mennyire meleg a Raspberry Pi számára?

a Raspberry Pi jelentett problémája túlmelegedés lehet, ami a teljesítmény elvesztésével jár, amikor a tábla magas hőmérsékletnek van kitéve.

minden elektromos készülék egy meghatározott üzemi hőmérsékleti tartományba van besorolva, amelyen a készülék hatékonyan fog működni. Az üzemi hőmérséklet a készülék meghatározott funkciójától és alkalmazásától függ; és a minimális és a maximális környezeti hőmérséklet között mozog, amelyen a teljesítmény optimalizálva van. A minősített biztonságos tartományon kívül eső hőmérsékletek a funkcionalitás elvesztését és bizonyos esetekben a teljes meghibásodást kockáztatják.

mi a Raspberry Pi maximális üzemi hőmérséklete?

a költségek alacsonyan tartása érdekében a Raspberry Pi kereskedelmi minőségű chipekkel készül, amelyek különböző hőmérsékleti tartományokra vannak besorolva; a Pi 3 + USB és Ethernet vezérlőjét (Microchip LAN7515) a gyártók 0-70-70 C között minősítik.

a SoC (System on Chip – a Pi feldolgozását végző integrált áramkör, a Broadcom BCM2837B0) minősítése -40 kb-tól 85 oc-ig terjed.

ez gyakorlatilag azt jelenti, hogy a Raspberry Pi kulcselemeinek maximális üzemi hőmérséklete 70 oc, illetve 85 oc. Figyelembe véve a túlmelegedés hatását a Raspberry Pi prototípusra, más hőforrásokat is figyelembe kell venni. A környezeti hőmérséklet mellett minden alkalmazás követelményeket támaszt a Pi CPU-jával, GPU – jával és hardverével szemben, és ahogy ez a terhelés növekszik, a kártya hőmérséklete is növekszik – különösen a két kulcskomponens-az USB és az Ethernet vezérlő, valamint a processzor (SoC).

komponens üzemi hőmérséklet = környezeti hőmérséklet + terhelés okozta hőmérséklet-emelkedés

a stabil környezeti hőmérsékletre jellemző konfigurációban az asztali alkalmazások – mint például az internetes böngészők és az irodai programok, mint például a szövegszerkesztők – növelik a terhelés okozta hőmérséklet-emelkedést, következésképpen az alkatrészek felmelegedését.

ipari környezetben a Raspberry Pi prototípusnak gyakran a nap 24 órájában kell működnie, évszaktól függetlenül. A tipikus légkondicionált irodai környezettel ellentétben az ipari környezetek környezeti hőmérséklete magasabb lehet olyan tényezők miatt, mint például a fémtetők, amelyek radiátorként működhetnek, az ipari sütők és más forró gépek közelsége stb. Mivel a Pi alkatrészeinek hőmérséklete elérheti, sőt meghaladhatja működési tartományának felső szintjét, miközben egy íróasztalon ül egy hőmérséklet-szabályozott irodában, az ipari környezet a környezeti hőmérséklet jelentős növekedésével elkerülhetetlenül még magasabb hőmérsékletet biztosít a táblához.

hogyan kezeli a Raspberry Pi a magas hőmérsékletet?

Raspberry Pi 3+ thermal map

forrás: Gareth Halfacree Bradford, Egyesült Királyság

beszámoltak arról, hogy a Raspberry Pi érzékeny lehet a túlmelegedéssel kapcsolatos problémákra. A fenti termikus térkép egy Raspberry Pi 3+ processzort mutat, amely eléri a 90oC-ot. Számos tesztben kimutatták, hogy a Pi SoC meghaladja a 100oC-ot. Bizonyos helyzetekben a Pi túlléphető a minősített üzemi hőmérsékleti tartományon, ezért hosszú távú teljesítménye nem garantált.

túlmelegedés figyelmeztetés (80oc-85oC) túlmelegedés figyelmeztetés (több mint 85oC)

CPU Underclocking

CPU underclocking az a folyamat, amely korlátozza az impulzusok frekvenciáját a processzor műveleteinek szinkronizálásához. Más szóval, hogy szándékosan underclock CPU, hogy tudatosan csökkenti a sebességet a processzor. Az alulzárás csökkenti a terhelés okozta hőmérséklet-emelkedést, mivel az alacsonyabb teljesítmény csökkenti az energiafogyasztási követelményeket, ezért kevesebb hőt termel az eszköz belsejében.

a Raspberry Pi 3+ esetében 60oc-os lágy hőmérsékleti határértéket vezettek be. Ez azt jelenti, hogy még a 85oc-os kemény határ elérése előtt az órajel sebessége 1, 4 GHz-ről alacsonyabb frekvenciákra csökken, csökkentve az alkatrészek hőmérséklet-emelkedését. Ez az alulzárás növeli a Pi rendszer stabilitását magas hőmérsékleten, amelynek célja annak biztosítása, hogy az üzemi hőmérséklet a 80oc ‘biztonságos’ szint alatt maradjon, de ez a processzor teljesítményének rovására megy. Amikor egy rendszer szándékosan alulzáródik a CPU fojtásával, hogy megvédje a hardver károsodásától; a processzor sebessége lelassul, ami elkerülhetetlenül korlátozza a műveletek sebességét.

lassabb működés + megnövekedett állásidő = csökkent haszonkulcs

a Pi CPU-fojtási küszöbértékének növelése

alapértelmezés szerint a Pi lágy határértéke 60 Kb, de lehetőség van a CPU-fojtás hőmérsékletének magasabb küszöbértékre történő beállítására. A temp_soft_limit=70 sor hozzáadásával a /boot/config.txt fájl, automatikus underclocking lehet ‘halasztani’, amíg a Pi el nem éri a magasabb hőmérsékletet. Míg a Raspberry Pi CPU – ja általában képes ellenállni a magas hőmérsékletnek rövid kitörések esetén, a tartomány felső végén történő működés jelentős kockázatot jelent az eszköz hosszú élettartamára.

az egyetlen módja annak, hogy elkerüljük a Pi túlmelegedési problémáit a CPU terhelésének alulhúzására vagy korlátozására?

szerencsére minden olyan megoldás, amely csökkenti a környezeti hőmérséklet vagy a terhelés okozta hőmérséklet-emelkedés hatását, segíthet a SoC lágy határ alatt tartásában anélkül, hogy korlátozni kellene az alkalmazás terhelését vagy a processzor sebességét, még ipari alkalmazásokban is.

Get vertical

ha egyszerűen a Raspberry Pi-t függőleges helyzetbe helyezi, alul a GPIO fejléccel, felül pedig a HDMI-portokkal, a környezeti hőmérséklet kezelése javulni fog.

Raspberry Pi 4 függőleges helyzetben

forrás: Raspberrypi.org / blog

az alkatrészek függőleges orientálása azonnali hatással lesz a hűtésre, és lassítja a későbbi felmelegedést, mivel a továbbfejlesztett konvekció lehetővé teszi, hogy a környező levegő gyorsabban vonja el a hőt a tábláról. Ezenkívül a hűtéshez rendelkezésre álló felületet megnövelik, ha a tábla hátulját elmozdítják a hőszigetelő felületektől.

szereljen be egy ventilátort

Raspberry Pi ventilátorral és tokkal

Lorenzo Toscano

ha a hő gyorsan eltávolítható az alkatrészekből, akkor a terhelés okozta hőmérséklet-emelkedés nem lesz olyan drámai hatással a teljesítményre. A PI alkatrészeinek hőelvezetésének egyik lehetősége a GPIO-n keresztül táplált hűtőventilátor felszerelése. A kompatibilis ventilátorok viszonylag alacsony költséggel széles körben elérhetők, és elhelyezhetők úgy, hogy a hűtést oda szállítsák, ahol a legnagyobb szükség van rá: a SoC-ra.

a hő elnyelése és elvezetése

olyan hűtőbordával, amelynek maximális felülete a hűtőközeggel – például levegővel – való érintkezés legjobb kihasználására szolgál, a hűtőbordák hővezetést alkalmaznak az elektronikus eszközök hőjének eloszlatására. A model 3+ kifejlesztésekor a Raspberry Pi Foundation elismerte a túlmelegedési problémákat, és úgy döntött, hogy egy fém pajzsot helyez el a SoC fölé, hogy elterítse és eloszlassa a hőt.

míg a vizsgálatok azt mutatják, hogy a Raspberry Pi a fém pajzs (Pi 3+) jobban teljesít, mint anélkül (Pi 3), ipari alkalmazásokhoz a hozzá egy erre a célra tervezett hűtőborda segíthet elleni magas hőmérséklet és drasztikusan csökkenti a hőmérsékletet a SoC.

BRAINBOXES BB-400 egyedi alumínium hűtőbordával

a Brainboxes egyedi alumínium hűtőbordát tervezett a BB – 400 Industrial Edge ControllerBB-400 Industrial Edge Controller számára, amely közvetlen kapcsolatban áll a Pi SoC-jával. A hűtőborda felülete a lehető leghatékonyabban kihasználja a hővezetést és elvonja a hőt a processzortól. Az ipari burkolatban elhelyezett Raspberry Pi függőleges helyzetben van a szellőzőnyílásokhoz igazítva, így a hőkonvekciót is kihasználja, hogy a lehető legmagasabb fokú hűtést biztosítsa. Ezenkívül a LAN7515-et ipari specifikációjú Chipre cserélik, így a BB-400 összes alkatrésze ipari működésre lett besorolva (- 25oC-tól +80oc-ig.)

kért vs tényleges CPU

21oc-os környezetben végzett tesztek, a tényleges CPU-t tartós működés után rögzítették:

az alsó x tengelyen az alkalmazás által támasztott CPU-követelmények láthatók – például egy felügyeleti alkalmazásnak 75% – os CPU-kihasználtságra lehet szüksége a munkájának elvégzéséhez. A függőleges y tengelyen az a CPU teljesítmény, amelyet a Pi képes szállítani. Hiányában fojtás, nyomon követi a kért CPU teljesítményét 1:1 alapon, tekintettel arra, hogy a CPU fojtás akkor következik be, amikor a komponens hőmérséklete emelkedik. A túlmelegedés miatti fojtás/ processzor alulzárás azonban azt jelenti, hogy a tényleges szállított CPU teljesítmény kisebb, mint a kért.

az első dolog, amit meg kell jegyezni, az 21oc, egy tipikus irodai hőmérséklet, a Raspberry Pi 3 csak legfeljebb 40% CPU teljesítményt tudott biztosítani tartós ideig. A Raspberry Pi 3 + nagyszerű fejlesztést kínál-fémes fedelének köszönhetően akár 65% CPU-t is kínál tartós ideig.

a BB-400 egyedi hűtőbordájával 95% – os CPU-teljesítményt képes biztosítani tartós időszakokban.

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

Bővebben: melyek a BB-400 hűtőborda képességei?

ez a cikk a 3. fejezet Brainboxes ingyenes E – Book “prototípus egy Pi-az útmutató üzembe helyezése Raspberry Pi alapú prototípus egyenesen az ipar”, kiemelve néhány leggyakoribb problémák Raspberry Pi ipari környezetben, és azt sugallja, lehetőségek zökkenőmentes ipari telepítés. Az ipari szenzorok, az EMC, a Power & Memóriasérülés stb. Iratkozzon fel a Brainboxes hírlevélre, hogy megkapja ingyenes példányát!