В этой теме обсуждаются вопросы реализации тестовых стендов, предназанченных для лаболаторного тестирования кулеров, водобоков, фреонок.
Конструкции нагревателей -эмуляторов процессора и вопросы их создания.
Теория и практика тестов, методы лаболаторного тестирования.
Особенности тестов.

WEHR-WOLF
В настоящее время у меня практически готов тестовый КОМПЛЕС - Имитатор CPU, Водомерный блок, водяные Насосы, стабилизированные блоки Питания, Измерители температур и т.д. Вопрос в следующем:
Вы писали, что размер контактной поверхности Вашего имитатора 35 * 35 мм.
Но ведь размеры реальных ядер много меньше, а защитная крышка любого процессора не даёт такого большого и ровного теплового «пятна» как Ваш имитатор. Я понимаю, что общую картину тестирования это не особо изменит, но всё же?

CONTINENTAL
В даннный момент я использую один тип ранзисторов в качестве источника тепла, парраметры которых мне хорошо известны.
В предыдущем тесте я использовал голый транзистор размером коллекторной пластины где то 20х20, с коллектора я и снимал тепло тестовым образцом ВБ или кулера.
Для качественной работы транзистора в таком режиме необходимо соблюдать некотрые условия- нельзя превышать мощность тепловыделения свыше 150 ватт , температуру свыше 150.
Так же неудобно и некачественно осуществляется многократная фиксация ВБ на голом транзисторе.
Иногда транзистор разрывало на части, по разным причинам.

Чтобы таких проблемм не возникало в новом стенде я решил подстраховатся и применил парное включение транзисторов и дополнительную схему защищающую транзистор от пиковых режимов работы.
Так как транзисторы имеют разное усиление то были подобранны пары по усилению.
Я припаял транзисторы припоем ПОСК при температуре 150 градусов к основанию медной пластины.
При температуре 150С тепловое повреждение кристалла исключается.
Но 2 транзистора дают совершенно не точечный источник тепла хотя и находятся близко друг к другу, поэтому пришлось использовать ту самую медную пластину толщиной 8 мм чтобы получить равномерное пятно.
Крышка А 64 40х40
Крышка Р4 30х30
Я сделал квадрат 35х35 -нечто среднее между ними.
Термосенсор был введен в пластину через корпуса транзисторов особым образом, повторить такое решение довольно сложно.
(датчик измеряет температуру в центре между транзисторами , в глубине медной пластины , в 1 мм до шлифованнго основания)

На данном этапе я выкрутился из ситуации 2мя танзисторами ,сам стенд является переходной моделью (рабочий макет) и предназначен в первую очередь для тестирования нагревателя- его пригодности.
Следующая модель нагревателя будет построенна на 1 транзисторе или на микросборке транзисторов для точечного тепловыделения близкого в этом плане к процессору, я к этому стремлюсь.

Как показала практика тестов на новом стенде характеристики нагревателя на паре транзисторов очень хорошие и нагреватель вполне годится для тестирования, само же тестирование не вызывает проблемм, еще не было ни одного сбоя или глюка как это было в Марк 300.
Примененный микропроцессорный сенсор работает точно, обеспечивая точность 0,1 градуса, что немаловажно при тестировании так как температура например может быть 50,1 градус или 50,9.
Точность в 0,01 градус не нужна а 0,1 достаточна.

CONTINENTAL на чем у вас основан имитатор проца ?

Принято считать, что у Р4 тепловое пятно почти равномерное. Для К7/К8 оно хуже (теплорассеивающая пластина погоды не делает).
Скорее всего, это правильно ... но я не о том. Если у Р4 пятно 'равномерное' (см. ссылку), то что говорить о AMD?
Кроме того, в #26633 с www.amd.com приведены какие-то размеры тепловой точки процессора.
Думаю, при разработке эмулятора надо учитывать и этот параметр.

WEHR-WOLF Меня интересует каким образом регистрируется температура с цифрового датчика? И еще: почему все таки 2 транзистора- одним можно было обойтись я думаю - есть полевики под 500 ватт рассеивемой мощности, при 25*С и 220 ватт при 100*С. В плазменных панелях применяются.
За два транзистора некоторые товарищи вас тут с помидорами смешают

Но, наверное, можно было изготовить из меди основу толщиной порядка 10мм., фрезеровать на ней возвышение размером со средний кристалл, а дальше так и оставить – два транзистора внизу и точка контроля температуры в центре.
Моя опытная модель имитатора годичной давности в скромной статье>
http://www.overclockers.ru/lab/18779.shtml

Я многое перепробовал, и только этот метод отбора температуры получился самым чувствительным.
Теперешний имитатор имеет: контактную площадку 12,1* 12,1 мм., мощность ограничена только блоком питания, изолирован керамикой и тепловым экраном, имеет устройство прижима и стабилизации в двух плоскостях и т.д.



У вас мощный блок питания. Я пока обхожусь вдвое меньшей. Дискретности 0,1 С в тестах - этого вполне достаточно. При работе с образцовой аппаратурой мне в лаборатории доводилось работать до 3-го знака после запятой, но что от этого толку, если десятые доли на месте по долгу не стоят!?
В общем успехов!

ну вот, создали стенд, померяли температуру, и вот вам два ВБ у которых этот параметр идиентичен, а конструкция, следовательно и динамические характеристики совершенно разные. и результат применения будет разным. на мой взгляд для стенда необходимо 4 транзистора(такие, в маленьких корпусах) и припаять к теплораспределителю тощиной 0,5-1мм. размер зоны нагрева получится ~ 12х12мм. с 3 транзисторов снимаеся по 25вт, с четвертого сначала 25, затем 125вт. около четвертого транзистора датчик температуры. снимается кривая температуры. по ней производится оценка.

notabene -идентичны ?
Вероятность такого факта есть.
Да, мы можем получить 2 водоблока изготовленные по разному тех. процессу но с одинаковой температурой в тестах.
И будем вынужденны признать в таком случае одинаковость их рабочих характеристик.
Нууу мы потом будем смотреть на сложность реализации водоблока, сложость его произвоства- более простой в изготовлении победит .

Правильно мыслите 4 транзистора тоже варриант, более лучший чем на данный момент.
А температура будет измеренна в центре между ними как и сейчас.
Но есть в природе транзисторы на 200 ватт тепла с корпуса, надо их поискать.
Основная сложнось пока лежит в изготовлении ровной шлифованной 1мм пластины из меди, дело тонкое но возможное.
Мы предпологаем что все-же нагревателем должен быть полупроводниковый прибор,к тому же он основан на том же материале что и современные процессоры.
Не важно какой полупроводнк, интиресуют только определенные парамметры основной из которых СПОСОБНОСТЬ К АКТИВНОМУ ТЕПЛОВЫДЕЛЕНИЮ.
Можно использовать даже триак сегодня я это обсуждал с инжнером.
Можно открывать его с частотой 1 мГц и на фронтах будем получать активное тепловыделение но подсчет мощности сложен, + сташные помехи.
Идея откинута из за проблемм реализации.

Мне кажется, взялись не с того края.
Как мне кажется (а я чистый теоретик)... по первоочередности:
1. размер и форма контакта с WB
2. размещение термодатчика
3. как получить заданную мощность.
4. прочее (активная защита от сгорания нагревательного элемента)

По п.1 - были термограммы Р4, можно отталкиваться от них.

только статических, динамические всеравно будут различаться

победить должен ВБ с меньшей тепловой инерцией, поэтому и стенд также должен иметь минимальную тепловую инерцию

необязательно, поскольку температура это не фетиш, а средство сравнительного контроля, термодатчик должен быть поблизости от точки максимального тепловыделения

Мне кажется точно так же!
Некоторых слегка «заносит», а между тем (где-то я читал) «ПРОСТОТА МАТЬ НАДЁЖНОСТИ».
К Вашим пунктам требований некоторые подробности:
1. Форма – квадрат. Легче ориентировать тестируемый ВБ. Размер – со средний кристалл CPU. Следует помнить, что ОЧЕНЬ много в эксплуатации старых процессоров с небольшим ядром. К тому же, кто знает, – какие размеры будут у новых технологий? Если ВодоБлок справиться с высоким удельным тепловыделением(Вт/кв.мм.), то при большем размере процессора тем более. Между тем, плохой ВБ не станет хорошим на каком бы его стенде не тестили.
2. Размещение термодатчика там, где средний тепловой поток. Иначе говоря, чтобы была реакция на мощность тепловыделения с одной стороны и на отбор тепла с другой.
3. Хоть как. ВодоБлоку совершенно без разницы, ЧТО его там греет, ему надо это тепло передать.
И не при чём здесь тепловая инерция, может измениться время тестирования, но не эффективность.
4. Нужно добавить – безопасность. Близость воды и высокого напряжения плохо совместимы.
Ещё – удобство при работе со стендом. Ещё – техническая эстетика. Пока все видели нечто временное или заляпанное термопастой.
5. Как нет одинаковых людей, так и найдутся различия между ВБ. Какие, - это уже детали.
Прошу подумать, не обижаться, и, как указывают модераторы, - это деловая ветка и давайте без личных амбиций.

Согласен, но ... у Р4 горячее пятно в виде элипса. Может все-же слегка вытянуть? Не сильно, скажем в 1.5 раза?
Очень интересный вопрос. Если взять WB с ребрами и вытянутый эмулятор, то от ориентации будет меняться качество работы WB.
Прямоугольный более соответствует реальности (как мне кажется), но ....
Нет ответа.
Идею понял. Тепловое пятно Р4 занимает далеко не весь процессор. (это ничего, что я все время говорю о Р4? ... для AMD все гораздо хуже)
!!! ... очень хороший момент, спасибо.
У AMD уже сейчас есть AMD64 и x2. Какой эмулятор делать?
Я бы сказал - в самое горячее место. Обычно это центр нагрева.
Вопросы 3 и 4 технологические.
Пока о них лучше забыть.

Обращаюсь к тем, кого интересует тема создания нагревателя на полупроводниковом приборе. Вот теперь о тепловом сопротивлении хотелось бы поговорить.
Имеется некотрый полупроводниковый девайс, максимальная рассеиваемая мощность котрого - 580 ватт при 25*С. Коэффициент снижения мощности- 3.8 Вт/*С, планируемая максимальная температура кристалла-75 градусов- следовательно мы можем относително безопасно получить мощность порядка 350 ватт. Водоблоки планируется устанавливаить непосредственно на пластину транзистора, без распределительной крышки, пластина транзистора имеет размеры 16 х13 мм без отверстий и прочего. Термосопротивление junction-case 0,26; case to sink - 0,24 *С / Ватт. Сответственно термосопротивление junction- sink - 0,5 *С / Ватт ? Есть ли аналогичные данные по тепловому сопротивлению
процессоров?

По поводу теплового сопротивления: в даташите на транзистор четко указаны обе интересующие меня величины - для перехода кристалл- корпус и для перехода корпус - радиатор. А вот уважаемые товарищи из уважаемой фирмы АМД здесь приводят только одну величину- case to
ambient, 0.31*С/Вт, причем под окружением подразумевается тело радиатора, и температура этого радиатора при этом подразумеватся 42*С . А дальше совсем непонятка. К чему лепить эти 42 градуса? В таблице есть еще одно значение - температура корпуса, она равняется 70*С. О термосопротивлении кристалл- крышка или о суммарном кристалл- окружающачя среда нигде ни слова. Я НЕ понимаю, как мне хотя бы приблизительно понять, какая будет разница температур ядра,( которую якобы показывает встроенный термодиод) и поверхности дна водоблока(радиатора и т.п). Если все-же суммарное термосопротивление равняется 0.31 - простейший расчет показывает, что дельта температур кристалл- радиатор не может быть меньше 28 градусов??? ( 90 х 0.31). Чушь какая-то... или я неправильно считаю?

Valeryko А я не хочу делать дешевый стенд. Давайте условимся- денег хватит и на "дорогой".
По поводу теплового сопротивления: в даташите на транзистор четко указаны обе интересующие меня величины - для перехода кристалл- корпус и для перехода корпус - радиатор. А вот уважаемые товарищи из уважаемой фирмы АМД здесь приводят только одну величину- case to
ambient, 0.31*С/Вт, причем под окружением подразумевается тело радиатора, и температура этого радиатора при этом подразумеватся 42*С . А дальше совсем непонятка. К чему лепить эти 42 градуса? В таблице есть еще одно значение - температура корпуса, она равняется 70*С. О термосопротивлении кристалл- крышка или о суммарном кристалл- окружающачя среда нигде ни слова. Я НЕ понимаю, как мне хотя бы приблизительно понять, какая будет разница температур ядра,( которую якобы показывает встроенный термодиод) и поверхности дна водоблока(радиатора и т.п). Если все-же суммарное термосопротивление равняется 0.31 - простейший расчет показывает, что дельта температур кристалл- радиатор не может быть меньше 28 градусов??? ( 90 х 0.31). Чушь какая-то... или я неправильно считаю?

Почитал я ваши посты и понял одно:
Вы слишком гонитесь за ценой и лёгкостью реализачии

Оцените предложения:
1. нужно реализовать локальной перегрев участка "ядра"
(т.к. именно от этого "зависают" процы при разгоне, градиент 5-10 градусов и до свиданья)
2. для контроля перегрева нужно больще термодатчиков (хотябы 4, по одному с каждой стороны "ядра" [лучше 8])

Дальше моё имхо:
- паяльник хорош для эмуляции точечного источника тепла (несоответствие пункту 1)
- транзисторов нужно больше чем 2

- сейчас вы меня начнёте пинать ногами, НО кто мешает взять и сделать всё это на модулях Пельтье (4-9шт.)

Вы сейчас скажите : большие размеры
Можно сделать каскад из нескольких самых маленьких, которые можно достать
Насчёт сложности реализации: всё в наших руках
Если мы хотим получить идельную тепловую копию процессора то это имхо лучшая идея

А нагревать их как раз можно "паяльником"

Идея открыта для комментариев и додумываний

- в этом нет необходимости - крышка с термопастой у современных процессоров все равно все "устаканит"

- Те, кто измерял самостоятельно температуру термодатчиками ( и зачем 4 или 8 - можно один просто переставлять) - отлично знает - это абсолютно бесполезно - температуры одинаковы за счет хорошей теплопроводности медного водоблока..

- с чего это? жало ф10 мм вполне соотносится с размером транзистора

- паяльников тоже нужно 2 по 100 Ватт и жалом ф 10 мм, или хватит одного 500-Ваттного с размером жала поболее процессора?

- это тоже уже обсуждалось..

- тогда можно греть сам процессор - подав на соответствующие ножки питание - только вот надо ли создавать "идельную тепловую копию " -цель стенда вовсе не в этом...
Добавлено спустя 15 минут

-вот этого-делать расчеты - я бы не хотел...

- естественно, тем более, что это "средняя температурв по больнице"..

- а что Вам не нравится-то?

- понятно. В принципе, это решаемо, более того, после практической проверки и корректировки коэфициентов -расчет будет вполне "удобоварим"...только это все же немного другая тема будет..

Вот вопрос, – какого именно процессора?


Если Вам нужна защита стендового транзистора от перегрева, то при чём здесь пластина? Устанавливайте датчик защиты прямо на кристалл. Другое дело, если эта защита будет срабатывать по причине градиента медного элемента, - т.е. транзистор уже перегрелся, а контактная поверхность ещё не прогрета… Но этим и плох полупроводниковый имитатор. Надо геометрию продумывать. Датчик же температуры имитатора можно установить где угодно, практически – лучше под поверхностью контактной плоскости.

Это правильно.
И что имитатор должен быть не точечным источником, и не большой пластиной как мини утюг – тоже правильно. Есть на процессоре крышка или нет, всё равно тепловое «пятно» имеет какие-то средние размеры, но не такие как корпус мощного транзистора!

frost_ii

Да, изменяются от температуры и называется это дрейфом.
И у нихрома тоже такой фактор есть чисто физический.
Но ничто не мешает мне выставить необходимую мощность тепловыделения у транзистора, тем более у меня введена ООС (отрицательная обратная связь)улучшающая управляемость элемента.
Никакие дрейфы не страшны- главное измерение.
-------------------------------------------------------------------------
R т.п.к кристалл-крышка процессора.
По эксперементально проверенным данным R т.п.к процессора составляет от 4 до 6 ти градусов.
Т.е. крышка современного процессора ухудшает теплопроводность в среднем на 5 градусов при мощности 100 ватт.

Разработка качественного эмулятора процессора возможна только в случае максимально возможного повторения конструкции реального процессора, но с учетом требований тестового и контрольного оборудования.

Основные технические требования на разработку эмулятора процессра:

1)Все геометрические размеры эмулятора, а особенно массогабаритные показатели активной части не должны выходить за рамки таковой у реальных образцов, или у процессора изготовленного в будущем по известной технологии.
2)Ядро- (единственный источник тепла) должно располагаться в центре и иметь геометрические размеры по возможности близкие к реальным образцам.
3) термодатчик по возможности должен располагаться в центре ядра нагревателя или в непосредственной его близости ( в непосредственной близости от кристалла) (А это основная проблемма).

4) термодатчик должен обладать минимальной инерционностью, должен обеспечить надежность характеристик в зоне чувствительности, сохранность характеристик при эксплуатации.
5) система крепления нагревателя должна обладать высокой жесткостью и прочностью, без труда позволять производить многократные переустановки тестируемых образцов.
Конструкция нагревателя должна быть расчитанна на соответствующие нагрузки при фиксации образцов, не деформироваться и не изменять своего начального положения даже при увеличении нагрузки выше запланированной.

Контактная поверхность эмулятора должна обладать высокой чистотой обработки, минимальной шероховатостью и должна превосходить в этом плане крышки реальных образцов процессоров.
-----------------------------------------------------------------------------------
Во всяком случае я использую НЕисправленный результат измерений.

Неисправленный результат- значение величины, полученное с помощью средств измерений до введения в него поправок учитывающих систематические погрешности.

И еще-
Данные и оценки сделанные на ранних стадиях разработки системы должны быть заново пересмотрены для обеспечения точности более поздних испытаний .
Будет сложно проводить оценки последующих стадий разработки, не сделав предварительных оценок, относящихся к более ранним стадиям.
В то-же время ранние оценки будут неточными до тех пор, пока справедливость их не подкрепиться результатами испытаний.
( Инженерно психологическая оценка )

Измерения:
Транзистор как и нихромовая спираль преобразует электрическую энергию в тепловую и подчиняется в этом плане определенным законам физики.
Количество затрачиваемой энергии мы точно знаем по результатам измерения.

несущественные пояснения удалил.
Serj

Стенд может быть построен на паяльнике или на любом другом нагревательном приборе при соответствующем подходе к его реализации.

Лично я выбрал для своих целей полупроводниковые структуры с коими и буду работать.
--------------------------------------------------------
И еще- не обязательно брать транзистор с максимальным Р-мах.
Подойдет и небольшой 80-100 ватный.
Если его хорошо охлаждать (водоблоком) и не перегревать , то он даст все 300-400 ватт с корпуса.
Главное чтобы стуктура держала ток.

Вчера я приобрел транзистор для монстров, Р мах с плоского корпуса 250 ватт, с этого транзика реально снять и Кило, с 1 штуки.
После завершения тестов и написания статьи я займусь постройкой нового нагревателя по вышеуказанным требованиям- на 1ом транзисторе.

И еще, я пытался снять картину теплового поля с площадки нагревателя- щупом датчиком это невозможно сделать.
Температура во всех точках одинакова.
Нужно снять фотку тепловизором, пока я не имею такого прибора.

После установки водблока я кое что понял :
Щупом я измерял температуру только по перимметру боковой части нагревателя.
+ основной датчик в центе.
С ростом мощности тепловыделения УЖЕ сильно проявлялось место интенсивного тепловыделения.
Если на мощности 100 ватт разрыв был 1 градус.
То на мощности 300 ватт разрыв уже был 5 градусов.
Центральый дачик показывал на 5 граусов больше чем боковой на стенке.

На высокой мощности тепловая картина не ровная , в виде двух пересекающихся пятен с самой горячей областью в центре пересечения.
На даном этапе такой нагреватель для тестов подходит, но вскоре я его заменю из за несоответствия моим же требованиям.
Отредактировано модератором: serj. Дата: 22.11.2005 0:33

Ну и что? Давайте не будем лезть в эти дебри- так можно дойти до испытаний водоблоков в разных положениях относительно ядра- вдоль, поперек и пр. Это уже слишком.


Согласен 100%, и пока никаких оригинальных мыслей по этому поводу...
По поводу теплового пятна- два транзистора(нагревателя) не есть хорошо, многие современные конструкции водоблоков имеют весьма малую площадь активного теплосьема- буквально до 18х18 мм, при тестировании таких водоблоков на подобном стенде они окажутся в заведомо проигрышной ситуации по сравнению с водоблоками большой площади и толстым дном

Да собственно без разницы где мерять температуру- главное чтобы в одинаковых местах. Если мы у одного человека померяем под мышкой а у другого - ректально( понятно где?) то тот который пострадал больше , может показаться нам больным. Уловили? В реальной системе температура меряется в ядре (якобы), тут мы ничего изменить не можем , и при изготовлении стенда нужно максимально приблизить точку измерения температуры к центру площадки нагревателя.
Отредактировано модератором: serj. Дата: 22.11.2005 0:40

Valeryko Да собственно без разницы где мерять температуру- главное чтобы в одинаковых местах. Если мы у одного человека померяем под мышкой а у другого - ректально( понятно где?) то тот который пострадал больше , может показаться нам больным. Уловили? В реальной системе температура меряется в ядре (якобы), тут мы ничего изменить не можем , и при изготовлении стенда нужно максимально приблизить точку измерения температуры к центру площадки нагревателя.