マイニングPCケースの製作 ~その1~

実は、昨年(2017年)の7月ごろから仮想通貨のマイニングについて調べたり、実際にやってみたりしていました。現在、AMD Radeon RX570 GPUを搭載したグラフィックカード5枚によるマイニングPC(1号機)が稼働中です。

この記事は、1号機の製作についてや製作後の反省点、および、2号機の製作についてまとめた個人的な備忘録です。


マイニングをやってみようと思ったきっかけとなった記事(外部リンク)
ビットコインって怪しいの?仮想通貨をマイニングしているユーザーに最近の事情を聞いてみた(AKIBA PC Hotline!)ビットコインって怪しいの?仮想通貨をマイニングしているユーザーに最近の事情を聞いてみた(AKIBA PC Hotline!)
マイニングをはじめてみたい人向けのPCを組む、仮想通貨に向いたPCパーツの選び方(AKIBA PC Hotline!)マイニングをはじめてみたい人向けのPCを組む、仮想通貨に向いたPCパーツの選び方(AKIBA PC Hotline!)



冒頭で1号機が稼働中と書きましたが、実際にマイニングをやってみると普段の生活で使っている自分の部屋で行うには色々と問題があることに気付きました。以下、挙げてみると・・・、

  1. 自分の部屋なので着替をしますし、寝室でもあるため布団もあります。そのため、衣服や布団からほこりが発生します。マイニング用途PCはグラフィックカードを多数使用するため、普通用途PCに比べてファン数がとても多く、空気清浄機のように自らほこりを集めてしまいます。

    マイニング先駆者様方の使っているような、マザーボード・電源・グラフィックカードをむき出しの状態でメタルワイヤーラックに取りつけるリグと呼ばれるマイニング用ラックでは、すぐにPCパーツがほこりまみれになってしまいます。


  2. マイニングPCはファン数がとても多い書きましたが、同時にそれは発生するノイズも大きいことを意味します。日中はまだしも、夜寝るときにあまりにも大きなファンノイズが出ている状態では、睡眠不足に陥り生活に支障をきたしてします。


  3. マイニング中はグラフィックプロセッサ(GPU)がフル稼働状態なので、発熱がすごいです。記事執筆時点(2018/01/21頃)は寒い季節ですから暖房器具の代わりになってくれていますが、夏場になったらエアコンフル稼働は避けられないため、それも今後の懸案事項です。


・・・とまあ、マイニング専用ルームがあればほとんど解決可能なことなのですが、私の場合は現状不可能です。そのため、ケースを自作・工夫をしてこれらの問題、特に1、2番をできる限り解決してみようと思います。

3番は暑い季節が来るまでまだ時間があるので、それまでに対策を考える予定です(汗)。エアコン使用により電気代が増加、マイニングで得られた収益を上回ってしまったら意味がないですからね。電力自由化されたので、その辺も考慮しながら解決案を探る予定です。





(参考)1号機の様子

現在稼働中の1号機の様子です。2号機設計の参考資料として写真を掲載します。こちらでも上記で挙げた問題点をある程度解決するための工夫をしてはいるのですが、力及ばず解決しきれていません。

また、問題解決のために、色々と行き当たりばったりの対応をしているため不格好になってしまっています(汗)。



マイニングPC1号機(正面)
マイニングPC1号機(正面)


1号機正面の様子です。手前の黄色い上下2個のボックスが吸気ファンのノイズを消すためのダクト。上段の赤と黄色の派手なボックスが排気ファンのノイズ消音ダクトです。

中央奥の3つの消音ダクトが取り付けられている大きな箱がマイニングPCケース本体です。





マイニングPC1号機(正面・吸気消音ダクトなし)
マイニングPC1号機(正面・吸気消音ダクトなし)


吸気ファン用の消音ダクト2個を外した様子です。

上段はネジ止めされており、簡単に外せませんが、下段は蝶番がついており、扉のように簡単に開けることができます。

内部にはミドルタワーのATX筐体が横に寝かせた状態で入っています。電源スイッチ等はここにあります。

元々ついているATX筐体の吸気ファンをフロントパネルの下部から吸気するのではなく、前面から直接吸気できるように改造してあります。また、5インチベイ部分に12センチファンを増設しました。





消音ダクト(内部)
消音ダクトの構造
消音ダクトの様子


ファンノイズを軽減する消音ダクトの内部写真(上段)と、構造説明図(下段)です。

スピーカーエンクロージャー方式の音響迷路と基本的に同じ構造になっています。内部構造を複雑にすることにより、音波(ファンノイズ)が開口部に最短ルートでたどり着けないようになっています。

また、壁面に吸音性のあるポリエステルウールが貼ってあり、そこで音波が吸収されます。しかし、指向性の鋭い中高域には吸収効果がありますが、指向性の広い低域では複雑な音道でも迂回して開口部に到達してしまうため、効果が薄いです。

しかし、使用したファンの回転数は1200~3500rpmなので、それなりに効果がありました。





マイニングPC1号機(右側面)
マイニングPC1号機(右側面)


側面(右側)の様子です。

中央に動作監視用のディスプレイ。その右脇に消費電力監視用のワットモニター。上段が排気ダクトの開口部。左側の黄色い箱2つが吸気ダクトです。

吸気ダクトは元々上段1つのみでしたが、エアフロー不足によりケース内部の熱を排出しきれていなかったため、後からATX筐体を改造して吸気ファンを増設、消音ダクトも追加しています。突貫工事で取り付けたため、ダクト開口部が上下段で左右逆になってしまいました。





マイニングPC1号機(裏面)
マイニングPC1号機(裏面)


裏面の様子。

上段は排気ダクト。その下に内部にアクセスする蓋があります。普段は内部のファンノイズを封じ込めるため、隙間が少しでもあると音がそこから漏れてきますから、気密性を保つためにウレタン隙間テープをはさんだ状態でしっかりと閉められています。

中段にMAX1500Wのテーブルタップ。このテーブルタップはワットモニターに接続されています。

下段左側には排気用のファンがあります。また、下段右側はマイニングケース内部に押し込まれたATXミドルタワー筐体のIOパネルがあり、電源、キーボード、マウス、LANの各ケーブルが伸びています。

本来の予定では、裏面ファンとIOパネル部分(IOパネルの脇にATX電源の排気ファンがある)を消音ダクトで覆う予定でした。

しかし、排気される空気の温度が高いため、ダクト内部に貼り付ける吸音材もある程度耐熱温度が高い素材のものを使用する必要がありそうなので、現状では取り付けを見送っています。

この点は2号機ではなんとか改善したいところです。また、それをフィードバックして1号機にも採用したいです。





マイニングPC1号機(内部)
マイニングPC1号機(内部)


上面の蓋を開けた内部の様子です。ボックス内部は全面にアルミ箔テープを貼った上から、吸音用のウレタンテープを貼っています。えらい大変な作業でした(汗)。

中段左に吸気ファン。下段右奥はATX筐体の吸気ファンが見えます。前述のとおり、ATX筐体は引き出しのように前面から横に寝かせた状態で滑り込ますように入っています。

一応、取り外しは可能ですが、気密性を上げるためにピッタリの寸法で作ったら、外すのがえらい大変になってしまいました。マザーボード、CPU等はATX筐体内部に取り付けられています。

下段左奥は補助のATX電源が置いてあります。ATX筐体に取り付けられているものと合わせて電源が2台(600W+500W)接続されています。

下段中央には、AMD Radeon RX570 GPUを搭載したグラフィックカードが5枚取り付けられています。メーカーはPowerColor、MSI、ASUS、玄人志向とばらばら(笑)。

このような構造のため、グラフィックカードへのアクセスはまだ良いですが、マザーボードへのアクセスがとても悪く、アクセスしたい場合は、前述のとおりATX筐体を引き抜く必要があります。

ケース内部のメンテナンス性が悪いとグラフィックカード増設等が大変になってしまうため、2号機では改善したいところです。





設計

1号機の反省点・改善案を踏まえて、2号機の設計をして行きたいと思います。


マイニングPC2号機(全体)
マイニングPC2号機(全体)


先ず、2号機の全体構造です。ケース部とリグ部を分離することにしました。1号機では中途半端に分離されていましたが、2号機では完全に分離します。


  • ケース部の構造

    ケース部は内部のファンノイズの漏れを防ぐ、外気の吸気、内部の熱気の排気を行います。吸気、排気にはそれぞれ3~4個程度の口径12cmファンを使用して行い、消音ダクトによりそれらのファンノイズを抑えます。

    また、吸気、排気用ファンにはフィルターを取り付け、消音ダクトの構造を工夫してフィルターに付着したほこりの掃除をしやすいようにします。

    上図のように側面が開くようにし、キャスターを取り付けたリグ部を取り出せるようにします。

    監視用ディスプレイ、キーボード、マウスはPC切替え機を使用することで1号機と共通のものを使用します。

    最低2口以上のコンセントをもつテーブルタップを取り付け、メイン、サブのATX電源に接続します。テーブルタップは消費電力監視用のワットモニターに接続します。



  • リグ部の構造

    リグ部は設計図を描いてみました。


    マイニングPC2号機(リグ部設計図)
    マイニングPC2号機(リグ部設計図)


    市販されているスチール製のマイニング用リグにキャスターを取り付けたような構造になっています。上段がグラフィックカードを並べて取り付けるスペース。下段はマザーボードや起動ドライブ、電源を取り付けるスペースになっています。

    最初は市販品を使うのでも良いかな?と思ったのですが、市販品の場合、マザーボードはネジ止めできますが、PCIブラケットを固定するフレームがないため見送りました。

    マイニング用のPCIE延長ライザーカードを使用する場合では、PCIEx1スロットに差し込む基盤は小さいうえにブラケットも付いていないためそれでもかまわないのですが、個人的にある面白い製品を見つけ、それを使いたいのでブラケットを固定するフレームが必要になってしまいました(その製品は後日執筆予定の記事で紹介)。

    しかし、1号機のようにATX筐体をそのまま流用するとリグ部が大型化してしまうため、ベンチマークや動作検証で利用する「バラックケース(いわゆる根性試し台)」を図のパソコン本体と書かれた部分に取り付け、そこに、マザーボード、ATX電源(メイン)、起動ドライブ(HDD or SSD)も取り付けてしまいます。

    バラックケースにはPCIブラケット固定フレームや、マザーボードのIOパネルを取り付ける切り抜き穴も付いている製品があるようです。まあ、バラックケースの値段でマイニングリグフレームが買えてしまうんですけどね(汗)。

    ATX電源はメイン、サブ合計で1500W以下を想定しています(ワットモニターの最大測定電力が1500Wのため)。電源容量の関係で搭載するグラフィックカードは5~6程度を想定しています。実は搭載予定のマザーボードは既に購入済みなのですが、そのマザーボード側の制約でグラフィックカードが5枚までしか認識しない可能性もあります。


例のごとく100円ショップダイソーで売られているMDF材等を利用して製作予定です。そのため、リグ部が上記設計図通りのサイズにならない可能性もあるため(特にキャスターの高さが分からない)、ケース部の構造は頭の中では出来上がっているのですが、設計図はリグ部が完成してから描く予定です。



次回に続く・・・

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