Frage Nichts los hier, dann stelle ich mal mein Projekt auch hier vor.

hansdampf

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Apr 11, 2020
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Wer erinnert sich noch an diesen Kasten?



Einleitung

Mir hat die Grundidee sehr gefallen, deshalb möchte eine verbesserte Neuauflage bauen, die sich in Details doch unterscheiden wird. Die Messungen an einer CPU sind aber bezüglich Genauigkeit immer fraglich und für reine Kühlervergleiche, sei es Heatpipekühler oder Wasserkühler, doch eher nicht geeignet, da die Parameter nie identisch sind.
Das ganze möchte ich dann auch für die Community machen. D.h. ich würde ehrenamtlich in überschaubaren Rahmen Komponenten testen etc. und vielleicht auch den Teststand an einem eventuellen Interessenten veräußern, wenn sich Test sich nicht mehr Zeitlich umsetzen lassen oder ich die Lust verloren haben sollte. Und dieser Prüfstand soll sich nicht nur auf Wasserkühler für CPUs beziehen, sondern auch Fullcover GPU Kühler, CPU Heatpipekühler und andere Komponenten wie Radiatoren bzw. Durchflussensoren und Pumpen.


Umsetzung

Änderung zum Meisterkühlerprüfstand:

- deutlich erhöhte Genauigkeit der Temperatursensoren (+-0,2 °C) ->


Der Meisterkühlerprüfstand stützte sich auf DS18b20 Sensoren. Leider sind diese mit einer garantierten Grundgenauigkeit von +-0,5 °C für einen Referenzprüfstand nicht ausreichend. Außerdem haben diese Sensoren leider einen Temperaturdrift "Alterserscheinung" von +- 0,2 °C. Ohne eine regelmäßige Kalibrierung mit einem geeichten Temperaturmessgärät auf vierleiter PT100 Basis sind also die Sensoren nicht zu gebrauchen. Jetzt kann man wie bereits mit dem PT100 angekündig tausende Euro in die Temperaturmessung investieren, was mein Budget deutlich übersteigen würde. Um die Kosten in Grenzen zu halten habe ich mich für NTC 100 K (keine üblichen 10 K) entschieden. 50 K wären auch möglich gewesen, hatte aber "reichelt" nicht im Sortiment:

https://www.reichelt.de/ntc-thermistor-100-kohm-0-2--ntc-100k-0-2-p151256.html?&nbc=1

Was zeichnet diese Sensoren aus?

Diese haben eine Genauigkeit von bis zu +-0,1 °C. Reichelt hat aber nur die +-0,2 °C im Sortiment, was ausreichend ist und an die Grenzen des Ohmmeters stoßen wird. Datenblatt1 und Übersicht. Die 10 K Version wäre nicht ausreichend gewesen, weil hier das Ohmmeter limitieren würde.

10 K Version:

T in [°C]R in [ohm]dR in [Ohm]201249320.1124385520.2123835520.3123285520.4122735520.51221855

100 K Version:

T in [°C]R in [ohm]dR in [Ohm]2012672720.112613459320.212554159320.312494959320.412435659320.5123763593

Wie man schon erahnen kann geht es um die Differenz des Widerstandes zwischen den einzelnen Temperaturschritten. Bei einer Differenz 0,2 °C wäre die Schrittweite bei 10 K ledeglich 110 Ohm bei insgesamt über 12K Ohm. Bei der 100 K sind es ~ 1200 Ohm. Wenn man sich nun die typischen Messtoleranzen eines Ohmmeters mit ~ 1% anschaut. Das würde das Ohmmeter bei 10 k nur eine Differenz von 0,22 °C auflösen, während bei der 100 K Version exakt eine Differenz 0,2 °C in der Auflösung möglich wäre.

Mit 10 Euro pro Stück die Sensoren noch im Budget.

Zum Ohmmeter. Um hier ebenfalls die Kosten überschaubar zu halten kommt ein Arduino mit 0,1% Referenzwiderstand zum Einsatz. Es werden drei Kanäle mit diesen Sensoren belegt.

- Mitte Bodenplatte Kühler
- Einlass
- Auslass
- (Ersatzsensor für einen Heapipekühler)

Als Nebentemperatursensoren für die Umgebungsluft etc. kommen noch zwei DS18b20 Sensoren zum Einsatz, da der Arduino nur sechs Analoge Eingang hat.

Falls jemand so ein Grundaufbau eines Ohmmeters interessiert -> Ohmmeter.

Abgeglichen wird es dann mit einem Peaktech 4090. Das 4090 hat eine Genauigkeit von 0,1%. Ist kein Mehrkanalgerät und ziemlich das günstige auf den Markt und kostet schon über 200 Euro. Mann kann für Temperaturmessung also unheimlich viel Geld ausgeben. Aber die Genauigkeit von 0,1% ist ausreichend um das Arduino als Ohmmeter auf einer geforderten Toleranz von < 1% zu bringen und die +. -0,2 °C zu erreichen. Ebenso wird der Arduino an einer Konstantspannungsquelle betrieben werden.





- Erweiterung um einen Druckdifferenzmessgerät (+- 0,6 mbar)

Hier komm ein Peaktech 5144


zum Einsatz -> Datenblatt. Die Genauigkeit ist mit +-0,6 mbar mehr als ausreichend. Mit dem Messbereich von 200 mbar lassen sich so ziemlich alle Kühler bis max. 300 - 400 L/h vermessen. Wobei hier drei Messpunkte ausreichen ( 60 / 120 / 250 L/h) um den Druckchart zu erstellen. Ebenfalls hat das Messgerät eine USB Schnittstelle.





- Nun zum Herzstück und der teuersten Komponente, der Durchflusssensor (Ultraschallmessgerät)

Der Meisterkühlerprüfstand setzte hier auf einen üblichen Flügelradsensor. Sollen angeblich sehr genau sein, aber sicher kann man nicht sein. Außerdem kann man diesem Prüfstand auch Durchflusssenoren testen. Das Ultraschallmessgerät wird ein Keyence FD Q20C sein. Ist aktuell das Vorgängermodell und noch eins der günstigeren Messgeräte auf den Markt. Kostet aber immer noch eine hohe dreistellige Summe. Sicher könnte man streiten ob es sinnvoll ist. Aber Flügelradsensoren sind nicht immer genau und mit ~ 3 - 10% Messtoleranz bräuchte man auch keinen Temperatursensoren mit +- 0,2 °C





- Eine weitere Änderung zu Meisterkühlerprüfstand werden die Hochlastwiderstände sein.

Der Meisterkühlerprüfstand setzt auf FETs mit insgesamt 150 W. Das ist für heutige Verhältnisse nicht nur wenig, sondern auch halten FETs nicht so hohe Temperaturen wie die Hochlastwiderstände stand. Somit kommen vier solcher Hochlastwiderstände mit ingesamt bis zu 400 W zum Einatz:


Datenblatt



Gespeist werden die Hochlastwiderstände von einem regelbaren Labornetzgerät:


Datenblatt




- Auswertung

Um die Daten der Leistung neben den Temperatursensoren zeitlich auflösen werden die restlichen drei analogen Kanäle mit einem Stromsonsor:




Und einer Spannungsdifferenzmessung

Voltmeter


ausgesattet werden. Man stellt über das Labornetzgerät zwar eine feste Leistung ein, aber um den Temperatur abhängigen Leistungsdrift der Hochlastwiderstände herauszufiltern ist dies eben notwenig.



Eine weitere wesentliche Änderung wird die Montage sein. Der Meisterkühlerprüfstand setzt auf Schwerkraft in Form von Gewichten. Ich werde es mit einen Anzugsdrehmoment bei den M3 Schrauben belassen. Das ganze wird mit einem FSR Sensor abgestimmt werdeb und so eine genaue Tabelle erstellen wie sich das Drehmoment zu den Anpressdruck verhält. Eine genaue Waage zum kalibrieren des FSR Sensor ist vorhanden.


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Hier noch eine Kostenübersicht:


Material 54
Kleinteile 194
Anschlüsse 136
Rohr/Schlauch 39
Keyence 373
Drehmomentschraubendreher 120
Peak Tech Labor Netzteil 213
Peak Tech Druckdifferenzm. 127
Radiator 480 mm + Lüfter + DFM Highflow Next + Lüftersteuerung 254
DDC 3.2 89


1570
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Impressionen:

Stromversorgung

1.jpg

2.jpg

3.jpg







 
Genau mein Humor;)
Jedenfalls magst du Nagelschellen, altes MDF/HDF Material und Kleber -und davon reichlich.
Nicht böse sein, aber der Messstand von Kaltmacher sieht ein klitzekleines bisschen vertrauenswürdiger aus.
Ja mag sein, aber es geht um Messgenauigkeit und Funktion und nicht um das optische und natürlich kaufe ich nicht alles extra neu, um das Budget in Grenzen zu halten und verwende noch übrig gebliebendes Material.

Natürlich kann man mit einem höheren Budegt ein optisch ansprechendes Gehäuse bauen, da dies aber kein serienfertiges Verkaufsprodukt von einen Hersteller werden soll, denke ich mal reicht auch die nicht so "hübsche" MDF Platte. Außerdem habe ich hier weder eine Fräsmaschine, noch eine Biegemaschine etc. Alles echte Handarbeit. Bei den Messstand von "Kaltmacher" wurde ordentlich mit maschineller Fertigung nach geholfen, dafür aber an Messgeräten und Sensoren bezüglich Messgenauigkeit deutlich gespart. Zumal vieles davon auch nicht sebstt erworben wurde, sondern gesponsert. Ich bezahle das alles hier selber.
 
Zuletzt bearbeitet :
Sehr cooles Projekt : )
 
Was machst du denn damit? Deine eigenen Kühler prüfen vor dem Einbau?
 
Was machst du denn damit? Deine eigenen Kühler prüfen vor dem Einbau?
Einleitung

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Das ganze möchte ich dann auch für die Community machen. D.h. ich würde ehrenamtlich in überschaubaren Rahmen Komponenten testen etc. und vielleicht auch den Teststand an einem eventuellen Interessenten veräußern, wenn sich Test sich nicht mehr Zeitlich umsetzen lassen oder ich die Lust verloren haben sollte. Und dieser Prüfstand soll sich nicht nur auf Wasserkühler für CPUs beziehen, sondern auch Fullcover GPU Kühler, CPU Heatpipekühler und andere Komponenten wie Radiatoren bzw. Durchflussensoren und Pumpen.


Also für alle, ich habe hier kaum Kühler und baue auch keine. Aber man kann auch Wärmeleipasten/Pads, Lüftkühler testen etc.
 
Ok, also eher die Lust am Basteln. :)
 
Einmessung Teil1


Temperatursensor ~ 25 °C


Arduino: 101575 Ohm
PeakTech 4090: 102440 Ohm

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Testwiderstand 0,1% 1 kohm

Arduino: 992 Ohm
PeakTech 4090: 1000 Ohm

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Testwiderstand 0,1% 4,7 kohm

Arduino: 4663 Ohm
PeakTech 4090: 4700 Ohm

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Testwiderstand 0,1% 10,4 kohm

Arduino: 10317 Ohm
PeakTech 4090: 10400 Ohm

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Der Arduino erreicht die erforderliche Toleranz von handelsüblichen Handmultimeter mit 0,8 - 0,7% Abweichung.
Da die Werte linear nach unten abweichen kann man diese mit einen Offset leicht korrigieren/kalibrieren.


e1.jpg
 
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