科技宅改變世界:電子工程師DIY半導體空調
2017-08-17 17:35:32閱讀量:15715來源:立創商城
周日的午后,學妹羞嗒嗒地約你去吃飯看電影。
當你欣然赴約推門剛邁出第一步,赫然發現外面是39攝氏度。
也許,你隱約聽到了蛋煎熟的聲音。
什么女神,什么約會,見鬼去吧!你這條命是空調給的,和女神沒有半毛錢關系!
在某東上一臺正常一些品牌的空調至少需要1500塊軟妹幣,這對月光族來說簡直要了狗命了。你們有空調續命,那我呢?
另外一種能夠比較容易獲得的制冷器就剩下半導體制冷片了,然而這種東西對于電源的需求比較高,制冷散熱比也比較低,就是說得到的冷量通常需要釋放數倍能量的熱量才可以。
半導體制冷片的另一個特點就是只要薄薄的一片,冷熱分別在兩面。除了散冷散熱器之外,體積是十分小巧的。作為一名電子工程師,腦子里仿佛內置水冷方案一般。
手稿初版,湊合看吧
這種東西在淘寶上十分容易被找到,不同的型號有著不同的制冷功率和電流需求,因此在選擇半導體制冷片的時候需要計算好所需電源12V的輸出功率。
我通過各種對比最后選擇的是型號為12709的半導體制冷片,制冷功率最大為82W,最大電流為9A,一共購買了八片,因此制冷片的總功耗為656W,使用輸出為1000W功率的電源讓負載達到60%左右比較合適。
正好某編手里有一臺鑫谷昆侖電源,能達到1080W的輸出功率,用在這個空調上最合適不過了。
花錢不手軟 裝備瘋狂買
一般普通空調的制冷功率在1100W左右,而我這個制冷片總制冷功率也在656W,雖然只有1P空調的一半,但好在睡的房間不是很大,理論上應該夠用了。
用過半導體制冷片的人都知道,影響到它的制冷效果的因素除了功率外,還有就是散熱,因此在散熱系統的打造上,我設計了一個非循環式冷卻系統。
八片半導體制冷片
傳統的水冷系統無論分體還是一體,水冷液都僅僅限于內部循環,處于封閉狀態下進行導熱。而我設計的非循環式冷卻系統是將水冷排省去,直接將水管內的水注入水冷頭,而后不需要進行循環,直接將熱水排放掉(大部分情況下都是收集起來二次使用)。
水雖然是是比較容易獲取的高比熱容液體,但是如果使用循環冷卻系統,將導致水溫越來越高,并且如果跟空調室外機一樣的話,整個系統將面臨著更麻煩的水路和需要防水的風扇,大型冷排和高揚程水泵,無疑增加了巨大的成本,因此使用小水流自來水還是比較劃算的。水管內的自來水壓力非常大,完全不用擔心揚程問題。
水箱兼水泵
在散冷方面,就一定要使用循環式了,DIY常用的水冷排是最好的選擇,具有價格低易操作的特點,為了達到最好的效果,我選擇了360mm冷排的同時還選擇了一體式水箱水泵,能夠達到5M的揚程。
然而顯卡頻道的主管知道我的空調制造計劃之后,就又祭出了祖傳的360mm純銅水冷排,這樣子冷排數量就達到了兩個,理論上散冷效果也會有所增加。
祖傳360mm冷排
水冷頭選擇的是長度為200mm的M型水道,相對于U型水道有了更大的接觸面積,能夠讓導熱介質更充分的傳遞熱量。由于是冷熱兩面都需要溫度傳導,因此每組制冷器需要兩個冷頭,一共四個。
至于什么三通啊、寶塔啊什么的就按需求購買吧,算好一共有多少個接口就行,最好能全局腦補一下具體數量。
350m3/H的滾筒風扇
M型水道水冷頭
鑫谷昆侖1080W電源
誤差比較大的熱電偶傳感器
雖然散熱采用非循環式冷卻系統,但是散冷的話,就需要一個像室內機一樣的滾筒風扇了,為了能夠更加靜音,滾筒風扇只選擇了風量為350m3/H規格的,在扇葉兩端的軸承上都設置有減震膠環,試運行時候比600m3/H風量的空調室內機安靜多了,在購買時候還選擇了帶調速器的套餐,在溫度和噪音之間有一個更平衡的調節。
為了能夠檢測效果,溫度計自然是必不可少的東西,還好只要五元錢,一口氣買了仨!
運行試車 震驚結果
接下來就可以先進行初步的試機組裝了,最先開始的就是制冷模塊的組裝,只要有DIY基礎的人都知道最低的成本的導熱方式就是使用硅脂,求助于吉吉這個土豪的時候,眼睛都不眨的甩給我一瓶信越7783,雖然傳說效果不錯,但真的是難涂的貨!
被稀釋了的信越7783
這時候只好使用悟空制作液冷主機時候剩下的硅油了,用來稀釋硅脂剛剛好。在對比了數次之后,我選擇貼在銑過的那一面,因為看上去紋路比較正常。
剩下的工作基本無腦了,用這種高端硅脂涂了4mm*4mm*8的面積之后,我的內心是痛的.....但轉念一想,反正不是我的,也就釋然了。
另一個冷頭被當成灰板了
裝配半導體制冷片的時候,要注意帶字的一面為冷面,在導冷水冷頭上用馬克筆標注C(cold)為冷面。
然后用購買的卡扣螺絲鎖緊,用手挪動下制冷片,看看是否能被移動,用工具再次鎖緊,不必擔心大力出奇跡,半導體散熱片能夠經受得住85N/cm2的壓力。
用力!鎖緊!
由于本次是試車,冷面不做散冷處理,熱面使用循環式冷卻方式,組裝過程變得簡單了許多。
裝機經常注意的小伙伴可能知道,顯卡的額外供電接口和CPU供電接口都是提供10V和GND的,一個正極對應好一個負極直接插進去就可以了,接通之前先去百度一下接線定義,萬萬不得反接。
隨便那么一捅就行了
試車的時候只帶了一組制冷器,360mm冷排散熱器也能比較輕松的應對270W左右的發熱。
按照理論接好線之后,懷著忐忑的心情短接了電源上的啟動線,最明顯的就是冷排上風扇燈亮起,緊接著就是水泵的嗡嗡嗡,最害怕的起火冒煙還是沒有出現。
開車!
制冷速度非常之快,幾秒鐘就能感覺到冷面開始冰手了,為了獲得準確的冷面溫度,我決定直接將熱電偶傳感器塞進冷頭的菊花里,以獲得最核心的溫度。
最終單冷排的散熱功力讓制冷模塊達到-13℃,理論上如果疏熱介質溫度能夠更低的話,冷面溫度也會低一些,雖然暫且不知道制冷量,但是這一次試車總算還沒翻車。
零下12.3℃,已經開始接霜
由于制作半導體空調是個大工程,并不能在短時間內全部完成,本次也只能夠讓大家看到半導體制冷片的效果了,在下一次,文章中將把最初的設計給還原并完成總裝,并根據公式粗略的計算出制冷量,從而判斷后期是否需要繼續升級。

L7805CV-DG/線性穩壓器(LDO) | 0.5637 | |
AMS1117-3.3/線性穩壓器(LDO) | 0.1237 | |
BAT54C,215/肖特基二極管 | 0.0334 | |
LM358DR2G/運算放大器 | 0.35 | |
CJ431/電壓基準芯片 | 0.1147 | |
LM393DR2G/比較器 | 0.318 | |
ADUM4160BRWZ-RL/隔離式USB芯片 | 31.6 | |
SS8050/三極管(BJT) | 0.035 | |
8S005/錫膏/錫漿 | 17.67 | |
B0505S-1WR3/隔離電源模塊 | 2.34 |