kuinka kuuma on liian kuuma Raspberry Pi?

Raspberry Piin raportoitu ongelma voi olla ylikuumeneminen, josta seuraa suorituskyvyn menetys, kun levy altistuu korkeille lämpötiloille.

kaikki sähkölaitteet ovat päteviä tiettyyn käyttölämpötila-alueeseen, jolla laite toimii tehokkaasti. Käyttölämpötila riippuu laitteen määritetystä toiminnasta ja käytöstä; ja vaihtelee ympäristön minimilämpötilasta maksimilämpötilaan, jossa suorituskyky on optimoitu. Lämpötilat, jotka jäävät hyväksytyn ”turvallisen” alueen ulkopuolelle, saattavat menettää toimintakykynsä ja joissakin tapauksissa epäonnistua täysin.

mikä on Raspberry Pi: n enimmäiskäyttölämpötila?

pitää kustannukset alhaisina, Vadelma Pi on rakennettu kaupallisen luokan siruja, jotka ovat päteviä eri lämpötila-alueilla; USB ja Ethernet-ohjain Pi 3+ (Microchip LAN7515) on määritetty valmistajien olevan päteviä 0°C: sta 70°C: seen.

SoC (System on Chip – the integrated circuit that does the Pi ’ s processing, a Broadcom BCM2837B0) on pätevä -40°C: sta 85°C: seen.

tämä tarkoittaa käytännössä sitä, että Raspberry Pi: n keskeisten komponenttien suurin käyttölämpötila on vastaavasti 70oC ja 85oC. Tarkasteltaessa ylikuumenemisen vaikutusta Vadelma Pi-prototyyppiin on tarpeen harkita muita lämmönlähteitä. Ympäristön lämpötilan lisäksi kaikki sovellukset asettavat vaatimuksia PI: n suorittimelle, GPU: lle ja laitteistolle, ja tämän kuormituksen kasvaessa myös levyn lämpötila – erityisesti kahdelle keskeiselle komponentille – USB-ja Ethernet-ohjaimelle sekä prosessorille (SoC).

komponenttien käyttölämpötila = Ympäristön lämpötila + kuormituksen aiheuttama lämpötilan nousu

tyypillisessä kokoonpanossaan vakaissa ympäristön lämpötiloissa työpöytäsovellukset – kuten internet-selaimet ja toimisto-ohjelmat, kuten tekstinkäsittelyohjelmat-lisäävät kuormituksen aiheuttamaa lämpötilan nousua ja siten komponenttien kuumuutta.

teollisuusympäristöissä Raspberry Pi-prototyypin on usein toimittava 24 tuntia vuorokaudessa vuodenajasta riippumatta. Toisin kuin tyypillinen toimistoympäristö, jossa on ilmastointi, teollisuusympäristöissä voi olla korkeampi Ympäristön lämpötila johtuen tekijöistä, kuten metallikatot, jotka voivat toimia patterit, läheisyys teollisuusuunit ja muut kuumat koneet, jne. Koska PI: n komponenttilämpötila voi saavuttaa ja jopa ylittää sen käyttöalueen ylimmän tason istuessaan pöydällä lämpötilasäädellyssä toimistossa, teollisuusympäristö, jossa ympäristön lämpötila nousee huomattavasti, tuottaa väistämättä vielä korkeampia lämpötiloja hallitukselle.

miten Vadelma Pi kestää korkeita lämpötiloja?

Raspberry Pi 3+ thermal map

lähde: Gareth Halfacree Bradfordista, Iso-Britanniasta

on raportoitu, että Raspberry Pi voi olla altis ylikuumenemisongelmille. Yllä olevassa lämpökartassa Raspberry Pi 3+ – prosessori kurkottaa kohti 90oC: ta. Useissa testeissä pii: n SoC: n on osoitettu olevan yli 100 oc. Tietyissä tilanteissa pii voidaan työntää yli sen hyväksytyn käyttölämpötila-alueen, joten sen pitkän aikavälin suorituskyky ei ole taattu.

yli lämpötilan varoitus (80oC-85oC) yli lämpötilan varoitus (yli 85oC)

suorittimen Alikellotus

suorittimen alikellotus on prosessi, jossa rajoitetaan taajuutta, jolla pulsseja käytetään prosessorin toiminnan synkronointiin. Toisin sanoen suorittimen tahallinen alikukkiutuminen tarkoittaa suorittimen nopeuden tietoisesti alentamista. Alikellotus vähentää kuormituksen aiheuttamaa lämpötilan nousua, koska pienempi suorituskyky vähentää virrankulutusvaatimuksia ja tuottaa siten vähemmän lämpöä laitteen sisällä.

Raspberry Pi 3+: lle on otettu käyttöön ”pehmeän” lämpötilan raja-arvo 60oC. Tämä tarkoittaa, että jo ennen kovan rajan saavuttamista 85oc: ssa kellotaajuus pienenee 1,4 GHz: stä matalammille taajuuksille, jolloin lämpötilan nousu komponentteihin vähenee. Tämä alikellotus lisää PI: n järjestelmän vakautta korkeissa lämpötiloissa ja pyrkii varmistamaan, että käyttölämpötila pysyy alle 80oc ’turvallisen’ tason, mutta tämä tapahtuu prosessorin suorituskyvyn kustannuksella. Kun järjestelmä tarkoituksella alikellottaa kuristamalla suoritinta suojautuakseen laitteistovaurioilta; prosessorin nopeutta hidastetaan, mikä väistämättä rajoittaa toiminnan nopeutta.

hitaampi toiminta + lisääntynyt seisokit = pienentyneet voittomarginaalit

lisäämällä PI: n suorittimen kuristuskynnystä

oletuksena Pi: n pehmeä raja on asetettu 60°C: seen, mutta on mahdollista asettaa lämpötila, jossa suorittimen Kuristaminen tapahtuu, korkeammalle kynnysarvolle. Lisäämällä /boot/config-asetukseen rivin temp_soft_limit=70.txt-tiedosto, automaattinen alikellotus voidaan ”lykätä”, kunnes Pi saavuttaa korkeamman lämpötilan. Vaikka Raspberry Pi: n CPU pystyy yleensä kestämään korkeita lämpötiloja lyhyillä purskeilla, toiminta alueen yläpäässä aiheuttaa merkittäviä riskejä laitteen pitkäikäisyydelle.

onko ainoa tapa välttää ylikuumenemisen ongelmia Pi alikukkiutua tai rajoittaa kuormitusta CPU?

onneksi mikä tahansa ratkaisu, joka vähentää ympäristön lämpötilan tai kuormituksen aiheuttaman lämpötilan nousun vaikutusta, voi auttaa pitämään SoC: n pehmeän rajan alapuolella ilman tarvetta rajoittaa levityskuormaa tai hidastaa prosessorin nopeutta jopa teollisissa sovelluksissa.

saada pystysuora

yksinkertaisesti siirtämällä Vadelma Pi pystyasennossa GPIO otsikko alareunassa ja HDMI-portit yläosassa, hallinta Ympäristön lämpötila paranee.

RaspberryPi 4 pystyasennossa

lähde: Raspberrypi.org / blog

komponenttien suuntaaminen pystysuunnassa vaikuttaa välittömästi jäähdytykseen ja hidastaa myöhempää lämmitystä, koska parantunut konvektio mahdollistaa ympäröivän ilman vetävän lämpöä pois laudalta nopeammin. Lisäksi jäähdytykseen käytettävissä olevaa pinta-alaa lisätään siirtämällä laudan takaosaa pois lämpöä eristäviltä pinnoilta.

Asenna tuuletin

Raspberry Pi tuulettimella ja kotelolla

Lorenzo Toscano

jos lämpö voidaan poistaa komponenteista nopeasti, kuormituksen aiheuttama lämpötilan nousu ei vaikuta yhtä dramaattisesti suorituskykyyn. Yksi vaihtoehto haihduttaa lämpöä PI: n komponenteista on asentaa jäähdytystuuletin, joka toimii GPIO: n kautta. Yhteensopivia tuulettimia on saatavilla suhteellisen edullisesti, ja ne voidaan sijoittaa jäähdytyksen toimittamiseen sinne, missä sitä eniten tarvitaan: SoC: hen.

absorboi ja haihduttaa lämpöä jäähdytyslevyllä

, joka on suunniteltu niin, että sen pinta – ala on mahdollisimman suuri, jotta se voi parhaiten hyödyntää kosketusta jäähdytysaineen kanssa – kuten ilmalämpönielut käyttävät lämmönjohtumista elektronisten laitteiden lämmön hajauttamiseen. Kehittäessään malli 3+, Vadelma Pi säätiö myönsi ylikuumenemisen kysymyksiä ja valittiin sopimaan metalli kilpi SoC levittää ja haihduttaa lämpöä.

vaikka testit osoittavat, että Vadelma Pi, jossa on metallikilpi (Pi 3+), toimii paremmin kuin ilman (Pi 3), teollisissa sovelluksissa tarkoitukseen suunnitellun jäähdytysnesteen lisääminen voi auttaa torjumaan korkeita lämpötiloja ja alentaa dramaattisesti SoC: n lämpötilaa.

Brainboxes BB-400, custom aluminium siili

Brainboxes suunniteltu mukautetun alumiini siili BB-400 Industrial Edge Controllerb-400 Industrial Edge Controller, joka istuu suorassa kosketuksessa Pi: n SoC. Siili on pinta-alaltaan maksimoitu siten, että lämpöjohtuminen voidaan tehokkaimmin hyödyntää ja lämpö vetää prosessorista pois. Kun sijaitsee teollistuneen kansi, Vadelma Pi on pystysuunnassa linjassa tuuletusaukkojen ja niin myös hyödyntää lämmön konvektio tarjota mahdollisimman jäähdytyksen. Lisäksi LAN7515 korvataan teollisuuden spec-sirulla, jolloin kaikki BB-400: n komponentit on mitoitettu teollisuuskäyttöön (- 25oC – +80oc.)

pyydetty vs todellinen CPU

testit suoritettu 21oc ympäristössä, todellinen suoritin tallennettu jatkuvan käytön jälkeen:

alimmalla X-akselilla on sovelluksen suorittimen vaatimukset – esimerkiksi seurantasovellus saattaa tarvita 75% suorittimen käyttöä jatkuvina ajanjaksoina suorittaakseen työnsä. Pystysuoralla y-akselilla on suorittimen suorituskyvyn määrä, jonka Pi pystyy toimittamaan. Jos kuristamista ei ole, seuraa pyydettyä suorittimen suorituskykyä 1:1 perusteella, koska CPU Kuristaminen tapahtuu, kun komponentin lämpötila nousee. Ylikuumenemisesta johtuva kuristuminen / suorittimen alikellotus tarkoittaa kuitenkin sitä, että toimitetun suorittimen todellinen suorituskyky on pyydettyä heikompi.

ensimmäinen huomionarvoinen seikka on 21oc, tyypillinen toimistolämpötila, Raspberry Pi 3 pystyi tarjoamaan vain 40% Suoritintehon jatkuvina ajanjaksoina. Raspberry Pi 3 + tarjoaa suuren parannuksen-metallisen kannen ansiosta se voi tarjota jopa 65% CPU: ta pitkiksi ajoiksi.

BB-400 kustomoidulla siilillään voi tuottaa 95% Suoritintehon pitkinä ajanjaksoina.

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

Lue lisää: Mitkä ovat BB-400: n jäähdytyselementin ominaisuudet?

tämä artikkeli on 3. luku Brainboxes ilmainen e-kirja ”prototyyppien pi-opas käyttöön Vadelma Pi perustuu prototyyppi suoraan teollisuudelle”, korostaen joitakin yleisimpiä kysymyksiä Vadelma Pi teollisuusympäristöissä ja ehdottaa mahdollisuuksia saumattoman teollisen käyttöönoton. Huomioita ovat muun muassa ”Industrial Sensors”, ”EMC”, ”Power & Memory Corruption”. Tilaa Brainboxes Uutiskirje saadaksesi ilmaisen kopion!