Термоконтроль

1 декабря 2003, понедельник 01:38

Эта работа принимает участие в нашем конкурсе статей.


Данная статья является результатом эксперимента и не служит руководством к действию. Автор не несет никакой ответственности за поломку любого аппаратного обеспечения вашего компьютера, а также за сбои и "глюки" в работе любого программного обеспечения, установленного на вашем компьютере.

В настоящее время все чаще можно встретить на прилавках в интернет-магазинах и на рынке разнообразные компьютерные аксессуары. Серия аксессуаров Thermaltake Hardcano представляет широкий спектр интерфейсных устройств, а также устройств контроля / охлаждения / и т.д.

Не так давно видел на рынке Thermaltake Hardcano 7. Что это такое? Это алюминиевая заглушка на 5.25 дюймовый отсек компьютера, на передней панели которой расположены разъемы для одного порта IEEE1394 и двух USB, движковый переключатель на три положения для регулировки оборотов вентилятора (L-M-H), а также ЖКИ-панель термометра. Термометр питается от батарейки-таблетки. Весь крепеж и шнуры - в комплекте. Стоит эта штука 20 долларов США. Ну, порты постольку - поскольку, ведь пользователей, которые каждый день дома подключают / отключают цифровые фотоаппараты, сканнеры, мыши посредством интерфейса USB не так много. Переключатель оборотов дополнительно устанавливаемых в системный блок компьютера вентиляторов (FanBus) актуален для оверклокеров, которые стараются выжать как можно больше мегагерц из своего железа, и, которое в свою очередь, нуждается в более интенсивном охлаждении и хорошей циркуляции воздуха внутри системного блока.

Удачных технических решений, доступных для изготовления мануально (в домашних условиях) можно найти куда больше на англо- и русскоязычных интернет-ресурсах, посвященных данной тематике, к тому же не только FanBus, но и RheoBus и т.д. А вот термометр – это вещь нужная. Но отдавать 20 долларов США за термометр – это не есть гууд. И идея пришла ко мне в голову не отходя от прилавка ларька: спаять термометр самому. А лучше два термометра - как у Thermaltake Hardcano 2, который и послужил прототипом. Но настраивать их придется тщательнее, т.к. расхождения в показаниях двух термометров Thermaltake Hardcano (при прочих равных условиях) может составлять несколько градусов.

Радиотехникой я занимаюсь уже очень давно - так что, опыт есть. В течение 3-х дней было просмотрено около десятка схем цифровых термометров, и, в качестве наиболее подходящей была выбрана принципиальная схема термометра [1.]. Судя по заявленным параметрам - это то, что надо. Да, и элементная база тех времен сейчас уже общедоступна. В статье приведен рисунок печатной платы, но я его повторять не стал – разработал свой. На следующий день были куплены все необходимые радиокомпоненты на радиорынке (на все - про все я потратил 9 долларов США, что в два раза дешевле прототипа) и были изготовлены три печатные платы: две для двух термометров

третья - для ЖКИ-панелей





Далее все просто: сборка, наладка, тестирование, монтаж. Сборка не заняла столько времени, сколько наладка. Собранные печатные платы двух термометров приведены на фото:

Вид со стороны пайки элементов:

И вид со стороны монтажа элементов:

Вид со стороны монтажа элементов крупным планом:

Процесс налаживания и тестирования термометра описан в [1.]. Единственное, на чем хочется заострить ваше внимание - это связь атмосферного давления и температуры кипения воды, которое сильно зависит от высоты над уровнем моря. Наши термометры должны быть настроены точно, т.к. мы ведь собираемся измерять температуру микросхем нашего "железного друга", а не окружающей среды.





Я замерял атмосферное давление барометром, поместив его на подставке около стакана с закипающей водой на одном уровне с поверхностью жидкости. У меня на столе атмосферное давление составило 728 мм.рт.ст. В [2.] приведена температура кипения воды в 100oС при атмосферном давлении 760мм.рт.ст. У нас же разница в двух значениях атмосферного давления значимая (целых 32 мм.рт.ст., а это 1.5oС). Интересно, при какой температуре будет кипеть вода в нашем случае? Не при 100oС – так это точно.

Прибегнув к помощи математического аппарата из области молекулярной физики и теплофизики, я получил, что при атмосферном давлении 728 мм.рт.ст. вода кипит уже при температуре 98.28oС, а расчет по формулам дает температуру кипения воды в 100oС только при атмосферном давлении 775,0934286 мм.рт.ст. Промышленный термометр, помещенный в стакан с кипящей водой показывал 98.4oС.

Я, честно говоря, больше доверяю математике, нежели какому-то [2.]. Если нет барометра, то величину атмосферного давления вы можете узнать, например, в Гидрометцентре.

Формулы для расчета имеют вид:

P=((EXP(85,187965+10,280025*T-11,487758*LN(1000*T)-7,821541/T))*760)/1,01325 (1)
T=(t+273,15)/1000 (2)
* – (звездочка) обозначает умножение.
t – температура в градусах Цельсия

Таким образом, в формулу (2) подставляем температуру кипения воды в градусах Цельсия и, полученное значение Т подставляем в формулу (1). Т.е. мы получаем искомое давление Р. Для того, чтобы узнать при какой температуре должна кипеть вода при заданном давлении, достаточно эти две формулы "загнать" в Excel и методом подбора температуры добиться минимального расхождения между действующим атмосферным давлением {в мм.рт.ст} и расчетным.

Наша задача – добиться минимального расхождения в показаниях двух термометров (при прочих равных условиях). У меня расхождение в показаниях либо отсутствовало вообще, либо составляло 0.1oС, а это соответствует заявленной автором погрешности измерения температуры [1.] в середине температурного диапазона. Весь диапазон измеряемых температур [1.] составляет -60...+100oС. На самом же деле термометр способен измерять температуру как более "горячих" объектов, так и "холодных".

Мои термометры легко измеряли температуру жала паяльника при разогреве и показывали 175oС. Почти также легко была измерена температура "подогретых" паров жидкого азота – она составила -78oС (контрольные замеры проводились параллельно при помощи термопары в одной и той же точке с термодатчиком), хотя температура самого жидкого азота составляет -190oС, я все же не решился окунать термодатчик в жидкость из-за угрозы его разрушения и, как следствие, небольшого местного закипания жидкого азота с выбросом капель (а то было бы как в фильме "Терминатор-2":-).

Как видите, диапазон измеряемых температур в некоторой степени определяется типом используемого датчика температуры, но есть и ограничения в диапазоне, заложенные в принципиальной электрической схеме термометра: реально возможно измерение температур в диапазоне от -100oС до +199.9oС при наличии соответствующего датчика температуры, например, термопары. Но при использовании термопары придется значительно видоизменять принципиальную электрическую схему термометра.

Для установки плат термометров я использовал металлическое шасси от испорченного привода CD-ROM.





Спереди к шасси крепится пустая заглушка от вашего системного блока с прорезанными дремелем окнами для ЖКИ-панелей, на которую предварительно устанавливается печатная плата с запаянными ЖКИ-панелями.

В качестве ограничителей высоты (стоек) использованы полиэтиленовые втулки фильтров от сигарет "West".

На заглушку, к которой при помощи винтов прикреплена печатная плата с ЖКИ-панелями, крепится фальш-панель с проточенными углублениями с внутренней стороны под шляпки винтов. Для крепления фальш-панели я использовал клей на основе дихлорэтана.

Фальш-панель можно и не изготавливать, если для крепления ЖКИ-панелей к заглушке использовать пластмассовые стойки, прикрепленные к заглушке с внутренней стороны при помощи какого-либо клея, например, на основе того же дихлорэтана. Печатные платы термометров крепятся непосредственно к шасси на латунных стойках.





На одну из плат термометров питание подается посредством MOLEX-переходника "папа – две мамы" у которого выводы питания от одной "мамы" запаяны непосредственно в печатную плату.

Для питания термометров использованы выводы на 12V. Для получения напряжения питания 9V использован стабилизатор КРЕН9А. Если Вы хотите, чтобы температура отображалась и при выключенном питании компьютера, можно подключить батарею типа "Крона" через диод.

Термодатчики, которые я использовал в своей конструкции, отличаются от использованных автором. И, как следствие, мне пришлось пересчитывать сопротивления резисторов в делителях напряжений. Пересчитанные номиналы резисторов значительно отличаются от номиналов, приведенных на принципиальной схеме.

Датчики температуры крепятся куда вам будет угодно. Самое простое устройство крепления термодатчиков – прижим температурного датчика посредством деревянной бельевой прищепки, но ее надо существенно доработать. Для крепления термодатчиков я использовал кусок эбонита цилиндрической формы диаметром 16 мм с просверленным перпендикулярно продольной оси симметрии отверстием круглой формы под радиус терморезистора. По продольной оси симметрии был также проточен дремелем паз для крепления датчика с торца печатных плат. Это обеспечивает максимальную легкость в установке на планку RAM...

и на VideoRAM...

с торца печатной платы видеокарты, а также плотное прилегание термодатчика к микросхеме (при использовании бельевой прищепки сила прижима заметно выше, поэтому смотрите – не перестарайтесь – так можно и термодатчик раздавить) и надежное крепление всей системы в целом.

У прижима для крепления датчика на видео карте (у меня Radeon 9100 noname) спилен один "зуб", т.к. на моей видеокарте установлены микросхемы видеопамяти в "уходящих в историю" корпусах и с обратной стороны под микросхемами запаяно очень много бескорпусной мелочи.

У Вас же память может стоять в корпусах BGA, причем, с двух сторон печатной платы зеркально. В этом случае толщины в 16 мм может не хватить.

Для крепления датчика на планке RAM я использовал симметричный прижим. Планка памяти RAM с закрепленным датчиком температуры приведена на фото:

Еще один вариант крепления датчика температуры – офисные "крокодилы", которыми скрепляется толстая пачка страниц различного формата. В этом случае придется проложить твердый нетолстый диэлектрик между нижней частью прижима и печатной платой видеокарты, чтобы избежать выхода из строя последней.

Пластмассы для изготовления прижимов не годятся, т.к. нам нужно, чтобы периодическое нагревание/охлаждение не приводило к изменению линейных размеров прижима термодатчика. Можно, конечно, использовать и капролон (тоже диэлектрик), но это очччень твердый материал и его обработка весьма трудоемкая. Ширину внутреннего паза, пропиленного по продольной оси симметрии прижима, следует подбирать практически – приложение незначительных усилий при "надевании" прижима на планку памяти может дорогого стоить из-за мизерной разницы в высоте монтажа микросхем памяти на планке в 0.055 мм.

Удобнее всего термодатчик крепится между ребрами радиаторов охлаждения чипсетов материнских плат, видеокарт и т.д.

Теперь, когда все установлено надлежащим образом и все работает, видно, что на штатных частотах (250/250) температура VideoRAM составляет 31.7oС, а на повышенных частотах (300/285) температура VideoRAM составила 38.3oС при выполнении 3DMark2001SE /1024х768х32/. Температура RAM /Mtec 256Mb/ 40.4oС и 49oС соответственно.

На индикаторе слева отображается температура VideoRAM, на индикаторе справа – температура оперативной RAM примерно через минуту после включения компьютера.

Литература:

  1. В.Суетин, Радио № 10, 1991 г., с.28 ( http://m33gus.narod.ru/G_RADIO/1991/10/og199110.html)
  2. А.С.Енохович, М., Просвещение, Справочник по физике и технике, 1989г., с.115

Удачного моддинга Вам.
Апранич Сергей aka Pryanick
pryan@mail.ru
Страницы материала
Страница 1 из 0
Оценитe материал

Возможно вас заинтересует

Популярные новости

Сейчас обсуждают