автоматический регулятор оборотов, не дающие вентилятору работать без необходимости.

2.           Вентилятор, охлаждающий процессор. Даже на современных компьютерах вентилятор имеет постоянное питание, 12 Вольт, и не имеет автоматического регулятора оборотов.

3.           Вентилятор охлаждения процессора некоторых моделей видеокарт.

4.           Жёсткий диск при работе, так как имеет движущиеся элементы.

5.           Вентилятор охлаждения корпуса в некоторых моделях.

Как же устранить все источники шума системного блока и при этом сохранить работоспособность его устройств?

С шумом от жесткого диска всё просто: при некотором удорожании конструкции, его можно заменить на твёрдотельный SSD (флэш-диск).

Основные же источники шума в системном блоке это вентиляторы, т. е. охлаждающие устройства. Возникает проблема – как можно заменить систему охлаждения компьютера?

Работая над этой проблемой, я познакомилась в Интернете с системами охлаждения, которые предлагают различные фирмы.

Совсем недавно фирма Zalman стала выпускать кулеры для процессоров больших размеров, большой производительности  вентиляторов и регулятором числа оборотов. За счёт больших габаритов кулер является эффективным при низких оборотах вентилятора. Минусы: нет автоматического регулятора оборотов и мониторинга температуры процессора, возможна ошибка оператора при ручной регулировке числа оборотов (не предоставляется методика регулировки).

Корпус бесшумного компьютера Zalman - ящик 40 кг, алюминиевый, стенки которого покрыт рёбрами радиаторов.

Той же фирмой был предложен компьютер с двухконтурной системой водяного охлаждения. Она справляется с отводом тепла, но не решает проблему шума полностью. Проблематичным здесь является последующее бесшумное охлаждение нагревшейся воды, которое до конца не решено. Охладить воду можно вентилятором, что уже будет производить шум или использовать проточную воду и слушать шум движущейся по трубкам воды. Во втором случае отработанная вода сливается в канализацию, что делает неэкономичным использование воды.     

Модернизация системы охлаждения моего компьютера

Модернизация блока питания ATX CODEGEN 300

Модернизацию системы охлаждения я начала с блока питания – рисунок 1. Я нашла в Интернете его схему с описанием работы и узнала следующее - блок питания состоит из двух частей – высоковольтной и низковольтной.

Высоковольтная часть состоит из

• выпрямителя переменного напряжения;
• сглаживающих электролитических конденсаторов;
• схемы управления трансформатором дежурного режима на транзисторе МО339;
• схемы управления силовым импульсным трансформатором на двух ключевых транзисторах Д13007.

Низковольтная часть состоит из

• микросхемы контроллера ШИМ (широтно-импульсной модуляции) КА7500В;
• из двух мощных сборок диодов Шоттки для выпрямления импульсов, идущих с силового трансформатора для получения напряжений +5 В, +12 В;
• многообмоточного дросселя для сглаживания пульсаций электролитических конденсаторов – фильтров напряжений;
• схемы стабилизатора напряжения +3,3 В;
• схемы формирования управляющего сигнала Power God – все напряжения на выходе блока питания +12, +5, +3,3, -12,-5 В в норме;
• схемы запуска PCON.

Элементы, которые требуют охлаждения и установки на радиаторы – это мощные три транзистора высоковольтной части, две диодные сборки и полевой транзистор низковольтной части. Поскольку на корпусе каждого из этих элементов имеется разное напряжение, в том числе и сетевое, они установлены на изолирующих теплопроводящих прокладках из слюды или других материалов.

Плата блока питания помещена в отдельный металлический корпус с постоянно работающим вентилятором и отверстиями для охлаждения. Поскольку большую часть времени компьютер работает в режиме загрузки близкой к нулю (работа с текстовыми документами, поиск в Интернете и т. п.), т. е. 20 Вт энергопотребления системного блока, считаю работу вентилятора блока питания на максимальных оборотах нецелесообразной.

Предлагаю совершенно новый подход при проектировании компьютерных блоков питания. Изготовив действующий опытный образец, показать, что с точки зрения массового производства новая модель не несёт повышенных финансовых затрат. Плату блока питания предлагаю размещать на боковой стенке компьютера, монтаж элементов требующих охлаждения предлагаю выполнять с обратной стороны платы (двусторонний монтаж), одновременно прикрепляя их к боковой стенке, выполненной из алюминиевой пластины, служащей радиатором. Для удобства монтажа и пайки предлагаю предварительно эти элементы устанавливать на небольших плоских пластинах – радиаторах, впаивать группами, тестировать и при сборке крепить на стенку внутри корпуса. Таким образом, полностью освобождаемся от вентилятора в блоке питания.

Модернизация охлаждения процессора

Идея создания бесшумного компьютера возникла при тестировании работоспособности системной платы при подключении на столе.  Компьютер спокойно работал без перегрева 15 минут с небольшим штатным процессорным радиатором и отключённым вентилятором. Далее процессор нагрелся, и компьютер пришлось выключить. Обратившись к литературе, я нашла методику расчёта поверхностной площади радиаторов для электронных компонентов:

Расчет площади радиатора
              При расчете обычно исходят из температуры окружающей среды 20°С и допустимом перегреве на 30°С, т.е. нагреве тепловыделяющего элемента до 50°С.
             Тепловое сопротивление радиатора
Q = 50/√S (°С/Вт) (1),
где S – площадь поверхности теплоотвода, выраженная в квадратных сантиметрах.
             Отсюда площадь поверхности для искомого теплового сопротивления
S = (50/Q)2 (см²) (2).
               Если необходимо рассеять мощность 50 Вт, при перегреве 30°С, требуемое тепловое сопротивление Q = 30/50 = 0,6 °C/Вт. Тогда по формуле (2) определяем площадь:  S = (50/0,6)² = 6944 см².
             Значит  площади имеющегося радиатора  в 5000 см², специально приобретённого для этой разработки, практически должно хватить для охлаждения процессора, так как мощность 50 Вт – приблизительная и может быть завышена. В любом случае для аварийного охлаждения, если температура радиатора достигнет установленного предельного значения, под пластинами радиатора я установила большой, тихий (выбрала из нескольких) вентилятор, управляемый цифровым терморегулятором, датчик которого закреплён вблизи процессора. Частота вращения подбирается экспериментально и регулируется регулятором напряжения, который продавался вместе с кулером.

В верхней и нижней стенках корпуса пришлось просверлить много отверстий для отвода тепла радиатора процессора, северного моста, трансформаторов и дросселей блока питания, видеокарты TV-тюнера, жёсткого диска.

Для удобства пользования компьютером, дома, на презентациях и для борьбы с лишними проводами была сделана передняя панель системного блока, имеющая подсветки, индикаторы включения, цифровой индикатор температуры процессора, входного напряжения сети, выключатель и регулятор громкости звука, встроенного мощного стереоусилителя с двумя широкополосными динамическими головками. На задней панели уставлены четыре компактные управляемые розетки для подключения периферийных устройств. Компьютер оборудован беспроводной клавиатурой со встроенным трекболом для дистанционного управления по радиоканалу в комнате или аудитории.

Модернизация видеокарты

Первоначально процессор на видеокарте охлаждался небольшим радиатором с маленьким вентилятором на 12 В. После нескольких лет работы он начал издавать большой шум и скрип. Я заменяю старый радиатор новым, алюминиевым, без кулера, но с большей площадью рассеивания теплоты (в 10 раз большей по площади) – рисунок 10. Для хорошего теплоотвода он должен иметь гладкую ровную поверхность в месте соприкосновения с видеопроцессором и иметь габариты, позволяющие его разместить на видеокарте вплотную к видеопроцессору. В нашем случае пришлось два электролитических конденсатора в цепи питания выпаять и перенести на край платы с помощью удлинительных проводов без нарушения электрической схемы.

Заключение

В результате проделанной работы произведена модернизация системы охлаждения обычного системного блока. Были удалены все вращающиеся охлаждающие вентиляторы, за исключением аварийного. Процессор стал работать с пассивным охлаждением и с автоматической системой контроля температуры, которая включает аварийный низкооборотный вентилятор при высокой загрузке процессора 80 -100 %. Блок питания также работает без вентилятора, с пассивным охлаждением на боковой стенке. Таких блоков питания нет в продаже. С пассивным охлаждением работает  и видеокарта. Системный блок компьютера стал работать без шума и служит безотказно уже 10 месяцев.

Файлы:
01.jpg
02.jpg

Все вопросы в Форум.