jak horké je příliš horké pro Raspberry Pi?

hlášený problém s Raspberry Pi může být přehřátí, s výslednou ztrátou výkonu, když je deska vystavena vysokým teplotám.

Všechna elektrická zařízení jsou kvalifikovaní na konkrétní rozsah provozních teplot, při kterých bude zařízení pracovat efektivně. Provozní teplota závisí na zadané funkci a použití zařízení; a pohybuje se v rozmezí od minimální do maximální okolní teploty, při které je optimalizován výkon. Teploty, které spadají mimo kvalifikovaný „bezpečný“ rozsah, riskují ztrátu funkčnosti a v některých případech úplné selhání.

jaká je maximální provozní teplota Raspberry Pi?

udržet nízké náklady, Raspberry Pi je postaven s obchodní třídě čipů, které jsou kvalifikovaní pro různé teplotní rozsahy; USB a Ethernet controller Pi 3+ (Mikročip LAN7515) je uvedeno výrobcem jako kvalifikované od 0°C do 70°C.

SoC (System on Chip – integrovaný obvod, který se Pi zpracování, Broadcom BCM2837B0) je kvalifikovaný od -40°C do 85°C.

To v podstatě znamená, že maximální provozní teplota Raspberry Pi je klíčové komponenty je 70oC a 85 oc, resp. Při zvažování účinku přehřátí na prototyp Raspberry Pi je třeba zvážit další zdroje tepla. Kromě okolní teploty, všechny aplikace, aby nároky na Pi CPU, GPU, a hardware, a jak toto zatížení se zvyšuje, tak se teplota desky – zejména na dvě klíčové komponenty – USB a Ethernet řadič a procesor (SoC).

součástí provozní teplota = okolní teplota + zatížení vyvolané zvýšení teploty

V jeho typické konfigurace v stabilní okolní teploty, desktop aplikací – jako jsou internetové prohlížeče a kancelářských programů jako je word procesory – zvýšení zatížení vyvolané zvýšení teploty a v důsledku toho, jak horké součásti.

v průmyslovém prostředí bude prototyp Raspberry Pi často vyžadován, aby fungoval 24 hodin denně bez ohledu na roční období. Na rozdíl od typické kancelářské prostředí s klimatizací, průmyslového prostředí mohou mít vyšší okolní teploty v důsledku faktorů, jako jsou kovové střechy, které mohou působit jako radiátory, památek, průmyslových pecí a dalších horkých stroje, atd. Jako Pi je součástí teplota může dosáhnout a dokonce i přesáhnout, horní úroveň jeho pracovní rozsah, zatímco sedí na stole v teplotě řízené kanceláře, průmyslové prostředí s jeho podstatné zvýšení teploty okolí bude nevyhnutelně přinese i vyšší teploty na palubě.

jak se Raspberry Pi vyrovnává s vysokými teplotami?

Raspberry Pi 3+ teplotní mapa

Zdroj: Gareth Halfacree z Bradford, velká BRITÁNIE

To bylo hlásil, že Raspberry Pi může být náchylné k přehřátí problémy. Teplotní mapa ukazuje Raspberry Pi 3+ procesor dosáhnout na 90oC. V několika testech bylo prokázáno, že Soc Pi překračuje 100oC. V určitých situacích může být Pi vytlačen mimo kvalifikovaný rozsah provozních teplot, proto není zaručen jeho dlouhodobý výkon.

Přes varování teploty (-80 ° c – 85 oc) Nad teplotou varování (nad 85 oc)

CPU Underclocking

CPU underclocking je proces omezení frekvence, na které impulzy slouží k synchronizaci procesoru operace. Jinými slovy, úmyslné podtaktování CPU znamená vědomé snížení rychlosti procesoru. Podtaktování snižuje nárůst teploty vyvolaný zatížením, protože nižší výkon snižuje požadavky na spotřebu energie, a proto vytváří méně tepla uvnitř zařízení.

pro Raspberry Pi 3+ byl zaveden „měkký“ teplotní limit 60oC. To znamená, že i před dosažením pevný limit na 85 oc, hodiny, rychlost je snížena z 1,4 GHz na nižší kmitočty, čímž se snižuje nárůst teploty komponent. To podtaktování zvyšuje Pi je systém stability při vysokých teplotách, s cílem zajistit provozní teplota zůstává pod -80 ° c „bezpečné“ úrovni, ale to jde na úkor výkonu procesoru. Když systém záměrně underclocks o škrcení CPU chránit od poškození hardwaru; rychlost procesoru je zpomalil, což nevyhnutelně omezuje rychlost operací.

Pomalejší operace + Zvýšená prostoje = snížení marže

Rostoucí Pi CPU škrcení práh

ve výchozím nastavení, Pi je měkký limit je stanoven na 60°C, ale je možné nastavit teplotu, při které CPU škrcení dochází k vyšší prahová hodnota. Přidáním řádku temp_soft_limit=70 do souboru / boot / config.txt soubor, automatické přetaktování může být „odloženo“, dokud Pi nedosáhne vyšší teploty. Zatímco procesor Raspberry Pi je obecně schopen odolat vysokým teplotám pro krátké výbuchy, provoz na horním konci rozsahu představuje významná rizika pro životnost zařízení.

je jediný způsob, jak se vyhnout problémům s přehřátím s Pi, aby nedošlo k podtaktování nebo omezení zatížení procesoru?

Naštěstí, žádné řešení, které snižuje vliv okolní teploty nebo zatížení vyvolané zvýšení teploty může pomoci udržet SoC pod soft limit bez nutnosti omezení použití zatížení nebo škrticí klapky, rychlosti procesoru, a to i v průmyslových aplikacích.

Získat vertikální

jednoduše přesunutím Raspberry Pi do svislé orientaci s GPIO na dně a HDMI porty na horní části, řízení okolní teplota bude lepší.

Raspberry Pi 4 ve vzpřímené poloze

Zdroj: Raspberrypi.org / blog

orientace komponent svisle bude mít okamžitý dopad na chlazení a zpomalí následné zahřívání, protože zlepšená konvekce umožňuje okolnímu vzduchu rychleji odvádět teplo z desky. Kromě toho se dostupná plocha pro chlazení zvyšuje posunutím zadní části desky od tepelně izolačních povrchů.

Namontujte ventilátor

Raspberry Pi s ventilátorem a případ

Lorenzo Toscano

Když teplo může být odstraněn ze složky rychle, pak zatížení vyvolané zvýšení teploty nebude mít tak dramatický vliv na výkon. Jednou z možností, jak odvádět teplo ze součástí Pi, je namontovat chladicí ventilátor napájený přes GPIO. Kompatibilní fanoušky jsou široce dostupné za relativně nízké náklady, a mohou být umístěny tak, aby poskytovat chlazení tam, kde je to nejvíce potřeba: SoC.

Absorbovat a odvádět teplo s tepelným dřez

Navržen s co největší plochu povrchu, aby co nejlépe využít kontaktu s chladícím médiem – jako vzduch – tepelné jímky využití tepelné vodivosti rozptýlit teplo z elektronických zařízení. Při vývoji modelu 3+, Raspberry Pi Foundation uznal problémy s přehříváním a zvolen, aby se vešly kovový štít nad SoC šířit a rozptýlit teplo.

Zatímco testy ukazují, že Raspberry Pi s kovový štít (Pi 3+) provádí lépe než bez (Pi 3), pro průmyslové aplikace navíc navržena pro účely chladič může pomoci v boji proti vysokým teplotám a výrazně snížit teplotu SoC.

Brainboxes BB-400 s vlastní hliníkový chladič

Brainboxes navržen vlastní hliníkový chladič pro BB-400 Průmyslové Okraji ControllerBB-400 Okraji Průmyslové Řadič, který sedí v přímém kontaktu s Pi SoC. Plocha chladiče je maximalizována tak, aby co nejefektivněji využívala tepelné vedení a odváděla teplo z procesoru. Když se nachází v průmyslové krytí, Raspberry Pi je ve svislé orientaci souladu s větrací otvory a tak využívá také tepla konvekcí poskytovat nejvyšší stupeň chlazení možné. Kromě toho je LAN7515 nahrazen průmyslovým spec čipem, takže všechny komponenty BB-400 jsou určeny pro průmyslový provoz (od-25oC do + 80oC.)

požadované vs skutečné CPU

testy prováděné při 21oc okolním prostředí, skutečné CPU zaznamenané po trvalém provozu:

Na dolní ose x je CPU požadavky ze strany aplikace – například sledování aplikace může potřebovat 75% využití CPU pro delší dobu plnit své práci. Na svislé ose y je množství výkonu procesoru, které je Pi schopen dodat. Při absenci škrcení, bude sledovat s požadovaným výkonem CPU na 1:1 základ, vzhledem k tomu, že CPU škrcení nastane, když teplota komponenty stoupá. Škrcení / podtaktování procesoru v důsledku přehřátí však znamená, že skutečný dodaný výkon procesoru je nižší než požadovaný.

první věc, kterou je třeba poznamenat, je při 21oC, typické kancelářské teplotě, Raspberry Pi 3 mohl poskytovat maximálně výkon procesoru 40% po trvalou dobu. Raspberry Pi 3+ nabízí velké zlepšení-díky kovovému víku může nabídnout až 65% CPU po dlouhou dobu.

BB-400 s vlastním chladičem může poskytovat 95% výkon procesoru po dlouhou dobu.

článek: http://www.brainboxes.com/article/items/raspberry-pi-overheating

Přečtěte si více: Jaké jsou možnosti chladiče BB-400?

Tento článek je 3. kapitola v Brainboxes zdarma E-Book „Prototyping na Pi – Váš Průvodce k Nasazení Raspberry Pi na bázi Prototypu Přímo do Průmyslu“, zvýraznění některé z nejčastějších problémů s Raspberry Pi v průmyslovém prostředí, a navrhuje možnosti pro bezproblémové průmyslové nasazení. Úvahy zahrnují „průmyslové senzory“, „EMC“, „Power & poškození paměti“ a další. Přihlaste se k odběru newsletteru Brainboxes a získejte bezplatnou kopii!