Стенд для тестирования CPU кулеров и водоблоков

Тема выбора охлаждения для CPU была важная и популярна почти во все времена: Pentium 4 и Athlon, потом Core 2 Duo, легендарный Q6600, первые i7, 2500/2600K и т.д. Даже сейчас, несмотря на снизившийся TDP, по-прежнему не теряют актуальность топовые системы охлаждения, не в последнюю очередь из-за откровенно плохого термоинтерфейса между ядром и теплораспределительной крышкой. Кто-то рискует и делает скальпирование, кто-то «лечит» проблему более эффективной СО.

 

На протяжении многих лет (а если точнее, то и десятилетий) сложилась традиция проводить тестирование СО, используя в качестве источника нагрева непосредственно сам процессор. Сложно упрекнуть данный метод в нелогичности, но в нем есть ряд недостатков, выделим из них 3 основных:

 

  • Недостаточная точность встроенных в процессор температурных датчиков.
  • Непостоянная мощность нагрева процессора
  • Зачастую не учитывается температура окружающего воздуха

 

Уверен, многие читатели справедливо воскликнут, что точность датчиков не такая уж и плохая, а незначительные расхождения в тепловыделении процессора не столь критичны. И будут правы, т.к. в рамках эксплуатации абсолютно без разницы будет у Вас температура процессора 71 °С или 73 °С, но в рамках тестирования зачастую лидеров выбирают по превосходству всего в 1 °С, а иногда и того хуже. А если посмотреть результаты тестирования популярных термопаст, то между лучшей и «плохой» (по итоговым выводам) разница может достигать тех же 2-3 °С.

 

Да, можно измерять энергопотребление процессора (с некой погрешностью, т.к. измерения будут по 12 В линии питания, т.е. до материнской платы), а также считать, а также все тесты проводить всегда на одном и том же экземпляре процессора, попутно измеряя температуру воздуха в помещении. А еще всегда использовать одну и ту же версию ПО для нагрева, а еще…

 

Но желания мириться с подобными полумерами не было от слова совсем, а не самые безвредные эксперименты с пельтье и «потенциально подтекающими СВО» (привет, EK Predator) настаивали на более надежном и продвинутом решении. Так родилась идея разработать специализированный стенд, который бы с одной стороны был «максимально процессором» с точки зрения СО, но при этом обладал более высокой точностью и гибкостью. Изначально в качестве нагревателей предполагалось использовать полевые транзисторы в линейном режиме, но при таком варианте мы получаем жесткое ограничение безопасной рабочей температуры в 100-110 °С. Хотелось более надежный и универсальный вариант и выбор пал на керамические нагреватели КРН-150 с максимальной рассеиваемой мощностью 150 Вт.

 

Следующая задача – уместить все это великолепие в размеры процессора, в первую очередь по высоте, не забывая, что крепление многих мощных СО предполагает наличие бэкплейта. В итоге получился наборный «сэндвич» из двух медных деталей и двух нагревателей.

 

13

 

С торцов вставляются цифровые температурные датчики, смазанные термопастой. Нагреватели сверху так же покрываются тонким слоем термопасты, а снизу наклеиваются термопрокладки, в итоге при стягивании конструкции нивелируются незначительные зазоры между медью и нагревателем и получается надежный тепловой контакт.

 

Следующий шаг – электроника. С нуля был разработан контроллер, позволяющий управлять независимо двумя нагревателями:

 

11

 

  • 2 независимых канала до 300 Вт каждый
  • 2 независимых канала 30 Вт каждый
  • измерение тока и напряжения на каждом канале
  • OLED дисплей 128х64
  • входное напряжение до 35 В
  • слот для microSD карты

 

7

 

Несмотря на то, что в рабочих режимах вряд ли будет использоваться более 200-250 Вт, максимальная нагрузочная способность контроллера была выбрана с более чем двукратным запасом.

Мгновенная мощность, выделяемая на нагревателе, рассчитывается как произведение тока на напряжение, падающее на нем. Но важно учитывать, что будут дополнительные падения напряжения на самой плате, разъемах, проводах до нагревателя и ими нельзя пренебрегать. Для этого используется т.н. подключение Кельвина или 4-х проводная схема измерения. Непосредственно от самого нагревателя идут 2 дополнительных проводника, подключенных к инструментальному усилителю.

 

8

 

На обратной стороне платы распаян слот для microSD карты, на нее в процессе тестирования записывается подробнейший лог.

 

Корпус был спроектирован в стиле минимализма и сразу же получил прозвище «табуретка», впрочем, на его функциональных качествах это ничуть не сказалось.

 

12

 

Изготавливался он из того же пластика, что и корпус стенда для тестирования радиаторов:

 

1

 

На правую сторону был добавлен блок, совмещающий в себе разъем питания, предохранитель и клавишный переключатель питания:

 

2

 

На левой стороне только дополнительная вентиляция:

 

3

 

Если присмотреться, то можно увидеть дополнительные проводники из МГТФ во фторопластовой изоляции, они как раз служат для четырехпроводного способа измерения, о котором упоминалось выше.

 

4

 

Внутри вполне удачно удалось расположить единственный блок питания:

 

6

 

Для крепления медного сердечника использовались винты со шляпкой «впотай», чтобы ничего не мешало установке бэкплейта.

 

Медное ядро точно повторяет процессор – и по высоте над уровне текстолита, и по центральной части (по размерам она соответствует ядру процессора i7-6700K). При этом конструкция позволяет без проблем установить теплораспределительную крышку практически от любого процессора. Крепежные отверстия соответствуют оным на Socket 115X, который поддерживается большинством современных систем охлаждения.

 

Все данные о ходе тестирования выводятся на OLED дисплей, при помощи энкодера можно изменять параметры тестирования (мощность нагрева, время прогона и т.д.)

 

9

 

  • T – усредненная температура с двух термодатчиков в медном ядре
  • Dt – разница между температурой медного ядра и окружающего воздуха
  • Time – время с момента начала тестового прогона
  • P – текущая мощность, Вт
  • T – целевая мощность, Вт
  • V – среднее напряжение на двух нагревателях
  • I – средний ток на двух нагревателях

 

На второй странице выводится более подробная информация по нагревателям:

 

10

 

  • T1, T2 – первый и второй температурные датчики
  • Ta – температура окружающего воздуха
  • Ts – температура околосокетного пространства
  • P1, P2 – мощность нагрева по каналам
  • I1, I2 – ток, потребляемый каждым из нагревателей

 

В итоге получился точный, универсальный, надежный и всегда готовый к работе агрегат, который абсолютно безопасно можно разогревать до температуры в 150-170 °С и не бояться незначительных протечек водоблоков. Но это еще не весь функционал, в следующей статье я расскажу еще о нескольких интересных «фишках», заложенных в конструкцию стенда.

 

FAQ

Q: Будут тесты воздушных СО?

A: Будут, первая партия уже на подходе.

 

Q: А тесты готовых СВО для CPU?

A: Будут, в первой партии должна быть такая СВО.

 

Q: А тесты термопасты?

A: Будут, как раз в следующей части будет рассказ о специальном приспособлении для тестирования.

 

Q: Все фигня, уже делали стенды, вернулись к тестам на «живой» системе!

A: В ходе разработки стенда учитывался опыт как отечественных, так и зарубежных коллег, чтобы учесть максимальное количество недостатков, а также повысить универсальность и оставить свободу для последующих доработок.

 

Q: Табуретку на дрова, когда Индастриалы?!1

A: Делаю все возможное, чтобы они попали ко мне как можно быстрее. Как приедут – сразу же протестирую и поделюсь результатами.

Вам также может понравиться...

комментария 3

  1. arduum:

    Требую протестировать всевозможные кулера с индастриалами на этом стенде! :crazy:
    Шутка. Статья добротная, прочиталась на одном дыхании 🙂

  2. крутейший стенд, сделано все по уму!

    вопящих, что раз СО для процессора то и тестить ее надо на процессоре могут пойти прогуляться, ибо у всех процессоры разные и повторить результат одной и той же СО на двух экземплярах ай-7 4770 не получится. А при таком раскладе гарантировано получаешь точную информацию какая СО лучше и какой водоблок эффективнее. было бы еще круто потестить универсальники на видеокарты

    • zato1:

      Думаю даже на одном и том-же «камне» 2 прогона ,в казалось-бы, одинаковых условиях могут выдать довольно существенные различия в результате — ибо действительно слишком много неизвестных, начиная от возможных просадок напряжения в сети, до суммарной погрешности измерения температуры; вплоть до «бага» термодатчика, ПО выводящего данные о состоянии процессора и другие алхимические переменные, которые заложенны в конструкцию ПК.
      Незнаю насколько уместно Здесь сравнение — проц вполне может вести себя как неправильно прогретый мотор, вроде и завел так-же и подсос вытащил +- в погрешности 2мм , но вот свечи все-таки успело подзалить…

Добавить комментарий

This site uses XenWord.