Raspberry Piで報告されている問題は、ボードが高温にさらされると過熱し、その結果として性能が低下する可能性があります。
すべての電気機器は、デバイスが効果的に動作する特定の動作温度範囲に適合しています。 動作温度は、デバイスの指定された機能とアプリケーションによって異なります; そして最低から性能が最大限に活用される最高の周囲温度まで及ぶ。 認定された”安全な”範囲外の温度になると、機能が失われ、場合によっては完全な故障が発生する危険があります。
Raspberry Piの最高動作温度は何ですか？
コストを低く抑えるために、Raspberry Piはさまざまな温度範囲に適合する商用グレードのチップで構築されています。Pi3+（Microchip LAN7515）のUSBおよびEthernetコントローラは、製造業者によって0°Cから70°Cまでの認定を受けていると指定されています。
SoC(System on Chip–Piの処理を行う集積回路であるBroadcom BCM2837B0)は-40℃から85℃に認定されています。
これは、Raspberry Piの主要コンポーネントの最高動作温度がそれぞれ70℃と85℃であることを意味します。 Raspberry Piプロトタイプの過熱の影響を考慮するには、他の熱源を考慮する必要があります。 周囲温度に加えて、すべてのアプリケーションはPiのCPU、GPU、およびハードウェアに要求を行い、この負荷が増加するにつれて、ボードの温度、特にUSBおよびEthernetコ
コンポーネントの動作温度=周囲温度+負荷による温度上昇
安定した周囲温度での典型的な構成では、インターネットブラウザやワープロなどのオフィスプ
産業環境では、季節に関係なく24時間機能するためにRaspberry Piプロトタイプが必要になることがよくあります。 空気調節を用いる典型的なオフィスの環境と対照をなして、産業環境はラジエーター、産業オーブンおよび他の熱い機械類への近さとして機能できる金属の屋根のような要因によるより高い周囲温度がある場合もあります。 温度制御されたオフィスの机の上に座っている間、Piの部品温度は動作範囲の上位レベルに達し、さらにはそれを超える可能性があるため、周囲温度が大幅に上昇する産業環境では、必然的にボードにさらに高い温度が供給されます。
Raspberry Piは高温にどのように対処しますか？
Raspberry Pi3+サーマルマップ
出典：英国BradfordのGareth Halfacree
Raspberry Piは過熱の問題に対して脆弱である可能性が報告されています。 上記のサーマルマップは、Raspberry Pi3+プロセッサが90ocに到達していることを示しています。 いくつかのテストでは、PiのSoCは100ocを超えることが示されています。 特定の状況では、Piは認定された動作温度範囲を超えてプッシュすることができるため、長期的な性能は保証されません。
温度の警告に（80oC-85oC）温度の警告に（85oCに)
CPUアンダークロック
CPUアンダークロックは、プロセッサの動作を同期させるためにパルスを使用する周波数を制限するプロセスです。 言い換えれば、意図的にcpuをアンダークロックすることは、意識的にプロセッサの速度を低下させることです。 アンダークロックは、パフォーマンスの低下により消費電力が削減されるため、負荷による温度上昇を低減し、デバイス内部の発熱が少なくなります。
Raspberry Pi3+では、60℃の”ソフト”温度制限が導入されています。 これは、85oCのハードリミットに達する前でさえ、クロック速度が1.4GHzからより低い周波数に低下し、部品の温度上昇が減少することを意味します。 このアンダークロックにより、高温でのPiのシステム安定性が向上し、動作温度が80ocの”安全”レベル以下に保たれるようになりますが、これはプロセッサの性能を犠牲にしています。 システムが意図的にハードウェアの損傷から保護するためにCPUを絞ることによってアンダークロックすると、プロセッサの速度が遅くなり、必然的に操作の速度が制限されます。
遅い操作+増加したダウンタイム=減少した利益率
PiのCPUスロットルしきい値の増加
デフォルトでは、Piのソフトリミットは60°Cに設定されていますが、CPUスロットルが発生する温度をより高いしきい値に設定することができます。 /Boot/configにtemp_soft_limit=70という行を追加します。txtファイル、自動アンダークロックは、Piがより高い温度に達するまで”延期”することができます。 Raspberry PiのCPUは一般的に短いバーストに対して高温に耐えることができますが、範囲の上端で動作すると、デバイスの寿命に重大なリスクがあります。
Piの過熱の問題を回避して、cpuの負荷をアンダークロックまたは制限する唯一の方法はありますか？
幸いなことに、周囲温度や負荷による温度上昇の影響を減少させるソリューションは、産業用アプリケーションであっても、アプリケーションの負荷を制
垂直
を取得するRASPBERRY Piを垂直方向に移動するだけで、下部にGPIOヘッダー、上部にHDMIポートを配置することで、周囲温度の管理が改善されます。
Raspberry Pi4が直立位置に
ソース：Raspberrypi。org/blog
コンポーネントを垂直に配向させると、冷却にすぐに影響を与え、対流が改善されると周囲の空気がボードから熱をより迅速に引き出すことがで さらに、冷却のための利用できる表面積は熱絶縁の表面からの板の後部の移動によって高められる。
ファンを取り付けます
Raspberry Pi with fan and case
Lorenzo Toscano
部品から熱をすばやく取り除くことができれば、負荷による温度上昇はパフォーマンスに劇的な影響を与えません。 Piの部品から熱を放散する1つのオプションは、GPIOを介して供給される冷却ファンを取り付けることです。 互換性のあるファンは、比較的低コストで広く利用可能であり、最も必要とされる場所に冷却を提供するように配置することができます：SoC。
ヒートシンクで熱を吸収して放散する
空気などの冷却媒体との接触を最大限に活用するように設計されたヒートシンクは、熱伝導を使用して電子デバイス モデル3+の開発では、Raspberry Pi Foundationは過熱の問題を認識し、熱を拡散して放散するためにsocの上に金属シールドを取り付けることを選択しました。
テストでは、金属シールド付きのRaspberry Pi(Pi3+)は、なしの(Pi3)よりも優れていることが示されていますが、産業用アプリケーションでは、目的のために設計されたヒートシンクを追加することで、高温との戦いに役立ち、SoCの温度を劇的に低下させることができます。
カスタムアルミヒートシンク付きBrainboxes BB-400
Brainboxesは、PIのSoCと直接接触するBB-400産業用エッジコントローラBb-400産業用エッジコントローラ用のカスタムアルミヒートシンクを設計しました。 脱熱器の表面積は最も効率的に熱伝導を利用し、プロセッサから熱を引くために最大になる。 工業化されたカバーに置かれたとき、Raspberry Piは出口の入り口と一直線に並ぶ縦のオリエンテーションにあり、従ってまた可能な冷却の高度を提供するため さらに、LAN7515は産業操作のために評価されるBB-400の部品すべてを作る産業specの破片と取り替えられる（-25ocから+80ocへの。)
要求されたvs実際のCPU
周囲21ocで実行されたテスト、持続的な動作後に記録された実際のCPU:
たとえば、監視アプリケーションでは、ジョブを実行するために75%のCPU使用率が必要になる場合があります。 垂直のy軸には、Piが提供できるCPUパフォーマンスの量があります。 調整がない場合は、コンポーネントの温度が上昇したときにCPU調整が行われることを考慮して、要求されたCPUパフォーマンスを1:1ベースで追跡します。 ただし、過熱による調整/プロセッサのアンダークロックは、実際に提供されるCPUパフォーマンスが要求されたものよりも低いことを意味します。
最初に注意すべきことは、典型的なオフィス温度である21℃で、Raspberry Pi3は持続的な期間にわたって最大40％のCPUパフォーマンスしか提供できませんでした。 Raspberry Pi3+は大きな改善を提供します-その金属製の蓋のために、それは持続的な期間のために最大65％のCPUを提供することができます。
カスタムヒートシンクを搭載したBB-400は、CPU性能を95%持続させることができます。
記事: http://www.brainboxes.com/article/items/raspberry-pi-overheating
続きを読む：BB-400のヒートシンク機能は何ですか？
この記事は、Brainboxesの無料電子書籍”Piでのプロトタイピング-Raspberry Piベースのプロトタイプを産業に直接展開するためのガイド”の第3章であり、産業環境でのRaspberry Piの最も一般的な問題のいくつかを強調し、シームレスな産業展開の可能性を示唆しています。 考慮事項には、”産業用センサー”、”EMC”、”電源&メモリ破損”などが含まれます。 あなたの自由なコピーを受け取るためにBrainboxesの時事通信に署名しなさい!