» »

Razvoj, oblikovanje in izdelava lesenega ohišja

Pri konstruiranju in oblikovanju ohišja za računalnike moramo upoštevati veliko dejavnikov in zahtev. Pri načrtovanju estetske kakovosti moramo upoštevati pravila barv, oblik, materialov in kompozicije, potrebno pa je upoštevati ergonomsko ustreznost. Predvideti moramo ustrezno pozicijo vhodno-izhodnih priključkov za razne naprave, ki jih uporabljamo z računalnikom, poleg tega je pomemben tudi položaj in oblika stikal za vklop in ponoven zagon računalnika.

Ker je računalnik sestavljen iz različnih komponent, ki jih je mogoče zamenjati oziroma nadgraditi, je potrebno zagotoviti prostor za nadgradnjo, hkrati pa moramo težiti k redukciji dimenzij. Zagotoviti je potrebno preprosto uporabo in nadgradnjo in pa tudi zadostno zvočno izoliranost. Če je ohišje ležeče, je potrebno zagotoviti zadostno nosilnost ohišja, v kolikor bo monitor stal na njem. Ohišje mora biti kvalitetno, da zaradi vibracij, ki jih povzročajo hladilne naprave (ventilatorji), ne pride katerikoli del ohišja v resonančno nihanje, ki povzroča dodaten nezaželen hrup. Ohišje mora biti varno pred ognjem in elektriko, vse električne naprave pa morajo biti ozemljene, da se ne akumulira statična elektrika.

Na ekološko primernost moramo gledati vse od izbire materiala, proizvodnje uporabe in na koncu do uničenja oziroma recikliranja izdelka. Pri določanju in izbiranju proizvodne tehnologije moramo gledati, da je izdelek prilagojen industrijski proizvodnji, in da je mogoča preprosta montaža in demontaža.

Vseskozi moramo upoštevati še ekonomski vidik, zato mora biti izdelek konkurenčen, racionalen, aktualen, prodajno privlačen in prilagojen določeni ciljni skupini.

Problem segrevanja računalniškega sistema

Oddajanje toplote računalnika

Vsaka naprava danes potrebuje energijo za delovanje, predvsem pa je treba vedeti, da nobena naprava danes ni popolna, pa naj bo še tako napredna, kar se tiče izkoriščanja energije. Skoraj vsa ta neizkoriščena energija pa zapušča napravo v obliki toplote.

Ker računalnik sestavlja več takih naprav, se seveda segreva, in ker so računalniki zaprti, v ohišje, v katerem je gibanje zraka omejeno, seveda, če ni nameščenih dodatnih ventilatorjev, se segrevajo še toliko bolj, saj ponavadi ni dobrega odvajanja toplote iz ohišja.

V Tabeli 1 so razvrščene komponente računalniškega sistema po količini oddane toplote.

Tabela 1: Razvrstitev komponent računalnika po oddani toploti v ohišje

  Komponenta ra─Źunalnika Oddana toplota [W]
1 Procesor (Pentium4 3,06 GHz) 100 W
2 Grafi─Źna kartica (R9800 pro) 70 W
3 Mati─Źna plo┼í─Źa 25 W
4 Trdi disk 20 W
5 Delovni spomin (512 MB modul) 15 W
6 CD-rom DVD-rom 10 W
7 TV tuner 7 W
8 Zvo─Źna kartica 6 W
9 Ostali 10 W
SKUPAJ: 263 W

Opomba: Ti podatki veljajo za trenutno najzmogljivejše komponente računalniške industrije. V realnosti nobena računalniška aplikacija ne zmore sto odstotno obremeniti vseh komponent računalnika, zato je realna ocena, da računalnik v polni obremenitvi oddaja približno 70% v tabeli 1 opisane toplote.

Pregrevanje

Pojem pregrevanja spozna prej ali slej vsak, ki se malo bolj poglobi v svoj računalnik, predvsem pa tisti, katerih strast je »navijanje«, pospešeno delovanje (angl. overclocking) računalnika, največ problemov s pregrevanjem računalnika imamo seveda v vročih poletnih dneh. Z nastavitvami za pospešeno delovanje računalnik hitreje opravlja svoje naloge, dejstvo pa je, da se hitrejši računalnik toliko bolj greje, saj moramo določenim napravam povišati vhodno napetost. Višja vhodna napetost pa pomeni tudi več segrevanja.

Danes se tudi sistem, ki ni nastavljen na pospešeno delovanje, pregreva, saj v serijskih računalnikih za domačo uporabo ni zagotovljeno dovolj zračenja, s katerim odvajamo toploto iz ohišja. V računalnikih se zelo rad nabira prah, ki je dober izolator in še dodatno preprečuje delom računalnika, da bi se zadostno hladili.

Zračenje ohišja računalnika

Da bi se izognili pregrevanju, moramo poskrbeti za zadostno zračenje ohišja. Pri tem moramo upoštevati osnovna načela gibanja toplega in hladnega zraka. Poznati moramo tudi mesta, kjer se računalnik najbolj segreva in temu prilagoditi pretok zraka. Dejstvo je, da se topel zrak dviga, hladen pa spušča, zato je potrebno dovajati hladen zrak v spodnjem delu ohišja in odvajati topel zrak na vrhu ohišja.

Slika 1: Pogled v ohišje s strani: prikaz toka zraka skozi ohišje računalnika

Slika 1: Pogled v ohišje s strani: prikaz toka zraka skozi ohišje računalnika

Tok zraka skozi ohišje nam prikazuje slika 12, kjer vidimo skico prereza v stranskem risu. Spodaj desno skozi sprednjo stranico ohišja vstopa hladen zrak (modra barva) v ohišje, ki ga malenkostno segreje čipovje na matični plošči. Za boljše hlajenje grafične kartice pa je potrebno, da tudi skozi reže na zadnji stranici računalnika vstopa hladen zrak, ki potuje preko grafične kartice v notranjost ohišja. Nato zrak potuje do hladilnika za procesor in v napajalnik, kjer se najbolj segreje. Ventilatorja v napajalniku in na zadnji stranici ohišja topel zrak odvajata iz ohišja. Ker napajalnik oddaja veliko toplote, je pomembno, da je nameščen na vrhu ohišja. Tako so narejena skoraj vsa stoječa (tower) ohišja, ki so na voljo danes.

Cilji pri izdelavi ohišja

Pri oblikovanju ciljev za razvoj ohišja sem analiziral in ocenil razna ohišja, ki so na trgu danes. Analiziral sem njihove lastnosti in na podlagi ugotovitev postavil naslednje cilje:

Razvoj lesenega ohišja za računalnik

Osnovna ideja pri razvoju lastnega ohišja je bila razviti in izdelati ohišje, ki bo leseno, oblikovno zanimivo, tako, ki se bo lahko vključilo v ambient, kjer prevladuje les in bo seveda kar najbolj funkcionalno, poleg tega bo cenovno ugodno ter enostavno za izdelavo v industrijski in obrtniški proizvodnji.

Sestavljeno bo iz masivne sprednje stranice (ličnice), masivnega podnožja in masivnih povezovalnih letev, ostali elementi, kot so strop in dno, leva in desna stranica pa bodo izdelani iz furniranega iverice. Zadnja stranica – hrbtišče pa bo izdelano iz vezane plošče.

Izdelava lesenega ohišja

Izdelava načrta

Doslej sem za vsako stvar, ki sem se je lotil, naredil načrt in nič ni bilo prepuščeno naključju. Tako sem ravnal tudi v tem primeru, saj sem za vsak element v ohišju naredil sestavni načrt ter izrisal tri prereze:

Slika 2: Prerezi A-A, B-B in C-C

Slika 2: Prerezi A-A, B-B in C-C

Priprava materiala

Pri izdelavi ohišja sem uporabil naslednje materiale:


Postopek izdelave

Izdelava furniranih elementov

Furnirani elementi v ohišju so:

Ko sem imel pripravljen ves material, sem se najprej lotil izdelave elementov, ki so izdelani iz furnirane iverice. Iverico sem odrezal na potrebne mere z dodatkom nadmer na krožnem žagalnem stroju. Na robove, kamor sem predvidel masiven nalimek, sem nalepil leseno letvico, da sem lahko kasneje oblikoval profil. Ploskve iverice sem pobrusil na kolutnem kalibrirnem brusilnem stroju. Nato sem nanesel lepilo z valjčkom za nanašanje lepila, položil pripravljen spojen list furnirja in stisnil v stiskalnici s temperaturo 70°C za eno uro.

Ko so se lepljene plošče ohladile in kondicionirale, sem jih pobrusil na kolutnem brusilnem stroju ter nato s krožnim žagalnim strojem razrezal na končne dimenzije.

Na sliki 3 sta prikazana že luženo dno in nelužen strop. (Luženje je spreminjanje barvnega odtenka lesa ali furnirja, s katerim ne zakrijemo naravne teksture lesa.) Lužiti sem moral vse furnirane elemente, ker se barvni odtenek furnirja ni ujemal z barvnim odtenkom masivnega lesa, saj je mahagonij barvno zelo spremenljiva vrsta.

Slika 3: Lužen (dno) in nelužen (strop) furniran element

Slika 3: Lužen (dno) in nelužen (strop) furniran element

Izdelava masivnih elementov

Na sliki 4 so prikazani vsi elementi, ki so izdelani iz masivnega mahagonijevega lesa. (Le vezne letve so na sliki iz lesa macesna, saj mi je zmanjkalo mahagonija.)

Slika 4: Masivni elementi ohišja

Slika 4: Masivni elementi ohišja

Za izdelavo elementov sprednje stranice – ličnice sem uporabil mahagonij debeline 20 mm. Reže za zračenje sem izrezkal s CNC strojem, uporabil sem rezkar premera 8 mm. Vse robove, ki so zaokroženi, sem porezkal z ročnim rezkalnim strojčkom.

Vratca se odpirajo z enostavnim navadnim šarnirjem (»pantom«), zaskočijo se pa z magnetkom.

Slika 5: Elementi sprednje stranice - ličnice. (vratca, srednja in spodnja ličnica)

Slika 5: Elementi sprednje stranice - ličnice. (vratca, srednja in spodnja ličnica)

Leseno ogrodje je sestavljeno na vsaki strani iz dveh pokončnih letev (sprednja in zadnja) in spodnjih, srednjih in zgornjih letvic. Med seboj so povezane s čepno vezjo in zlepljene. Na sliki 6 so prikazani sprednja in zadnja pokončna letev in vezne letve. Čepe sem izdelal na miznem rezkalnem stroju, utore za čepe pa zvrtal z utornim rezkarjem na miznem vrtalnem stroju.

Slika 6: Sprednja in zadnja pokončna letev in vezne letve

Slika 6: Sprednja in zadnja pokončna letev in vezne letve

Na sliki 7 je prikazan detajl nalega stranice na sprednjo pokončno letev. Stranica ima nalepljeno masivno letvico, katero sem porezkal pod kotom 60°. Prav tako sem porezkal sprednjo pokončno letev, da lepo nalegata.

Slika 7: Detajl nalega stranice na sprednjo pokončno letev

Slika 7: Detajl nalega stranice na sprednjo pokončno letev

Slika 8: Slika detajla obdelave sprednje pokončne letve

Slika 8: Slika detajla obdelave sprednje pokončne letve

Levi in desni okvir sta privijačena na strop in dno z lesnimi vijaki, tako da tvorijo osnovno konstrukcijo.

Hrbtišče je izdelano iz vezane plošče debeline 4 mm (slike 9, 10 in 11). Najprej sem odrezal vezano plošče na točno dimenzijo, potem sem pa izrezal večje luknje, ki so potrebne za izhode za matične plošče in AGP in PCI kartice.

Slika 9: Detajl hrbtišca z osnovno odprtino

Slika 9: Detajl hrbtišca z osnovno odprtino

Slika 10: Detajl hrbtišča

Slika 10: Detajl hrbtišča

Slika 11: Detajl hrbtišča in plošče na katero pritrdimo matično ploščo

Slika 11: Detajl hrbtišča in plošče na katero pritrdimo matično ploščo

Nato sem improviziral in z raznimi letvicami zlepil, da sem dobi odprtine za AGP in PCI kartice (sliki 10 in 11).

V hrbtišče sem izrezal še luknji za 12 cm ventilator in napajalnik. (Slika 12)

Slika 12: Luknji za napajalnik in ventilator

Slika 12: Luknji za napajalnik in ventilator

Hrbtišče sem privijačil na osnovni okvir z lesnimi vijaki.

Na hrbtišče pri napajalniku in na ploščo, na katero sem pritrdil matično ploščo, sem nalepil debelo aluminijasto folijo za protipožarno zaščito.

S sprednje strani sem prilepil spodnjo ličnico z režami na osnovni okvir. Spodnja in srednja ličnica sta povezana s peresom, ki ga vstavimo v utor (slika 13).

Slika 13: Detajl spodnje in srednje ličnice

Slika 13: Detajl spodnje in srednje ličnice

V srednjo ličnico sem z raznimi svedri izvrtal luknje, da sem v njih lahko vstavil stikala in LED-diode. Za glavno stikalo sem zvrtal luknjo z lesnim svedrom premera 20 mm. Za gumb sem pobrusil delček lesa, ki se je lepo ujemal z odprtino in ga prilepil z lepilom na stikalo.

Kletko za CD, DVD… rome in disketni pogon, zip drive… sem izdelal iz vezane plošče debeline štirih milimetrov. Tudi pri tem sem improviziral in tako mi je uspelo izdelati kletko, ki sem jo privijačil z lesnimi vijaki na strop in srednjo ličnico. Vidni del (ličnica z režami) je iz furnirane iverice, v katero sem izrezal luknje za vse te naprave. Za prazne – neizkoriščene prostore (slika 14) sem izrezal iz istega materiala ploščice, katere sem vstavil v prazne reže. (slika 15)

  
Slika 14: Pogled od spredaj - odprt

Slika 14: Pogled od spredaj - odprt

Slika 15: Pogled od spredaj - zaprt

Slika 15: Pogled od spredaj - zaprt

To, da sta stranici pritrjeni, zagotovita na vsaki strani dva vezna okova. (slika 16).

Slika 16: Detajl veznega okovja

Slika 16: Detajl veznega okovja

Ko sem sestavil celotno ohišje, sem ga še enkrat pozorno pobrusil z brusilnim papirjem granulacije 120. Kot sem že prej omenil, sem vse furnirane elemente lužil z nitro lužilom in nato vse dvakrat polakiral z vodnim lakom. Med lakiranjem sem brusil z brusilnim papirjem granulacije 320.

V ploščo, na katero sem pritrdil matično ploščo, sem izvrtal luknje, v katere sem vstavil distančne vijake, preko katerih sem kasneje pritrdil matično ploščo.

Primerjava lastnega ohišja s klasičnim

Za lažjo oceno prednosti in slabosti lastnega ohišja »EK-case 2004« z vidika emisije hrupa in segrevanja računalnika sem sestavil dva računalniška sistema. Prvi sistem sem vgradil v svoje ohišje »EK-case 2004« z vodnih hlajenjem procesorja (slika 17), referenčni sistem (slika 17) pa sem vgradil v serijsko ohišje »Logic Black« s serijskim zračnim hladilnikom za hlajenje procesorja. Komponente sistema, ki sem jih uporabil, so naštete v tabeli 2.

Tabela 2: Komponente primerjanih računalniških sistemov

  EK-case 2004 Standard BIG tower
Mati─Źna plo┼í─Źa SOYO KT400 Dragon, platinum edition SOYO KT400 Dragon, platinum edition
Procesor AMD Athlon XP 2000+ AMD Athlon XP 2000+
Delovni spomin - RAM 512 Mb, 400 MHz 512 Mb, 400 MHz
Grafi─Źna kartica Ati Radeon 9200, 128 MB Ati Radeon 9200, 128 MB
Trdi disk Maxtor 20 GB, 7200 min-1 Maxtor 20 GB, 7200 min-1
CD enota Teac 52x Teac 52x
Napajalnik Y2K, 300 W Y2K, 300 W
Hladilnik procesorja Vodni blok EK-6 BOX hladilnik
Vodna ─Źrpalka Hydor Seltz L30
Vodni radiator Aqua 240
Ventilatorji 3 x titan, 120 mm

Slika 17: Vgrajen sistem v lesenem ohišju

Slika 17: Vgrajen sistem v lesenem ohišju

Slika 18: Referenčni sistem v kovinskem ohišju

Slika 18: Referenčni sistem v kovinskem ohišju

Merjenje temperature v ohišju

Pri tem me je zanimala razporeditev toplote v ohišju računalnika, maksimalna temperatura jedra procesorja in matične plošče polno obremenjenega sistema.

Metoda merjenja

Sistem sem obremenil tako, da sem zagnal program 3D Mark 2001 SE. Predpostavljal sem, da je program obremenil sistem maksimalno.

S temperaturnim senzorjem LM-35 s proporcionalnim napetostnim izhodom sem meril temperaturo sobe, temperaturo na vrhu ohišja in pri grafični kartici. Pri obeh sistemih sem nastavil senzorje temperature na enaka mesta, da sem dobil primerljivo temperaturno sliko. Na sliki 19 so z rdečimi črkami označene točke merjenja temperature. Izmerjene temperature so temperature stacionarnega stanja. Točnost merjenja je bila na 1/100 °C. (glej sliko 20: priprava za merjenje temperature).

Slika 19: Točke merjenja temperature. Pogled v ohišje s strani

Slika 19: Točke merjenja temperature. Pogled v ohišje s strani

Za merjenje temperature jedra procesorja in matične plošče sem uporabil integrirane senzorje na matični plošči. Temperaturo sem odčital s programom SpeedFan 4.09 v operacijskemu sistemu Windows XP. Ti dve temperaturi sem lahko odčital na stopinjo natančno.

Slika 20: Priprava za merjenje temperature

Slika 20: Priprava za merjenje temperature

Rezultati

Tabela 3: Izmerjene maksimalne temperature

  EK-case 2004 Standard BIG tower
Mati─Źna plo┼í─Źa SOYO KT400 Dragon, platinum edition SOYO KT400 Dragon, platinum edition
Procesor AMD Athlon XP 2000+ AMD Athlon XP 2000+
Delovni spomin - RAM 512 Mb, 400 MHz 512 Mb, 400 MHz
Grafi─Źna kartica Ati Radeon 9200, 128 MB Ati Radeon 9200, 128 MB
Trdi disk Maxtor 20 GB, 7200 min-1 Maxtor 20 GB, 7200 min-1
CD enota Teac 52x Teac 52x
Napajalnik Y2K, 300 W Y2K, 300 W
Hladilnik procesorja Vodni blok EK-6 BOX hladilnik
Vodna ─Źrpalka Hydor Seltz L30
Vodni radiator Aqua 240
Ventilatorji 3 x titan, 120 mm

Ugotovitve

Pri meritvah smo dobili pričakovane rezultate. Vodno hlajenje se je izkazalo za veliko bolj učinkovito, saj je bila razlika v maksimalnih temperaturah jedra procesorja 21 °C. Temperatura matične plošče je bila 8 °C nižja, kar kaže na dobro zračenost ohišja »EK-case 2004«.

Merjenje jakosti hrupa

Hrup, ki ga oddaja računalniški sistem sem meril z merilnikom jakosti hrupa Lutron SL-4001 (slika 21).

Slika 21: Slika merjenja hrupa

Slika 21: Slika merjenja hrupa

Metoda merjenja jakosti oddanega hrupa

Ohišje sem postavil na stolico sredi laboratorija. Meril sem po nestandardni metodi, saj me je zanimala samo primerjava obeh sistemov, in sicer na oddaljenosti 0,3 in 0,7 m od ohišja in 1,1 m od tal. Meritve sem opravil na štirih mestih, in sicer spredaj, zadaj in na obeh straneh ohišja (glej sliko 22).

Slika 22: Prikaz točk merjenja hrupa

Slika 22: Prikaz točk merjenja hrupa

Rezultati

Tabela 4: Dobljeni rezultati meritev hrupa

Mesto merjenja: Hrup [dB]
EK-case 2004 Standard middle tower
0,3 m 0,7 m 0,3 m 0,7 m
P1 Spredaj 39 36 42 39
P2 Levo 37 36 40 38
P3 Desno 37 35 40 38
P4 Zadaj 41 37 45,5 42
POVPRE─îJE 28,5 36 41,875 39,25

Ugotovitve

Ugotovil sem, da je ohišje »EK-case 2004« z vgrajenim sistemom za vodno hlajenje nekoliko tišje od navadnega middle tower ohišja, ki ima vgrajen zračni hladilnik, ki ga dobimo v kompletu s procesorjem in se označuje z oznako BOX. Vendar pa je potrebno omeniti, da ima naše ohišje vgrajene 3 ventilatorje, ki povzročajo manj hrupa kot en sam pri običajnemu ohišju.

Poleg tega je potrebno omeniti še to, da bi morali, v kolikor bi želeli izboljšati hladilne sposobnosti sistema v standardnem kovinskem ohišju, namestiti dodaten ventilator, kar bi povečalo hrupnost sistema.

Zaključek

Glavne prednosti ohišja »EK-case 2004«

Ugotovil sem, da so glavne prednosti mojega ohišja:

Pri zagotavljanju zvočne izolativnosti sem ugotovil, da ni potrebno dodatno zvočno izolirati ohišja, saj je že sam sistem za vodno hlajenje dovolj tih.

Slabosti ohišja »EK-case 2004«

Ugotovili sem, da je glavna slabost ohišja toplotna izolativnost uporabljenega materiala, kar sem popravili z večjim zračenjem ohišja, saj trije 120 mm ventilatorji zagotavljajo dovolj velik pretok zraka skozi ohišje.

Iz pogleda požarne varnosti je ohišje slabše od vseh primerjanih, saj je izdelano iz gorljivega materiala - lesa, vendar pa sem to rešil z aluminijasto folijo.

Kištica, utišaj se!

Kištica, utišaj se!

Današnji računalniki postajajo iz dneva v dan zmogljivejši, kar za sabo potegne tudi ustrezno hlajenje. In če je pred deset ali več leti lahko hlajenje bilo skoraj pasivno, danes temu ni več tako. Ventilatorji in hladilniki sicer poskrbijo, da sistem deluje stabilno, vendar ...

Preberi cel članek »

Modifikacija ohišja by Cwetto

Modifikacija ohišja by Cwetto

Ker člankov o vodnem hlajenju ter delanju le-tega, modificiranju in spreminjanju česarkoli, povezanega z našimi malimi ne-več-dolgo-sivimi zverinami ni nikoli dovolj, nam je Cwetto spisal članek o obširni prilagoditvi svojega ohišja ter pripravljanju le-tega na ta ...

Preberi cel članek »

AOpen HQ08 Big Tower

AOpen HQ08 Big Tower

[st.slika 41671] Proizvajalec: -AOpen Prodajalec: -Quick Computers Cena: -33.330 SIT ...

Preberi cel članek »

FongKai FK-320ATX

FongKai FK-320ATX

[st.slika 41684] Tip: -ATX Midi Tower Razširitvena mesta: -3 zunanja 5.25" -1 zunanje 3.5" -3 notranja 3.5" ...

Preberi cel članek »

Hlajenje sistema

Hlajenje sistema

Ugotovili smo že, da je za uspešno overclockanje potrebno ustrezno ohladiti tudi celoten sistem, oziroma v našem primeru, zagotoviti zadosten pretok zraka skozi ohišje. To najlažje storimo tako, da na nekaj strateških mestih namestimo ...

Preberi cel članek »