VFD informační displej
Už k mé první skříni jsem si zhotovil informační znakový displej, který se dal postavit hned vedle monitoru. Tento displej se mi velmi osvědčil díky spoustě informací, které dokázal zobrazovat. K nové skříni jsem jej musel vyrobit také. Zásadně bych neumístil takový displej přímo na skříň, jak se to běžně dělá. Takové umístění je velmi neergonomické, displej by měl být nejlépe na stole hned vedle monitoru. Tato varianta je ale mnohem pracnější, je třeba zhotovit další box na stojánku.
Úlohu displeje plní znakový VFD modul Noritake Itron 4×40 znaků. Na něm svítí pouze text a zbytečně tak neoslňuje ve tmě. Box jsem opět zhotovil z umělého kamene v kombinaci s eloxovaným hliníkem. Přestože na displeji svítí pouze text, tak je to stále hodně silně osvětlené a je také vidět nevzhledná mřížka VFD modulu. Proto jsem před modul zhotovil optický filtr složený z modrého kontrastního filtru Luxacryl, který byl podlepený hodně tmavou autofólií Bruxsafol. Tím je dosaženo decentního svitu textu a mřížka VFD modulu zanikne. Displej může zobrazovat informace, na jaké člověk pomyslí - například info z winampu, speedfanu, e-maily či veškeré aktuální informace o systému a pevných discích a spoustu dalších věcí. Vše se nastavuje jednoduše pomocí programu LCD Smartie.
Pasivní chlazení zdroje
Vytvořit pasivně chlazený zdroj bylo základem celého projektu. Byla to první věc, kterou jsem se zabýval. Pokud by se to nepodařilo, nemělo by smysl dál pokračovat. První pokusný zdroj byl Akasa 460 W, nyní mám v počítači zdroj SilverStone ST60F 600 W. Bylo potřeba vyřešit, jak co nejvíce vyzářeného tepla ze zdroje odvést na boční chladič. Napadlo mě, že bych zdroj chladil i na spodní straně desky zdroje. Na ní se celkově hromadí hodně tepla, které se tam dostává přes všechny připájené součástky. Pod zdrojem je hliníková deska o tloušťce 10 mm, kterou se teplo odvádí na boční chladič. Deska je k boku přidělaná díky stejně masivnímu L-profilu po stranách zdroje. Všude ve spojích je samozřejmě teplovodivá pasta. Na spodní stranu desky zdroje jsem postupně namačkal 5 mm teplovodivé pryže, která je elektricky nevodivá, a zdroj přišrouboval na hliníkovou desku.
Dále bylo potřeba odvést teplo i z výkonových tranzistorů. Cílem byla co nejjednodušší konstrukce chlazení, která půjde případně použít na více různých modelů zdrojů. Běžné pokusy o alternativní chlazení tranzistorů spočívají v jejich vyvedení přes kabely na větší chladič. Ve zdroji jsem nechtěl nic pájet, a proto jsem zkusil jinou, mnohem jednodušší metodu. Teplo jsem odvedl až z chladiče tranzistorů, což šlo velmi jednoduše další 10mm hliníkovou plotnou přišroubovanou kolmo k bočnímu chladiči přes teplovodivou pastu. Protože chladiče ve zdroji nejsou úplně rovné, umístil jsem mezi plochy 1,5 mm silnou teplovodivou pryž, která všechny nerovnosti vyrovná a navíc je i celý zdroj 100% elektricky izolovaný od chladičů na boku. Dále jsem pomocí teplovodivé pryže a hliníkových profilů přenesl teplo z povrchu cívek na chladič ve zdroji nebo na zhotovenou plotnu.
Celkově je chlazení zdroje vyřešeno vlastně pouhým sevřením zdroje mezi dva masivní hliníkové profily. Jde o opravdu jednoduché řešení s vysokou účinností a zabezpečením. Na závěr jsem kolem zdroje vyrobil hliníkový kryt z plechu o tloušťce 2 mm v kombinaci s perforovaným plechem. Důležité bylo zdroj umístit na dno, kde se do skříně nasává studený vzduch, což je způsobeno ohřátím vzduchu v horní části skříně pomocí chladiče procesoru. Horký vzduch pak stoupá samovolně vzhůru ven z case přes horní perforovaný plech. Zákonitě pak musí být tento teplý vzduch ve skříni nahrazen studeným a to ve spodní části case, tedy ve zdroji. Teplota součástek ve zdroji se pohybuje kolem 50–60 °C po celodenní zátěži (při pokojové teplotě 24 °C). Deska zdroje – 51 °C, tranzistory – 55 °C, toroidy – 58 °C, kondenzátory – 56 °C (jsou stavěny na teploty do 105 °C), dále i několik součástek kolem 48 °C, teplota vzduchu ve zdroji – 40 °C. Zdroj zcela pasivně chladím již 8 měsíců a funguje stabilně bez problémů či známek zvýšených teplot. Zařízení má nadto řadu ochran včetně tepelné a ta ještě nikdy nebyla sepnuta.
Chlazení základní desky
Skříň jsem navrhoval pro ATX desku tak, aby šla jednoduše vyjmout a zároveň kvalitně chladit. Deska je přišroubovaná přímo na samotný boční chladič. Díky tomu bylo jednoduché odvést teplo z napájecích obvodů kolem procesoru, pomocí teplovodivé pryže natlačené na zadní stranu desky přesně pod všechny výkonové součástky, ale i rovnou pod procesorem a čipovou sadou. Prostor mezi pryží a chladičem jsem doplnil hliníkovou deskou, kterou se i pryž k desce dobře šrouby přitáhne. Dále jsem vyrobil chladič na northbridge, využil jsem prostoru kolem a chladič je tak mnohem větší než standardní. Chladič na southbridge jsem ponechal původní, jelikož u této desky stačilo odvést teplo ze spodní strany čipsetu. Pokud jižní můstek na desce takto stále hodně hřeje (např. nVidia SLI), tak je potřeba teplo odvést ještě pomocí hliníkového profilu stranou vedle desky na chladič. Dá se to vyřešit tak, že žádný slot desky nebude tímto chlazením blokován, což je důležité i pro provoz dvou grafik v režimu SLI.
Pasivní chlazení procesoru
Opět jsem se pokoušel celou věc vyřešit co nejjednodušším způsobem. Bylo mi jasné, že heatpipe trubičky si doma jednoduše nevyrobím a koupit si je by nebylo v souladu s mým přesvědčením. Pokusil jsem se proto otestovat odvod tepla z procesoru pomocí masivního měděného bloku, který jsem pevně přišrouboval na hlavní boční chladič. Chladič má výšku 467 mm a rozměry profilu jsou 300×40 mm.
Na měděný blok jsem zhotovil i vějíř z 1 mm tlustého hliníkového plechu se stříbrným eloxem. Díky tomuto vějíři s plochou 11 000 cm2 se teplo částečně odevzdá do prostoru ve skříni, což v ní dokonce způsobuje rychlejší cirkulaci vzduchu. Bez tohoto vějíře je chlazení procesoru i desky horší.
Základem však zůstává měděný blok, který teplo předává na hlavní boční chladič. Vše je řešeno jednoduše přišroubováním jednotlivých bloků přes teplovodivou pastu. Toto řešení se ukázalo být naprosto dostačující, protože při kvalitním vyhotovení nedochází k citelným tepelným ztrátám. Zjistil jsem, že přikrytím žeber na bočním chladiči se teplota nijak nezhoršila. Proto jsem chladiče zapustil celé do case, takže nehrozí žádné ostré hrany. Mým požadavkem byla i možnost rychlé demontáže chladiče procesoru. Toho jsem dosáhl přišroubovaním chladiče pouze dvěma velkými šrouby v horní části. Přítlak na procesor se vytvoří už po dotažení těchto šroubů. Jelikož je vše přesně udělané tak, že je pod procesorem již zmíněná teplovodivá pryž a hliníková deska, vše se k sobě přimáčkne a je tím vyřešen odvod tepla, jak z procesoru, tak i za deskou na boční chladič. Aby byla zajištěna i dobrá kompatibilita, tak se dá vějíř přišroubovat podle potřeby do jinde zhotovených závitů, tak aby přesně dosedl na procesor. Tímto stylem jsem zcela pasivně uchladil Pentium D 930, nyní i Core 2 Duo E6400.
Pasivní chlazení grafické karty
Návrh chlazení grafické karty byl dalším náročným úkolem. Je zde totiž velmi omezený prostor pro dostatečný odvod tepla tak, aby zůstalo co nejvíce slotů neobsazených. Zalman ve své TNN chladí grafickou kartu za pomoci dvouslotového bloku s heatpipe, které vedou teplo na stejný boční chladič jako procesor, což nemůže stačit pro výkonnou grafiku i procesor současně. Proto jsem rychle došel k závěru, že teplo z jádra, pamětí i napájecích obvodů odvedu na protilehlý boční chladič.
Tak jako u CPU mi nezbylo nic jiného, než k odvodu tepla použít měděný blok, což je opravdu ten nejjednodušší způsob, který zvládne člověk vyrobit jen za pomoci pilky a vrtačky. Blok s kartou je na chladič napevno přišroubovaný; instalace se provádí samozřejmě mimo skříň a pak se chladič i s grafikou vezme a dá se na místo, kdy grafika se zasune přímo do slotu jemným zatlačením. Vše musí být velmi přesně vyrobené, aby na sebe dobře dosedlo, ale jinak je to snadná a rychlá operace a do vnitřku skříně se tak dostanu velmi jednoduše. Moje snaha směřovala i k tomu, aby chlazení grafiky neobsazovalo žádný další slot.
Tomuto řešení jsem začal hodně věřit a pro první testy jsem zvolil tou dobou nejvýkonnější grafickou kartu nVidia 7800GTX. Moje očekávání se naplnilo a grafiku jsem jednoduše pasivně uchladil. Teplota jádra byla dokonce ještě o 15 °C nižší, než s původním aktivním chladičem. Tento výsledek mě potěšil natolik, že jsem se rozhodl přidat i druhou 7800GTX do SLI režimu. Výsledkem bylo dosažení stále o několik stupňů nižší teploty, než s původním chlazením. Teprve po přetaktování jádra na 490 MHz (ze 430 MHz) jsem dosáhl srovnatelné teploty – obě tyto grafiky mají při tomto taktu papírově 188 W! Není tedy problém tímto způsobem uchladit jakoukoliv dnešní grafiku, což jsem si následně ověřil pomocí dnes nejvýkonnější grafiky nVidia 7950GX2, kterou takto zcela pasivně uchladím s nižší teplotou, než s původním chladičem. Teploty součástek na kartě jsou rovněž nižší díky lepšímu chlazení jádra a pamětí. Díky odvedení tepla na boční chladič se nestane, že by na součástky foukal teplý vzduch z aktivních chladičů. Z původní obavy o uchlazení grafické karty se vyklubalo zřejmě nejzajímavější řešení, které je překvapivě hodně účinné a zároveň jednoduché.
Na závěr se na zadní část s chladiči usadí a přišroubuje kryt, který je z jednoho kusu materiálu, nahoře je větrací mřížka z podélně perforovaného hliníkového plechu. Nechybí ani zadní plech tloušťky 2 mm pro konektory na desce a přídavné karty.
Teplotní testy
V současné době je testovací sestava následující:
- Základní deska: MSI 975X Platinum PowerUp Edition
- Procesor: Intel Core 2 Duo E6400
- Grafická karta: LeadTek WinFast PX7950GX2
- Paměti: Corsair DDR II PC675 (2x512MB) TX1024-5400C4
- Pevný disk: Samsung SpinPoint SP2504C - 250GB
- Zdroj: SilverStone Strider ST60F (modular, Quad +12V)
- Zvuková karta: SB Audigy 2 ZS
- DVD Samsung SH-S182D (2x)
Teplotu procesoru jsem odečítal z Core Temp, kde se uvádí přesná teplota jádra. Základní desku a pevné disky jsem sledoval pomocí Everestu a grafickou kartu pak pomocí programu Riva Tuner. Ostatní teploty jsem naměřil digitálním dotykovým teploměrem a přesným infra teploměrem. Testy byly provedeny při okolní teplotě vzduchu 24 °C.
Následující graf znázorňuje teploty při defaultním nastavení frekvencí i napětí.
Při maximální několikahodinové zátěži procesoru je jeho teplota 72 °C v Core Temp, maximální teplota udávaná výrobcem je 85 °C. S box chladičem procesor dosahuje teploty kolem 66 °C. Při dlouhodobé zátěži grafické karty se teplota velmi pomalu vyšplhá na 70 °C, teplota je shodná pro obě jádra. Při srovnání s box chladičem je to teplota výrazně nižší, tam se teplota každého jádra liší - 80 °C a 91 °C pro druhé jádro. Vliv zátěže se na teplotě disku projeví jen minimálně. Teplota bočních chladičů je uváděna maximální, přičemž minimální teplota se pohybuje asi o 5 °C níže, takže v celé ploše se teplota nijak výrazně neliší. Celý chladič je prohřátý, většina tepla se tedy do vzduchu předá mimo vnitřek skříně. Tím je uvnitř dosaženo přijatelné teploty kolem 35 °C v horní části. Teplota bloku grafické karty je měřena v nejvzdálenějším místě od bočního chladiče, a je jen o několik stupňů vyšší, než má samotný chladič, což jasně ukazuje na výbornou tepelnou vodivost mědi. Stejně tak rozdíl mezi heatspreadrem procesoru a koncem vějíře je minimální. Tepelná vodivost tohoto řešení je proto bohatě dostačující, vliv na chlazení má hlavně velikost bočních chladičů. Snažil jsem se také o přijatelné rozměry celé skříně, jinak se dají použít i mnohem větší chladiče pro zvýšení výkonnosti chlazení. Napájecí obvody kolem procesoru mají s touto sestavou teplotu překvapivě nízkou, základní deska i její čipová sada je chlazena zcela dostatečně.
Pro dosažení nižší teploty se musí samozřejmě optimálně nastavit i napájení procesoru. Defaultně je reálné napětí procesoru 1,28 V. Procesor však funguje stabilně i s nižším napětím, tím se výrazně sníží jeho teplota při stejné frekvenci. Základní deska umožnila snížit toto napětí na 1,18 V, procesor je naprosto stabilní. Na následujícím grafu jsou zobrazeny teploty v závislosti na napětí a frekvenci procesoru po čtyřech hodinách zátěže pomocí ORTHOS (stress CPU).
Z grafu je vidět, že snížené napětí procesoru pomohlo snížit teplotu CPU na 64 °C, poklesla tak teplota i na dalších místech. Teplota procesoru nemá žádný vliv na teplotu grafické karty – ta má svůj vlastní oddělený chladič. Procesor jsem také přetaktoval na 2.93 GHz tedy na frekvenci Intel Core2 Extreme X6800. Nejedná se ale o velké přetaktování, k tomuto účelu ani fanless case přímo neslouží. Teplota po přetaktování ještě mírně stoupne, je to ale stále použitelné a stabilní.
Dále jsem monitoroval teploty po přetaktování grafické karty. Na grafu níže jsou nejprve zobrazeny teploty s defaultním nastavením grafické karty, dále pak zvýšení teplot po přetaktování: jádro 500@600, paměti 600@790. Procesor byl na defaultní frekvenci při napětí 1,18 V.
Přetaktování grafické karty mělo na teplotu jen neparný vliv. Chlazení grafiky má tak ještě velkou rezervu a věřím tomu, že by bylo schopné uchladit i dvě stejné grafické karty zapojené do Quad-SLI s tím, že by teplota zůstala srovnatelná s původním aktivním chlazením. Podobné experimenty si nechám zase pro příště.
Na následujících grafech se můžete podívat, jak pozvolna stoupá teplota na jednotlivých komponentech. V grafech byla teplota snímána každých pět sekund. Teplotu CPU, MB a HDD jsem sledoval pomocí grafu v Everestu, kde graf zobrazuje pouze dvaceti minutový úsek, musel jsem tak graf následně spojit v jeden dlouhý a dopsal jsem i teploty během každých deseti minut. Graf začíná hned po naběhnutí systému a snímá dvě hodiny teplotu bez zátěže, kde se teplota téměř ustálí, pak následuje dvouhodinová 100% zátěž procesoru. Test probíhal s defaultním nastavení frekvencí při napětí CPU 1,18 V při 24 °C. Pro zvětšení klikněte na graf.
Teplotu grafické karty jsem snímal pomocí Riva Tuneru. Graf taktéž začíná hned po naběhnutí systému a pokračuje čtyři hodiny ve snímání bez zátěže, následně je spuštěn 3DMark 06 po dobu tří hodin opakováním testů HDR/SM3.0. Teploty jsou označovány tentokrát v půlhodinových intervalech. Test probíhal s defaultním nastavení frekvencí při 24 °C.
Zkrátka to jde
Výsledkem mého snažení je zcela pasivní chlazení, které nepotřebuje žádnou regulaci, žádný monitoring teplot, žádnou údržbu. Funguje neustále, jelikož se na něm nemá co porouchat, a pokud je dobře zhotovené, je 100% spolehlivé.
Můj pohled na casemodding je takový, že tam nejde hlavně o vzhled, skříň neslouží pouze jako ozdoba, ale slouží k instalaci a chlazení počítačových komponent. V dnešní době je na každé skříni důležité i to, aby to bylo celkově co nejtišší. To samozřejmě souvisí i z celkovým chlazením a odhlučněním a tyto věci nelze oddělovat a zaměřit se jen na vzhled. Zkombinovat všechny tyto aspekty na jednom casemodu není jednoduché. Po stránce vzhledu jsem se snažil o decentní originální styl, který je z velké části podřízen pasivnímu chlazení a odhlučnění, vše je ale zhotovené v jednom zajímavém stylu, který se třeba nemusí líbit každému. Toho však ani nelze dosáhnout. Skříň je zcela unikátní vzhledově i použitím umělého kamene, a o tom casemodding je – dělat věci jinak, odlišit se od běžných skříní jakýmkoli originálním způsobem. Pro mě je důležité, aby skříň byla nejen absolutně tichá, ale také nesmí rušit svým osvětlením, které je mnohdy na casemodech velice silné kvůli použití různých katod a blikátek. Takové casemody s deseti větráky a spoustou světel jsou dobré jenom na různé výstavy a soutěže, kde to vypadá efektně, ale v praxi je to nepoužitelné.
Mým cílem bylo vyrobit výkonnější a tišší fanless case než Zalman. Vývojem a výrobou jsem se sám zabýval více jak dva roky ve svém volném čase, dělal jsem to pouze z vlastní vůle. Casemodding je pro mě zábava a snažím se pokud možno vše řešit vlastním způsobem, zkouším věci, které nikdo nevyzkoušel, a které se zdají jako nemožné. Jak říkám, když se chce, tak jde všechno.