Der Meisterkühler-Kühlerprüfstand

1. Intro
2. Einleitung
3. Elektronik
4. Das Netzteil
5. Grundgerüst und Gehäuse
6. Wasserkreislauf
7. Die Halterungsmodule
8. Software und Auswertungen
9. Ablauf der Messungen
10. Eigenbaukühler
11. Schlusswort und Fazit
12. Danksagung und Sponsoren

Die Halterungsmodule

Das untere Halterungsmodul

Das so vorbereitete DIE-Sim Modul wird nun mit leichter Spielpassung in eine Aussparung der speziell angefertigten Halterung gelegt. Diese besteht aus einer 10 mm starken Aluplatte, welche über Stahlverbinder mit der massiven POM-Bodenplatte verschraubt ist und durchgehende M4-Gewindebohrungen für folgende Sockelvarianten enthält:
AMD: S754, S939, AM2(+), S1207 4U
Intel: S478, S603, S423, S604, LGA771, LGA775
Die Gewinde dienen lediglich der Lagefixierung bei Wasserkühlern die mit zentralem Andruck geprüft werden.
Normalerweise wird die Belastung über die im nächsten Abschnitt vorgestellte obere Halterung auf die Halterung des Prüflings aufgebracht.

 

 

Für folgende Systeme sind Retention-Module vorhanden, die zur Lagefixierung von Wasserkühlern genutzt werden können: S939, AM2/AM3, S478.
Für diese Befestigungssysteme ist es uns damit auch möglich, Kühler mit Klammerbefestigung in ihrer Lage zu fixieren. Die Prüfkraft wird in diesen Fällen jedoch ausschließlich über die zentrale Anpressstange mit den Gewichten aufgebracht. Die Halterungen übertragen dabei keine senkrechten Kräfte auf den Wasserkühler, sondern halten diesen nur in Position.

Sollten Prüflinge für modernere Sockel, aber altertümlicher Mittenanpressung auf den Prüfstand gelangen, sollten passende Retention-Module beigelegt werden.

 

 

Unter der Aluplatte ist eine dicke POM-Platte verschraubt, die das DIE-Sim Modul abstützt.

 

 

In dieser Platte ist eine minimal ballig geschliffenen runde Siliziumnitrid-Platte eingebettet die mehrere Aufgaben übernimmt:
– wirksame Isolation des Heiz-FETs gegen die Halterung
– Kraftübertragung vom DIE-Sim Modul auf die Halterung
– Winkelversatzausgleich für stets orthogonale Krafteinleitung

 

 

Die POM-Platte, in welcher das Keramikplättchen versenkt ist, ist leicht nachgiebig. So simuliert sie annähernd das Nachgeben eines Mainboards unter der Last eines montierten Wasserkühlers, wenn die aufgebrachte Gewichtkraft über die Anpressstange, den Wasserkühler und das DIE-Sim auf sie wirkt. So stark wie bei einem realen Board ist der Effekt jedoch absichtlich nicht gehalten, um keine plastischen Verformungen zu provozieren.

 

 

Um den Temperatursensor sauber in der Bohrung zu fixieren wurde während der Testphase eine Fixierung des Kabels und eine zusätzliche Isolierung über ein Stück Kaiflex Isolierschaum angebracht.

 

 

Das obere Halterungsmodul

Wie bereits erwähnt werden insbesondere kommerzielle Wasserkühler auf unserem Prüfstand zusammen mit ihrer jeweiligen Halterung geprüft, da dies die realen Bedingungen besser abbildet indem die Steifigkeiten aller Kühlerbestandteile einfließen (Stichwort: ballige Kühlerböden etc.).
Zudem bieten viele Wasserkühler auch keine Möglichkeit zum zentralen Andruck, weil die Kühlmittelzuführung mittig angeordnet ist.

Zu diesem Zweck haben wir eine Halterung konstruiert mit der wir „nebenwirkungsfrei“ Wasserkühler mitsamt ihrer Halterungen auf unserem Prüfstand anpressen können ohne ungleichmäßige Andruckkräfte oder ähnliche Unwägbarkeiten zu erhalten. Verglichen mit dem einfach zu realisierenden Zentralandruck musste hier etwas KnowHow einfließen, um eine gleichverteilte und orthogonale Krafteinleitung in die Halterung des Prüflings zu gewährleisten. Außerdem wurde die Halterung so konstruiert, dass sie die hohen Kräfte dauerhaft verzugsfrei bewältigt.

Im Regelfall benutzen wir daher zur Anpressung von Prüflingen auf unser DIE-Sim-Modul diese Halterung aus massivem Aluminium. Es stehen dafür zwei Varianten zur Verfügung. Die ältere Version erlaubt es Wasserkühler für die Sockel LGA 775, 1156 und 1366 momentenfrei und gleichmäßig über die jeweilige mitgelieferte Kühlerhalterung anzupressen. Die neuere Version des oberen Halterungsmoduls (Bilder mit schwarzem Hintergrund) ist auch für die AMD-Sockel AM3 (entspricht AM2 und AM2+) und 939 geeignet. Die Intel-Sockel LGA 775, 1156, 1155, 1150, 1151, 1366, 2011 und Sockel 478 werden ebenfalls unterstützt. Für AM4 ist bisher keine Montagemöglichkeit hinzugefügt worden, da stattdessen Intel-Halterungen verwendet werden können. Sollte sich ein reiner AM4-Kühler auf den Prüfstand begeben wird hier nachgerüstet.

Die Stahlkugel auf der Traverse der Halterung dient dem Momentenausgleich und der Zentrierung. Sie stellt sicher, dass die Halterung ausschließlich senkrechte Druckkräfte auf die Halterung überträgt und der Wasserkühler immer exakt über dem DIE-Sim-Modul zentriert ist. Die Kugel ist mit einem Super-Magneten auf NeFeB (Neodym Eisen Bor) Basis fixiert. In der darüber eingesetzten Anpressstange mit den Gewichten ist eine zentrische Bohrung mit Senkung eingebracht. Wird die Halterung mit der Kugel darunter platziert und die Anpressstange langsam herab gelassen zentriert sich die Kugel automatisch in der Senkung. Somit wird die gesamte Halterung beim Aufsetzen automatisch unter der Anpressstange zentriert.

Je nach Kühlerhalterung werden die entsprechenden Schrauben in die Halterung eingesetzt. Auf der Druckseite wird auf jede Schraube ein O-Ring aufgesteckt, der kleine Unebenheiten der Halterungsoberfläche ausgleicht. Die O-Ringe wirken als Elastomere wie Federn mit jeweils gleicher Federkonstante. Da die Gummielemente alle am ebenen Rahmen des Halterungsmoduls anliegen beeinflussen sie nicht die gleichmäßige Kraftverteilung auf die Krafteinleitungspunkte der Kühlerhalterung.
An jeder Bohrung der Kühlerhalterung liegt damit jeweils genau ein Viertel der Gesamtkraft an (bei Wasserkühlern mit vier Befestigungslöchern). Am Übergang von Kühlerboden zu DIE-SIM-Oberfläche wirkt so stets der gesamte Prüfdruck orthogonal zur Übergangsfläche.

Hat eine Kühlerhalterung keine ebenen Andruckflächen – dies kommt sehr selten vor – wird entweder mit Zentralandruck geprüft oder es kommen passende Verlängerungsadapter zum Einsatz. Dies hat jedoch keinen Einfluss auf die Kraftflussrichtung oder die Kraftverteilung und beeinflusst somit auch nicht das Prüfergebnis.

 

 

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