大神DIY：樹莓派水冷散熱方案
MAKER:OliverM18／譯：趣無盡
它是一個(gè)水冷回路，沒有其他活動(dòng)的部件，散熱器通過離子風(fēng)扇來冷卻降溫。
材料清單
樹莓派 3B × 1
0.7 mm 的銅或鋁板 × 若干
4 mm 黃銅或鋁管 × 若干
6 mm 黃銅或鋁管 × 若干
3D 打印材料 × 若干
22 號(hào)銅線 × 若干
高壓交流變壓器 × 1
5V 墻上適配器 × 1
5V 墻上適配器 × 1
主板機(jī)箱適配器 × 4
粘合劑 × 1
導(dǎo)熱膏 × 1
帶焊錫的烙鐵 × 1
制作小貼士
1、材料的選擇。
該項(xiàng)目是將 CPU 和其他集成電路芯片的熱量傳到到液體部分，然后再高效地交換到空氣中。所以要選擇導(dǎo)熱的材料，我選擇了銅片，它具有和銀相當(dāng)?shù)牧己玫膶?dǎo)熱性，當(dāng)然你也可以選擇用鋁片來代替。
我設(shè)計(jì)制作散熱器模塊的模型，我選用 0.7mm 的銅片進(jìn)行搭建，4mm 的銅管焊接各個(gè)結(jié)點(diǎn)。使用鋁片制作散熱器成本會(huì)更低。你可以考慮一下。
2、結(jié)點(diǎn)的連接方式。
由于銅片之間的焊接容易出現(xiàn)熔化的現(xiàn)象，我選擇了具有快干功能的環(huán)氧樹脂、合成金屬和 CA 膠來粘合結(jié)點(diǎn)。但經(jīng)過幾周的觀察后發(fā)現(xiàn)，銅片開始腐蝕，膠水也開始脫落。
也許是干燥的膠水與材料中的某種物質(zhì)發(fā)生了反應(yīng)，當(dāng)膠開始脫落之后，水就開始泄漏出來。最后，我使用有機(jī)硅膠進(jìn)行重新組裝（大家可以避坑啦！）。
3、選用 3.6V-6V 的變壓器即可。輸出電壓約為 40 萬伏，因此在使用時(shí)要小心并且在操作時(shí)不要離的太近。此外，在操作后還要進(jìn)一步做處理，使用螺絲刀等工具使輸出電線短路，讓變壓器放電。
搭建散熱器模型
1、此散熱器是基于樹莓派 3B 搭建的，可以兼容樹莓派 B+。兩者只是在凸起的金屬 CPU 外殼上有所不同。
模型的設(shè)計(jì)模板，模型和附件的尺寸等信息，請(qǐng)?jiān)陧?xiàng)目文件庫中下載。
https://make.quwj.com/project/210
如果你想用樹莓派 4，就必須自己重新設(shè)計(jì)系統(tǒng)，但這并不難，你可以自己試一下。
2、打印出模板后，將其粘在鋁板上，使用工具照著模板的樣子將鋁皮剪下來。需要折疊的地方使用鉗子進(jìn)行處理，完成后將紙質(zhì)的模板剔除即可。
3、如圖所示，在散熱器塊內(nèi)部，我固定了幾塊向上傾斜的金屬片。其原理是當(dāng)冷水進(jìn)入到側(cè)面時(shí)，金屬架中的水能夠冷卻 CPU，然后上升并通過頂部管道排出。
我并不知道該理論是否真的有效，我可能需要一臺(tái)熱影像儀來查看一下該理論是否與實(shí)際情況一致。
4、散熱塊區(qū)域。波浪形的造型可以擴(kuò)大散熱的表面積。需要注意的是，要小心的折疊，鋁塊很容易被折斷。完成所有的彎折處理后，使用硅膠在內(nèi)部密封所有間隙。
5、用八塊鋁塊制作一個(gè)網(wǎng)格。如圖所示，內(nèi)部的鋁條使用互鎖手法和硅膠將它們連接在一起。
3D 打印支架
3D 打印一個(gè)樹莓派支架和散熱器支架。打印所需的 STL 請(qǐng)?jiān)陧?xiàng)目文件庫中下載。
https://make.quwj.com/project/210
打印好后，組裝所有的組件。我也提供了一版需要彎曲處理的模板，其實(shí)不需要特別注意那些切割和彎曲，只供參考。
建議支架不需要上色。在項(xiàng)目中，我將支架涂成銀色，結(jié)果因?yàn)閲娖嶂邪饘俜勰a(chǎn)生了一定的導(dǎo)電性。如果是用作高壓電子設(shè)備的支架，就廢掉了。
所以我另外打印了一個(gè)用于離子風(fēng)扇銅針的支架，該支架雖然是銀色印刷的，但不導(dǎo)電。
連接管道
1、如圖所示，切割管子并將管子的截面切得比所需的長(zhǎng)一點(diǎn)。
2、使用工具彎曲銅管。
3、處理散熱器的接口。使用工具處理接口處，將管道連接到散熱器的兩邊，管道的一半被拆除。使用硅膠連接管道。原本我打算要三個(gè)散熱塊，但沒有空間。
因?yàn)樗挥诒趁?，移除樹莓派并將其固定在兩?cè)也很困難。此外，對(duì)于熱量的主要產(chǎn)生者是 CPU，將在背面粘貼了一個(gè)散熱器，然后用金屬板覆蓋散熱器的孔。
4、在散熱器的頂部鉆兩個(gè) 6mm 的孔，并固定兩條長(zhǎng)度為 6mm 的管道。這些將起到填充物和排水管的作用，同時(shí)當(dāng)水加熱時(shí)可以釋放一些壓力。使用硅膠將其固定在散熱器的頂部。
安裝樹莓派
1、安裝樹莓派時(shí)確保所有的組件都對(duì)齊。連接管道，或焊接或使用硅膠，將所有的組件都固定到位。請(qǐng)注意，不要將硅膠粘到散熱器的背面以及任何管道上。
2、連接完成和干燥后，檢查系統(tǒng)是否防水。將其放入帶水的桶中查看（取下樹莓派）。如果出現(xiàn)氣泡，使用硅膠補(bǔ)上縫隙，直到?jīng)]有氣泡為止。
3、在樹莓派和其所有組件上涂上透明的指甲油，起到一定的防水作用。
制作有離子風(fēng)扇
1、最簡(jiǎn)單的方法是將兩個(gè)金屬網(wǎng)片接在一起，然后將數(shù)千伏的高壓電源將其連接到一起。
離子將從與正極線相連的網(wǎng)格中移動(dòng)到帶有負(fù)極的網(wǎng)格中，它們將不斷的移動(dòng)最后使風(fēng)扇動(dòng)起來（根據(jù)牛頓第三定律）。這種方法非常的簡(jiǎn)單，也很節(jié)省時(shí)間。
2、我采用了 Makezine 風(fēng)格的離子風(fēng)扇，是不是很酷呢。切割長(zhǎng)為 85x 5mm 的 6mm 的銅管，作為負(fù)極面。
如圖所示，將以 7×7 的組塊形成蜂窩的形狀。用鋁膠帶將它們固定在一起后，再將它們固定到位。最后對(duì)網(wǎng)格的大小進(jìn)行調(diào)整，確保形狀完整，大小合適。
完成后將朝向正極網(wǎng)格的那一面進(jìn)行打磨。取一根電線與其連接，同時(shí)使所有管道與正極網(wǎng)格保持距離。
3、正面網(wǎng)格的制作。打印網(wǎng)格模具，打印文件請(qǐng)?jiān)陧?xiàng)目文件庫中下載。
https://make.quwj.com/project/210
使用 22 號(hào)絕緣銅線截取 85 條長(zhǎng)度一致的銅線。焊接時(shí)，將模具放入水中焊接以便熔化。
如圖所示，將 85 條銅線穿過孔，然后將探頭連接到頂部的一根長(zhǎng)電線上。焊接到電線上后再連接到變壓器。焊接時(shí)，確保所有探針均勻的朝下，越精確越好。最后，在每個(gè)探針上滴上少量的膠水，將其固定到位。
4、在用膠水固定兩個(gè)柵格之前，先用電源和變壓器測(cè)試了風(fēng)扇。該系統(tǒng)不應(yīng)起弧，但會(huì)通過負(fù)極網(wǎng)格產(chǎn)生空氣流。
如果你在正極網(wǎng)格感覺到，則可能反過來連接了變壓器的輸出線。因?yàn)楹茈y找到最佳位置，當(dāng)你找到它時(shí)，請(qǐng)用膠水將黃銅管固定到模具上。
最后的組裝
1、使用硅膠將離子風(fēng)扇固定在頂部，確保其金屬部件與系統(tǒng)的其余部分相隔較遠(yuǎn)。
2、使用硅膠將高壓變壓器固定在背面并將其相應(yīng)的輸出線從正極和負(fù)極網(wǎng)格連接到銅線，確保兩者之間有一定的距離。
3、將電線連接到電源，然后將電線與變壓器的輸入線相連并作絕緣處理。
4、在散熱器的背面添加導(dǎo)熱膏，并用四個(gè)主板支架固定樹莓派。
5、使用吸管向系統(tǒng)中加了水并不時(shí)的搖動(dòng)一下系統(tǒng)。當(dāng)它快要裝滿時(shí)，稍微傾斜系統(tǒng)以消除滯留在散熱片之間的空氣。
完成
到目前為止離子散熱器就完成了！插入以太網(wǎng)，電源和風(fēng)扇連接器，所有設(shè)備通電后就可以開始使用了。
系統(tǒng)雖還不算完美，外觀上還有待提升，但它的散熱作用還是發(fā)揮作用。大部分熱量通過管子和散熱器散發(fā)出去。
離子風(fēng)扇雖效果不如機(jī)械風(fēng)扇好，但還是發(fā)揮有限的作用。
還需注意的地方：
噪音和使用壽命有待改善。另外，在 5V 的直流電下的功耗值為 0.52A。因?yàn)檩敵鲭妷罕容^高，可能會(huì)傷害你，所以請(qǐng)小心處理！
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