Radiator und Netzteil Teststation

[Captcha294]

Hey Ihr Luxxer,
jetzt möchte ich hier auch mal meinen Worklog beginnen, da es mit meinem Case schon nix geworden ist.
Wie die Überschrift schon verrät möchte ich eine Teststation für Netzteile und Radiatoren bauen.
Ich hoffe es besteht überhaupt interesse an dem Thema andernfalls baue ich die Station eben nur für mich

Zu meiner Person:
Ich bin 18 Jahre alt, komme aus Oldenburg bei Bremen und bin derzeit in der 13. Klasse und quäle mich durch die letzten Monate meines Abiturs
Anschließend werde ich Elektro- und Medizingerätetechnik studieren

Zur Ideenfindung:
Ich habe mir ende letzten Jahres ein neues Netzteil gekauft, weil mein altes 850Watt NT zu laut geworden ist.
Das alte hatte ich auch mittels eines GTX260 SLI und einer GTX280 als Physx Karte überlastet und so dachte ich mir... Wenn schon denn schon.
Und da ich sowieso keine halben Sachen machen möchte habe ich mich für das Enermax Platimax 1200Watt entschieden.
Ein sehr nettes Gerät nur tauchte dann das "Problem" auf. Da mein System mitlerweile "nur" noch aus einer GTX580 und einem i7 965X besteht lastet es das NT nichtmal ansatzweise voll aus.
Ich wollte aber gerne ein Review zu dem Gerät schreiben und so musste ich mir überlegen wie ich ca. 800Watt zusätzliche Leistung zu meinem PC abführen kann.
Die Ideen kamen schnell. Einfach einen Kupferdraht in Wasser legen ausreichende Länge und schon hat man schnell einen 200 - 300 Watt Widerstand.
Aber wo bleibt da der Spaß.
Also habe ich weiter überlegt und habe mich ein bisschen durch das Internet gelesen und da kam mir die Idee einer NT Teststation. Die Ansätze waren schnell gefunden aber wie sollte ich kostengünstig so viel Leistung abführen.
Da ich gerade am PC war blickte ich mich um und sah (welch ein Wunder ) meinen PC. da kam mir die Idee das ganze zu kombinieren und die NT Teststation mit Wasser zu kühlen.
Ich denke das sollte zur Findung der Idee genügen wer mehr wissen will... ich beiße

Über die Technik:
Also dann beginnen wir mal mit den Off-Topic Thema:

Spoiler

Wie schon in den ersten Posts richtig erkannt macht es nicht viel Sinn ein NT mit einen langen Drahtwiderstand zu belasten und dann zu sagen: "Hey bei einer Länge von unter 18m schaltet es ab" Damit kann keiner etwas Anfangen und Kaputt geht das NT möglicherweise auch.
Also habe ich mir eine Schaltung überlegt mit der ich die Last möglichst Stufenlos erhöhen kann und alle wichtigen Parameter (Spannung, Strom und Tempteratur) überwachen kann.
Hier mal mein Schaltplan:

(Sorry für die schlechte Qualität. Handykamera und Top Lichtverhältnisse sind schuld )
Gesteuert werden soll alles über einen Micro Controller(µC), den habe ich hier aber noch nicht mit eingezeichnet.

Meine Testplatine

Grundsätzlich kommt aber ein Analoges Signal vom µC an den Leistungseinstellungs Punkt auf der Zeichnung. Je nach µC wird dafür ein Analoger Ausgang genommen oder ich muss ein PWM Ausgang nehmen wobei ich da das Signal dann noch vorher Glätten muss.
Da der µC aber auf seinem Ausgang keine großen Ströme schalten kann und ich mindestens 100mA (Ich weiß das ist nicht sehr viel aber für einen µC schon eine echte Hürde) benötige habe ich noch einen Transistor vor die eigentlichen Leistungstransistoren vorgeschaltet.
Bei den Leistungstransistoren wird es sich entweder um TIP 142 oder BDW 83C Transistoren handeln. Wenn einer von euch bessere Vorschläge hat immer her damit. Vorraussetzungen sind Ic min 10A Dauerlast und Ptot min 125W.

Hier mal Bilder der Transistoren

Bei den Transistoren tauchten dann auch schon die ersten Probleme auf. Das erste war: überhaupt geeignete Transistoren zu finden die entsprechende Ströme auch bei höheren Temperaturen vertragen. Die meisten Transistoren haben in dieser Leistungsklasse nähmlich das Problem, dass die mit jedem °C über 25°C bis zu 2Watt Verlustleisung weniger vertragen. An sich ist das natürlich auch kein Problem, denn dann nimmt mal einfach einen Transistor mehr und Problem gelöst. Da ich aber Schüler bin und das Projekt desshalb auch etwas bezahlbar bleiben muss ist jeder Transistor weniger besser .
Das zweite Problem ist, da das Thema Wasserkühlungs-Tester bei mir immer mehr in den Vordergrund rückte, sollte bei 300-400Watt noch lange nicht schluss sein. Man bedenke nur mal Bundymanias MORA3 Vergleichstest bei dem der MORA selbst bei über 800Watt nicht ansatzweise überfordert bzw. an der Leistungsgrenze war. Da auch ich einen Mora besitze will ich diesen aber mal komplett auslasten können.
Meine Dimensionierung sieht vor, dass Jede Phase mindestens 30A verkraften muss. Hintergrund ist mein NT welches 30A pro 12V Rail macht. Aktuell Plane ich dem NT-Tester 10 Phasen zu verpassen
Dies Entspricht bei herkömmlichen PC NTs bei 30A pro Phase 3600Watt Ich hoffe das ich damit den Mora auslasten kann
Zumindest in der Theorie.
Gehen wir also weiter im Schaltplan. Da ich keine Transistoren gefunden habe, die 30A vertragen muss ich sie Parallel schalten um den Strom auf mehrere zu verteilen. Über die seperaten Vorwiderstände sollen die dann so eingestellt werde, dass sich der Strom auf die Transistoren gleich aufteilt. Dabei ist dann mein Nächstes Problem aufgetaucht. Die unglaubliche Streuung der Bauteile. Ich habe mir je 2 der verlinkten Transistoren zum testen gekauft. Bei den BDW 83C Transistoren war es so, dass einer für Ic=6A ca, 1,3mA benötigte, der andere nur 600µA. Da muss ich dann noch weiter nachgucken ob die denn ansosten gleiche Stromverstärkungskurven aufweisen...
Damit lass ich dann erstmal den Bereich der hohen Lasten hinter mir und gehe in der Schaltung weiter. Kühlung kommt dann im zweiten Teil der Technikerklärung.
Kommen wir zur Strommessung:
Die hohen Ströme möchte ich messen, indem ich mir einen Shunt baue. In meiner Zeichnung habe ich dort einen FET eingezeichnet. Ein Shunt ist ja im grunde nix anderes als ein sehr kleiner Widerstand der den entsprechenden Strom verkraften kann. FETs vertragen locker 30A und man regelt im Gegensatz zu Transistoren nicht den Strom der fließen kann, sonder den Widerstand des FETs. Sollte dies nicht klappen werde ich einfach die Abfallende Spannung über die Verbindungskabel messen. Dies werde mittels Operationsverstärker(OP) von Werten im Bereich 0-500mV auf 0-5V Verstärkt um sie mit µC leichter einlesen zu können. Über die Spannung wird dann mittels Ohmschen Gesetz R=U/I bzw. I=U/R der Strom berechnet.
Die Spannung werde ich entweder direkt über einen Spannungsteiler messen, wobei das sehr ungenau wird, oder ich werde hier mit einem Subtrahierer und einen anschlißeneden OP die Spannung messen. Die Schaltung mittels OP werde ich noch nachreichen und genauer erläutern.

Damit wäre der Elektrotechnik Teil soweit geschafft.

Und was ist daran jetzt ein Radiator-Tester mögen sich manche Fragen. Bis jetzt ist eine Wakü ja noch nicht einmal zum Vorschein gekommen.
Mein Gedanke war, die entstehende Abwärme mittels Wasserkühlung zu bekämpfen. Desshalb habe ich auch weiter oben geschrieben, dass die theoretisch maximale Leistung 3600Watt beträgt. Ich bin mir aber nicht sicher ob ich die enorme Wärme auch an das Wasser weilterleiten kann. Bei meinen ersten Tests habe ich 2 Transistoren mit einer Gesamtlast von ca. 250 Watt belastet. gekühlt wurden die von einem Wasserkühler der mir ein Kumpel zur verfügung gestellt hat

Leider hatte ich noch keinen freien Radiator, desshalb konnte bzw. mochte ich die Tests nicht so lange durchführen, weil das Wasser recht schnell warm wurde und ich die Temperatur der Transistoren nicht dierekt überwachen konnte. (Der Sensor war zu Groß und desshalb nur am Rand des Kühlers befestigt...) Aber das hat mir zumindest gezeigt, dass ich die Wärme grundsätzlich über eine ähnlich große Fläche abführen kann .
Dieses oder nächstes Wochenende werde ich dann versuchen weitere Tests mit Radi durchzuführen.

Meine Testumgebung und die Testobjekte:
Hier stelle ich mal kurz meine Rahmenbedingungen vor.
Meine Wakütestanlage besteht aktuell aus folgenden Teilen.

Bild1:Meine Spannungsversorgung (15V 100A )
Bild2:Kühler mit montierten Transistoren
Bild3:Meine Pumpe
Bild4:240er Radi
Bild5-6:Meine Testumgebung
Bild7:Leider etwas überbelichtet aber mein Aufbau mit Wakü

Alle Bilder gibts unter folgenden Link:
Der Rest wird Stück für Stück kommen. Bestellungen sind schon ein paar rausgegangen und so wird das basteln speziell der Wakü Komponenten bald beginnen können.
Wer Rechtschreibfehler findet darf sie behalten. Ihr dürft mir die aber auch gerne melden.


Mfg Captcha294

 

[Nagonka]

Hallo,

Klingt schonmal sehr interessant, viel Erfolg bei dem Projekt Ich bin dafür das du auch ruhig den elektrotechnischen Teil mit einbeziehst, Berufstechnisch genau meine Sparte

Allerdings schockt mich gerade diese Aussage:

Die Ideen kamen schnell. Einfach einen Kupferdraht in Wasser legen ausreichende Länge und schon hat man schnell einen 200 - 300 Watt Widerstand.
Aber wo bleibt da der Spaß.

Ich glaube das musst du nochmal erläutern, wie jeder weiß vertragen sich Strom und Wasser hervorragend

Gruß
Nagonka

 

[patrick171]

Netzteile testet man an einer Chroma-Teststation.

 

[Captcha294]

so
kleines Technik Update

 

[Captcha294]

weiteres Update eingefügt

 

[DanGilmore]

3600W ? Das ist aber ziemlich viel ... Du kannst von einer normalen Steckdose max. 3680W ziehen.(230V *16A)
Aber wenn du im durchschnitt um die 3000W fährst sollte das gehen

 

[Captcha294]

Deswegen habe ich ja auch theoretisch geschrieben.
3600 Watt schafft ja auch kein Pc NT das schaffen ja noch nichteinmal 2.
Und ich weiß auch nicht wie stark sich das Wasser dann aufwärmt wenn das durch die 10 Kühler muss
wenn ich die alle in Reihe schalte denke ich muss das schon in richtig 250 Liter pro Stunde kommen.

 

[Captcha294]

So heute ging es etwas weiter mit dem testen.
Ich habe jetzt alle 4 Transistoren auf den Kühler montiert und die Belastung mittels passender Basisvorwiderstände gleichmäßig verteilt.
Ich wollte so mal gucken, ob ich über dieses Kühler volle 400Watt abführen kann.
Leider ist beim einmessen ein Transistor abgeraucht -.-
Mit den noch verbliebenen sollten aber noch ca 350Watt rauszuholen sein.
Morgen kommt dann noch ein Bilderupdate und Ergebnisse werde ich wohl auch haben.

 

[Captcha294]

Leider war das Wochenende doch nicht ganz so entspannt wie erwartet und desshalb kommt das update erst heute häppchenweisen und morgen dann der Rest.
Ich habe aufgund begrenzter Strommessmöglichkeiten erstmal nur bis 280Watt messen können und das hat der Kühler mitsamt meinem 240er Radi wunderbar geschafft. (Temp blieb geschätzt bei unter 50°C)
Das macht mich zuversichtlich was die Leistungsfähigkeit des Kühlers angeht.
Wenn das so weitergeht werde ich mich dann anschließend intensiver mit der Programmierung des Microcontrollers beschäftigen können

 

[Snap-Shot]

Gibt´s noch einen Nachschlag ? Schaut interessant aus !

 

[Al_]

Ich hab zwar von Strom und sowas keine Ahnung aber das hört sich alles viel zu kompliziert an.
Wenn du nen Netzteil an die Belastungsgrenzen bringen willst, mach das einfach über Lastwiderstände oder Leistungstransistoren. Die Teile sollte man bequem über einen Spindeltrimmer einstellen können. Dann setzt du dir Punkte an dem du die Leistung ablesen kannst. Irgend ein Voltcraft für 100€. Das ist ausreichend genau. Ich denke das könnte damit deutlich billiger zu erreichen sein. Die Transen oder Lastwiederstände können mit Luft oder auch Wasser gekühlt werden. Entsprechenende Wasserkühler kann man anfertigen lassen. Möglicherweise auch bei mir.

Ich habe selber eine Teststation und arbeite mit einen FET der 200W verträgt. Mit einen Dualradi liegt die Wassertemp zwischen 5 und 8K über Lufttemp. Je nach Lüftergeschwindigkeit und Wasserkühler. Hochgerechnet schaufelt ein Dualradi gut 400-500W ab. Dann müsste der Halbleiter so langsam an seine thermische Grenze kommen (85°C). Das bedeutet hochgerechnet, 1stk. 480er Radiator schaufelt genügend Wärme weg die für einen Netzteilbelastungstest entstehen werden. Da Lüfter draufschrauben die ab 2000U/min anfangen und du kannst solide 1,5Kw abführen. Heize mit möglichst großen Fets, damit du mehr Fläche zur Abführung der Wärme nutzen kannst. Pro FET kommt dann ein Herkömmlicher Wasserkühler drauf. Sowas was du da hast reicht da schon, wobei der nicht optimal ist und es um Welten besser geht. Gerade bei diesen großen Mengen an Wärmeenergie macht sich ein hochwertiges Wärmeleitmittel bezahlt. Nutze da Coollaboratory Liquid Ultra. Bei 1.5Kw macht das sehr viel mehr aus als nur 2°C bei 150W wie es bei CPU der fall ist. Du erreichst damit sicher 10°C weniger als herkömmlich gute Siliconpampe ala Arctic Silver. Das wird deine Fets freuen.

Der Radiator Teststand ist ja ähnlich wie der Nt Teststand. Du brauchst halt etwas das heizt. Fets eignen sich denke ich am besten. Wenn du wirklich einen aktiven Mora in die Knie zwingen möchtest, wirst du Schätzungsweise wirklich deine angepeilten 3Kw brauchen. Ist ja kein Problem. 15Fets a 200W, und schon kannst du genügend heizen. Leistung kannst du mittels Spindeltrimmer einstellen und die 15 Fets kühlst du mit einen großen Wasserkühler. Stromerzeugung ist das größte Problem ;-) -> Alter Trafo bei Ebay oder sowas. Zwischen 1 und 2 Kw wirds sicherlich etwas geben. Dann holst dir einfach 2 oder 3 davon.

Mit der Sensorik solltest du dich ja auskennen und wo und wie die platziert werden sollten...
Hoffe ich konnte helfen und hier gehts weiter. Mag sicherlich gescheitere Lösungen geben, aber als Noob kam mir das gerade in den Sinn.

 

[Captcha294]

Hey Leute,
Ja es gab eine lange Pause bedingt durch Vorabi und Abiklausuren hatte ich das Projekt erstmal hintenangestellt.
Mein Wille dies fortzuführen ist durchaus vorhanden, aber ich beginne am 1 August ein Duales Studium und weiß noch nicht wieviel Zeit mir dann für meine Projekte bleibt.

@AI_
So wie du es Vorschlägst ist meine Grundidee an sich auch. Mit dem Unterschied, dass ich keine Spindeltrimmer oder so nehmen wollte sondern dies einen µ-Controller Steuern lassen will.
Getestet hatte ich mit Leistungstransistoren. 120Watt je transistor damit ich eine Größere Grundfläche zum Abführen der Wärme habe. An FETs hatte ich auch schonmal gedacht da ich damit aber noch nie Gearbeitet habe hab ich mich halt mit den Transistoren beschäftigt. Netzteilmäßig sollte das auch zu Bewerkstelligen sein. Getestet hatte ich mit einem 1500Watt 15 Volt 100A Netzteil und dann hätte ich noch mein 1200Watt PC Netzteil. Bis 2700Watt bzw. vllt auch 3000Watt sollte ich kommen.

Als werdet ihr entweder irgendwann wieder was von mir lesen oder ihr müsst einfach noch etwas länger warten

 

[lordUnbekannt]

Haste schon mal daran gedacht den Kreislauf in dein Heizungssystem einzubinden??? Unsere Gasheizung schafft 20kW bei 93% Wirkungsgrad. Wenn du mit 6 von deinen Aufbauten nicht allzu weit von den 93% weg kommst, kannst du mit der entstehenden Abwärme gleichzeitig Haus/Wohnung heizen. Dann musst du aber auf Drehstrom umsteigen, da könntest du genug Leistung bekommen.