Watercooling d’une Playstation 3

Il était légitime de penser que le système de refroidissement de la console de Sony était d’une qualité suffisante pour dissiper la chaleur dégagée par les processeurs. Mais au fil du temps, beaucoup de consoles ont été victime de ce fameux YLOD, provoqué par une surchauffe excessive du processeur centrale et du processeur graphique, allant jusqu’à casser leurs soudures. Plusieurs utilisateurs ayant démontés leur console ont également rapportés le manque de pâte thermique entre ces processeurs et le radiateur. C’est au vue de tout cela que j’avais décidé dans un premier temps de démonter la mienne pour remplacer la pâte thermique d’origine. Mais qu’elle ne fut pas ma surprise de constater a quelle point, le système de refroidissement est mal réalisé.

J’ai d’abord remplacé la patte thermique par de l’Artic Silver 5. Puis je ne sais plus pour quelle raison, j’ai redémonté ma console et je me suis alors aperçu qu’il n’y avait de pâte thermique qu’à l’emplacement de l’un des angles du processeur graphique sur le radiateur. Pourtant, en démontant la console, il se dégage une impression de quelque chose de bien pensé, mais en y regardant d’un peu plus près, on se rend compte à quel point le système de refroidissement est de médiocre qualité:

• Il est tout d’abord mal usiné au niveau de la base, et n’est constitué que d’aluminium (il n’y a plus de heatpipe comme dans le premier modèle).
• L’armature servant de blindage arrive au dessus du processeur graphique, empêchant ainsi le radiateur de se plaquer le mieux possible sur les processeurs.
• J’ai un doute quant à l’efficacité du ventilateur pour faire circuler l’air dans la console.
• Enfin, on ne met pas des composants dégageant autant de chaleur la tête en bas ! (mais Sony l’a compris avec le modèle slim).

J’ai alors décidé de tenter d’améliorer le refroidissement de la console, et comme je disposais déjà du matériel principal à la réalisation de « watercooling », je me suis alors engagé dans cette voie.

Cahier des charges

Je me suis fixé quelques contraintes, qui n’ont pour certaines pas été faciles à résoudre:

1. Il doit y avoir le moins de modifications possibles à la console.
2. La console doit pouvoir fonctionner à l’horizontale et à la verticale.
3. Le ventilateur doit rester, afin d’éliminer l’air chaud dégagé par l’ensemble des composants de la console.
4. La pompe doit se mettre en marche en même temps que la console.

Matériel nécessaire

Désignation	prix TTC
Un réservoir Reserator 1v2 avec son ventilateur	257.88
Une pompe Swiftech	86.99
Un waterblock	45.13
4 mètres de tube Innovatek souple Spécial 8/10 mm Bleu	9.96
1 top pour la pompe EK Water Blocks EK-D5 X-TOP V2 filetage 1/4	29.95
1 tube de pâte Arctic Silver Arctic Silver 5	5.99
2 embouts Métal Manuel – Coudé 90° Pivotant – 1/4 » – Tube 08/10	5.38
2 embouts Coude 90° PVC 8mm filetage 1/4	3.70
1 thermomètre digital Phobia	20.09
2 connecteurs à connexion rapide CPC femelle	26.12
2 connecteurs à connexion rapide CPC mâle	13.04
Quelques composants électroniques pour la commande de la pompe.	?
Des matériaux pour la réalisation du coffret contenant la pompe.	?

Démontage de la console

Je vais expliquer ici les différentes étapes à suivre pour démonter la console. Si, sur Internet, on trouve des vidéos expliquant cela assez facilement, elles ne s’appliquent quasiment toutes que sur les premiers modèles de la console, et non sur celui de la mienne (modèle 80 GO, CECHL04).

Il est assez facile de la démonter. A l’exception du couvercle, chaque vis à retirer est signalée par une flèche. De plus, quand les vis sont de taille différente, alors un symbole est ajouté à coté de la flèche. Je conseille de démonter la console sur une surface assez large et dégagée, et d’avoir une boîte par étape pour y mettre les vis retirées.

Il faut tout d’abord retirer la vis en 1 située au dessus de l’emplacement du disque dur, sur le coté gauche de la console. Cette vis est cachée par un petit pied en caoutchouc, lui même recouvert de l’étiquette de validité de la garantie. A l’aide d’un sèche cheveux, il faut chauffer cette étiquette, puis avec un ongle tenter de soulever un angle. Une fois fait, il faut tirer légèrement sur l’étiquette tout en chauffant l’endroit que l’on décolle. Ainsi procédé, l’étiquette n’est pas endommagée et peut même être remise. Il ne reste plus qu’à retirer le pied avec son ongle (et non un outil pour ne rien abimer), puis à dévisser cette vis avec un tournevis torx n°10. Une fois fait, il faut faire glisser le capot vers soi comme en 2 et le soulever comme en 3.

Il faut maintenant retirer toutes les vis visibles en 1. Il y en a de taille différente, mais elles sont marquées d’un repère. Il faut pour se faire, utiliser un tournevis Philips. Ensuite, il faut pousser sur la languette en 2, puis faire basculer le couvercle comme en 3.

Il faut maintenant retirer les vis fixant l’alimentation en 1, puis déconnecter les câbles en 2. Il ne reste plus qu’à soulever l’alimentation comme en 3 pour la retirer.

C’est maintenant au tour du lecteur de disques Blu-ray. Ses vis de fixation ont déjà été retirées auparavant, à l’étape du retrait du capot. Il ne reste plus qu’à débrancher le câble en 1, puis celui en 2 en soulevant la languette du connecteur avec un ongle (et non un outil pour ne pas détériorer le câble). Il ne reste plus qu’à soulever le lecteur comme en 3.

Pour le retrait du disque dur, il faut dévisser les vis de sa cage en 1 et retirer la grille. Ensuite, il faut retirer le cache noir de l’intérieur en poussant dessus, dévisser la vis qui maintient le tiroir sur lequel est fixé le disque dur, puis le tirer.

Le retrait de l’antenne du module wifi s’effectue en tirant légèrement sur le connecteur en 1, puis en dévissant la vis en 2.

Il faut maintenant retirer toutes les vis en 1, y compris celles du radiateur du processeur central et graphique. Il ne faut pas oublier de déconnecter le câble du ventilateur en 2. Il ne reste plus qu’à enlever le blindage comme en 3. Une fois retiré, il ne faut surtout pas tenter de soulever la carte mère à ce stade, sous peine d’endommager les processeurs ! En effet, le radiateur se trouve emprisonné dans une sorte de cage en plastique qui ne se retire qu’après avoir retiré la carte mère. Le problème est que les processeurs sont collés à ce radiateur par la pâte thermique, qui agit comme une colle. Si l’on soulève la carte mère, le radiateur va venir se plaquer contre cette cage et exercer une force opposée sur les processeurs !

La technique consiste alors à soulever légèrement la carte mère comme sur la photo, puis à chauffer le radiateur grâce à un sèche cheveux. Le radiateur va alors chauffer la pâte thermique qui va se liquéfier. Au bout d’un moment plus ou moins long en fonction de la quantité de pâte thermique, le radiateur devrait se décoller.

Il ne reste plus qu’à retirer les vis en 1, puis soulever cette fameuse cage sur laquelle est fixé le ventilateur.

Quelques remarques.

Sur l’image qui suit, on constate qu’il n’y a pas de pâte thermique sur toute la surface à l’endroit des processeurs, bien que j’y aie mis plus de pâte thermique que requis normalement (en principe, il ne faut mettre qu’une fine couche, car le but de cette pâte est de combler les aspérités afin d’augmenter la surface d’échange thermique). Ce problème est du à l’ IHS des processeurs, et en particulier celui du processeur graphique. En effet, les processeurs actuels sont pourvus d’un IHS (acronyme de « integrate heatsink »), élément fixé sur la puce des processeurs afin de les protéger (à cause principalement de la taille imposante et du poids des radiateurs). Or, la surface des cet IHS n’est pas plane. Et dans le cas de la console, et plus particulièrement sur celui du processeur graphique, cette surface est concave. Ce défaut s’aperçoit assez facilement en plaçant un objet de surface plane sur le processeur. Il suffit alors de bien regarder la base du GPU en ayant placé une source de lumière de l’autre coté: on voit alors passer de la lumière entre l’ IHS et l’objet! Il est possible d’aplanir cette surface afin d’améliorer l’échange thermique entre le processeur et le radiateur, mais comme les processeurs de la console sont soudés, il faut alors retirer les ihs des processeurs, chose très délicate à réaliser.

Cette autre image montre, quant à elle, un autre défaut: le blindage de la console arrive au dessus du processeur central et exerce une force qui s’oppose au bon plaquage du radiateur. Cependant, avec le nouveau système de refroidissement, il n’y aura aucun problème.

Amélioration du waterblock

Lorsque j’ai déballé le waterblock, mon sentiment était partagé. Alors qu’il se plaque parfaitement sur les deux processeurs (qui ne sont pas au même niveau, le processeur graphique étant plus épais que le processeur central), j’ai été déçu par l’usinage de sa base: on a l’impression qu’il y a comme des stries sur sa surface, et qu’il y a comme un vernis, car la couleur du cuivre n’est pas la même qu’à l’intérieur. J’ai alors décidé de le polir.

Pour ce faire, il faut utiliser une surface plane comme un marbre par exemple, puis y scotcher plusieurs feuilles de papier abrasif résistant à l’eau et de grain différent. Il faut commencer avec du papier de grain 800: on y met un peu d’eau, puis on effectue des mouvements horizontaux pendant une minute, puis des mouvements verticaux pendant une autre minute également. Et on répète cette opération sur chaque surface jusqu’à obtenir une surface à peu près uniforme. On renouvelle alors cette procédure pour les papiers abrasifs de grain 1000, 1200, 1500 et 2000, voire plus si vous en trouvez, jusqu’à obtenir un miroir.

La principale difficulté pour effectuer cette opération réside dans le fait que les deux surfaces ne sont pas au même niveau, et qu’il n’est donc pas possible de les polir en même temps. Il faut de plus se mettre au plus près du bord du marbre pour polir l’une d’elle.

Montage du waterblock

Dans un premier temps, il faut modifier légèrement l’airduc de la console sur lequel est fixé le ventilateur, comme illustré sur la photo. Cette entaille est nécessaire car l’une des attaches du waterblock gène le positionnement de cette pièce de la console. Le plastique n’étant pas très épais, ce trou peut être fait à l’aide d’un cutter.

L’opération suivante consiste à percer des trous afin de fixer les raccords passe cloison. Il faut placer une étiquette auto-collante découpée en forme de rond et de la taille des raccords, puis les fixer aux emplacements souhaités. Ensuite, à l’aide d’une scie, il faut découper les petites barreaux en suivant le contour de ces étiquettes. Il ne reste plus qu’à fixer les raccords en ajouter un joint en fibre.

Ceci est la deuxième et dernière modification effectuée sur la console.

Il n’a pas été facile de trouver les raccords adéquates à utiliser. En effet, il y a moins de 3 centimètres entre la surface des processeurs et le fond de la console, et il y en a encore moins entre le waterblock et ce même fond. Aucun raccord coudé en laiton ou autre alliage n’est assez petit. Et il était hors de question d’utiliser des raccords droits, car je voulais garder la possibilité de mettre la console à l’horizontale. J’ai trouvé ces raccords coudés. Mais il a fallu les réduire, car eux aussi étaient trop grands. J’ai donc du réduire la surface filetée à 5 mm, puis supprimer la partie « tête de boulon », ce qui leur permet de rentrer dans le waterblock en les vissant.

Le montage du waterblock sur les processeurs s’effectue sans le moindre problème. Il ne faut surtout pas oublier de mettre de la pâte thermique. Comme les IHS des processeurs n’ont pas été modifiés, il est préférable de mettre plus de pâte qu’à l’habitude.

Au niveau des raccords, il ne faut pas oublier de mettre du ruban de teflon, pour assurer une bonne étanchéité, et de les visser jusqu’à ce qu’ils soient à la bonne hauteur. L’orientation du raccord 1 est nécessaire, afin de pouvoir remonter la console avec les tuyaux fixés sans trop de difficulté.

Il est nécessaire d’ajouter un raccord à angle droit, car le virage réalisé par le tube est trop serré: Avec la chaleur du liquide de refroidissement, il se ramollit et se plie.

Test de l’étanchéité

On peut maintenant connecter les raccords au waterbloc par les tuyaux. Il n’est pas nécessaire de mettre des clips, puisqu’une fois mis, les tuyaux sont très difficilement retirables. On en profite également pour changer le top de la pompe, car celui d’origine ne convient pas vraiment à du watercooling. Ceci fait, on peut tester le circuit d’eau afin de vérifier la bonne étanchéité des raccords. Ce test doit durer au moins une heure. Après avoir eu la certitude qu’il n’y a aucune fuite, le console peut être remontée intégralement.

Fabrication du coffret

Pour la réalisation du coffret, j’ai opté pour des éléments en PVC. En effet, on les trouve facilement dans toute boutique de bricolage et le PVC s’usine plutôt bien. Et pour le collage, il existe une excellent colle. Par contre, le choix est assez restreint et il ne faut pas s’attendre à une finition impeccable. Néanmoins, le résultat final est plutôt bien. J’ai donc acheté un manchon de 12.5 cm de diamètre, ainsi que deux bouchons qui se vissent, ce qui est pratique pour démonter le coffret ultérieurement. La pompe se trouvera dans la partie du bas, et l’alimentation dans celle du haut.

Dans un premier temps, il faut s’occuper de la pompe. Dans une plaque en PVC de 5 mm d’épaisseur, il faut découper deux morceaux de la forme de la semelle de la pompe, puis les percer aux endroits des trous de fixation de cette dernière. A l’une d’elles, ces trous doivent être plus grands, afin de recevoir deux écrous. Il faut alors coller ces morceaux de PVC au fond du coffret, d’abord le morceau de PVC doté des écrous, puis l’autre.

La pompe peut maintenant être fixée: Elle rentre tout juste dans le bouchon.

Il faut maintenant s’occuper de la fixation du thermomètre. Pour ce faire, il faut découper dans une plaque en PVC de 5 mm d’épaisseur une surface qui permet de réaliser un cadre aux dimensions du thermomètre. A l’aide d’une scie, il faut ensuite découper une fenêtre dans la moitié supérieure du manchon. Une fois faite, on peut y coller le cadre. Il faut également découper une surface circulaire du diamètre intérieur du manchon, puis la couper comme sur la photo, afin qu’une fois dans le manchon, les tuyaux peuvent y passer (cette ouverture commence au top de la pompe). Pour le bouchon du haut qui sert donc de couvercle, il faut lui coller un morceau de tuyau en PVC de 4 cm de diamètre sur 4 cm de haut en son centre, en ayant évidemment découper à cet emplacement, un trou du diamètre interne de ce tuyau: C’est par ce trou que passeront les tuyaux du watercooling et le câble d’alimentation.

Il ne reste plus qu’à peindre l’ensemble d’une couleur noir brillante en aérosol. Après avoir poncé toutes les irrégularités et marques en tout genre, il est vivement conseillé d’appliquer un fixateur de couleur pour PVC que l’on trouve facilement dans le commerce. Une fois la peinture appliquée en fines couches, on peut utiliser un vernis plastifiant en aérosol, qui va protéger la peinture et atténuer toutes les traces laissées par le ponçage.

Le coffret est maintenant terminé et n’attend plus que l’électronique de l’alimentation et de la commande de la pompe pour être complet.

Conception de la carte de commande.

La réalisation de l’alimentation de la pompe et du thermomètre est assez simple et repose sur le schéma classique redressement/filtrage/régulation. Le plus intéressant se trouve dans la mise en marche de l’ensemble. En effet, Ce n’est pas la console qui commande la mise en marche de la pompe par un quelconque signal, mais le fait de la mettre en marche. Ce principe est mis en application par le transformateur T2 mis en série avec la console sur la tension secteur. Il a pour rôle de mesurer le courant consommé par la console et de délivrer une tension proportionnelle avec l’aide des composants jusqu’à R10. La pompe se mettant en marche en même temps que la console, il n’y a donc aucun risque de l’oublier.

Pour la réalisation de circuit, j’ai utilisé des composants de récupération: le radiateur par exemple, provient d’une alimentation de PC, les connecteurs d’un vieux téléviseur: certains composants peuvent donc paraître disproportionnés. Seul le transformateur torique est neuf.

Sur la plaque découpée en forme de cercle précédemment, il ne faut pas oublier de faire un petit trou par lequel passeront les câbles d’alimentation de la pompe et du thermomètre. IL faut aussi coller deux petits morceaux de PVC pour pouvoir fixer le PCB.

Conclusion

La réalisation de ce projet permet de mieux refroidir la console: Après plusieurs semaines d’utilisation (pas intensément il est vrai), le ventilateur n’est jamais passé à la vitesse supérieure. Après par exemple 3 heures de jeu et en commençant à une température affichée par le thermomètre de 26 degrés, la température se stabilise vers les 40 degrés. Ce projet est de plus facilement réversible, au vue du peu de modifications apportées à la console.

Néanmoins, quelques points négatifs viennent ternir l’ensemble:

• J’ai négligé la chaleur dégagée par les régulateurs dans un espace confiné (le coffret et trop juste, et par précaution, je n’ai pas mis le ventilateur sur le Reserator).
• N’ayant pas pu isoler phoniquement la pompe, on perçoit un léger ronronnement.
• Le thermomètre Phobia n’est pas des plus précis: Au démarrage, il affiche une température supérieure à la température ambiante.