How Hot Is Too Hot for Raspberry Pi?

a reported issue with Raspberry Pi can be overheating, with a resulting loss of performance, when the board is exposed to high temperatures.

Todos os dispositivos elétricos são qualificados para um determinado intervalo de temperatura de funcionamento em que o dispositivo vai funcionar efetivamente. A temperatura de funcionamento depende da função especificada e da aplicação do dispositivo; e vai de um mínimo a uma temperatura ambiente máxima à qual o desempenho é otimizado. As temperaturas que caem fora do intervalo qualificado “seguro” correrão o risco de perda de funcionalidade e, em alguns casos, de falha total.

Qual é a temperatura máxima de funcionamento de um Raspberry Pi?

Para manter os custos baixos, o Raspberry Pi é construído com categoria comercial de chips que são qualificados para diferentes faixas de temperatura; USB e o controlador de Ethernet do Pi 3+ (Microchip LAN7515) é especificado pelos fabricantes como sendo qualificada a partir de 0°C a 70°C.

O SoC (System on Chip de circuito integrado que faz a Pi de processamento, uma Broadcom BCM2837B0) é qualificado a partir de -40°C a 85°C.

Isto significa que a temperatura máxima de funcionamento do Raspberry Pi-chave de componentes é 70oC e 85 oc, respectivamente. Ao considerar o efeito de sobreaquecimento em um protótipo Raspberry Pi, é necessário considerar outras fontes de calor. Além da temperatura Ambiente, Todas as aplicações fazem exigências na CPU, GPU e hardware da Pi, e como esta carga aumenta assim faz a temperatura da placa – particularmente para os dois componentes – chave-O controlador USB e Ethernet, e o processador (SoC).

componente operacional temperatura = temperatura ambiente + carga induzida pelo aumento da temperatura

Em sua configuração típica estáveis em temperatura ambiente, aplicações de desktop, tais como navegadores de internet e programas do office, como o word processadores – aumentar a carga induzida pelo aumento da temperatura e, consequentemente, o quão quente o veículo terá.

em ambientes industriais, um protótipo Raspberry Pi muitas vezes será necessário para funcionar 24 horas por dia, independentemente da temporada. Em contraste com o ambiente de escritório típico com ar condicionado, ambientes industriais podem ter temperaturas ambientes mais altas devido a fatores como telhados metálicos que podem atuar como radiadores, proximidade de fornos industriais e outras máquinas quentes, etc. Como a temperatura do componente da Pi pode atingir, e até exceder, o nível superior da sua gama de funcionamento enquanto se senta numa secretária num escritório controlado pela temperatura, um ambiente industrial com o seu aumento substancial na temperatura ambiente irá inevitavelmente fornecer temperaturas ainda mais elevadas para o tabuleiro.

Como É Que a Raspberry Pi lida com temperaturas elevadas?

Raspberry Pi 3+ mapa térmico

Fonte: Gareth Halfacree de Bradford, reino UNIDO

tem sido relatado que o Raspberry Pi pode ser vulnerável a problemas de superaquecimento. O mapa térmico acima mostra um processador Raspberry Pi 3+ alcançando 90oC. Em vários testes, o SoC da Pi mostrou exceder 100oC. Em certas situações, a Pi pode ser empurrada para além da sua gama de temperaturas de funcionamento qualificada, pelo que o seu desempenho a longo prazo não está garantido.

Mais de advertência de temperatura (80 ° c – 85 oc) Através de aviso de temperatura (mais de 85 oc)

CPU Underclocking

CPU underclocking é o processo de limitar a frequência com que os pulsos são usados para sincronizar um processador de operações. Em outras palavras, para subclock deliberadamente CPU é reduzir conscientemente a velocidade do processador. A subclave reduz o aumento da temperatura induzida pela carga, uma vez que o menor desempenho reduz os requisitos de consumo de energia e, portanto, gera menos calor dentro de um dispositivo.

para Framboesa Pi 3+, foi introduzido um limite de temperatura “suave” de 60ºC. Isto significa que, mesmo antes de atingir o limite rígido a 85oC, a velocidade do relógio é reduzida de 1,4 GHz para frequências mais baixas, reduzindo o aumento da temperatura para os componentes. Esta subclave aumenta a estabilidade do sistema da Pi a altas temperaturas, com o objetivo de garantir que a temperatura de operação permaneça abaixo do nível “seguro” de 80oC, mas isso vem em detrimento do desempenho do processador. Quando um sistema sub-bloqueia deliberadamente, estrangulando a CPU para proteger de danos de hardware; a velocidade do processador é retardada, o que inevitavelmente limita a velocidade das operações.

mais Lento operações + Aumento do tempo de inatividade = diminuição das margens de lucro

o Aumento Pi CPU do limite de regulagem

Por padrão, Pi suave limite é fixado em 60°C, mas é possível definir a temperatura em que a limitação da CPU ocorre para um maior valor de limiar. Adicionando a linha temp_soft_limit = 70 ao /boot/config.txt file, undercallocking automático pode ser ‘adiado’ até que o Pi atinja uma temperatura mais alta. Embora a CPU da Raspberry Pi seja geralmente capaz de suportar altas temperaturas por rajadas curtas, operar na extremidade superior da Gama representa riscos significativos para a longevidade do dispositivo.

é a única maneira de evitar problemas de sobreaquecimento com Pi para fechar ou limitar a carga na CPU?

felizmente, qualquer solução que diminua o efeito da temperatura ambiente ou do aumento da temperatura induzida pela carga pode ajudar a manter o SoC abaixo do limite suave sem a necessidade de limitar a carga de aplicação ou acelerar a velocidade do processador, mesmo em aplicações industriais.

Obter vertical

simplesmente movendo o Raspberry Pi em uma orientação vertical com o GPIO cabeçalho na parte inferior e portas HDMI na parte superior, a gestão da temperatura ambiente, serão melhoradas.

Raspberry Pi 4 na posição vertical

Fonte: Raspberrypi.org / blog

Orientar os componentes verticalmente terá um impacto imediato no arrefecimento, e irá abrandar o aquecimento subsequente, uma vez que a convecção melhorada permite que o ar circundante retire o calor do tabuleiro mais rapidamente. Além disso, a área de superfície disponível para resfriamento é aumentada movendo a parte traseira da placa para longe de superfícies isolantes de calor.

Instalar uma ventoinha

Raspberry Pi com o ventilador e o caso

Lorenzo Toscano

Se o calor pode ser removido do veículo rapidamente, em seguida, a carga induzida pelo aumento da temperatura não vai ter como um efeito dramático sobre o seu desempenho. Uma opção para dissipar o calor dos componentes da Pi é montar uma ventoinha de resfriamento, alimentada através da GPIO. Os ventiladores compatíveis estão amplamente disponíveis a um custo relativamente baixo e podem ser posicionados para entregar o resfriamento onde é mais necessário: o SoC.

Absorver e dissipar o calor com um dissipador de calor

Projetado com uma maximizar a área de superfície para utilizar melhor o contacto com um meio de resfriamento, tais como ar – uso de dissipadores de calor condução térmica para dispersar o calor, a partir de dispositivos eletrônicos. Ao desenvolver o modelo 3+, a Fundação Raspberry Pi reconheceu os problemas de superaquecimento e elegeu para caber um escudo de metal sobre o SoC para espalhar e dissipar o calor.

Enquanto os testes indicam que o Raspberry Pi com o escudo metálico (Pi 3+) executa melhor do que sem (Pi 3), para aplicações industriais, a adição de um projetado para a finalidade do dissipador de calor pode ajudar a combater as altas temperaturas e reduzir drasticamente a temperatura da SoC.

Brainboxes BB-400 com o costume de alumínio do dissipador de calor

Brainboxes projetado um personalizadas de alumínio do dissipador de calor para o BB-400 Industrial Borda ControllerBB-400 Industrial Borda Controlador, que fica em contato direto com o Pi SoC. A área de superfície do reservatório é maximizada para utilizar de forma mais eficiente a condução térmica e retirar calor do processador. Quando situado na cobertura industrializada, o Raspberry Pi está em uma orientação vertical alinhada com as aberturas de ventilação e, assim, também explora a convecção de calor para fornecer o mais alto grau de resfriamento possível. Além disso, o LAN7515 é substituído por um chip industrial spec, tornando todos os componentes do BB-400 classificados para operação industrial (de-25oC a +80oC.)

CPU requerida vs CPU real

ensaios realizados a 21oC ambiente, CPU real registada após funcionamento sustentado:

Na parte inferior do eixo x é o CPU exigências que estão sendo feitas por um aplicativo, por exemplo, um aplicativo de monitoramento pode precisar de 75% da CPU utilização por períodos de tempo para executar seu trabalho. No eixo y vertical é a quantidade de desempenho da CPU que o Pi é capaz de entregar. Na ausência de estrangulamento, irá acompanhar com o desempenho solicitado da CPU numa base de 1:1, Dado que a estrangulamento da CPU ocorre quando a temperatura do componente sobe. No entanto, o encravamento do acelerador/ processador devido ao sobreaquecimento significa que o desempenho real da CPU entregue é inferior ao solicitado.

a primeira coisa a notar é a 21oC, uma temperatura típica de escritório, O Raspberry Pi 3 só poderia entregar um máximo de 40% de desempenho CPU por períodos sustentados de tempo. O Raspberry Pi 3+ oferece uma grande melhoria-devido à sua tampa metálica, pode oferecer até 65% de CPU por longos períodos de tempo.

o BB-400 com o seu sistema de aquecimento personalizado Pode fornecer 95% de desempenho da CPU para períodos sustentados.

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

leia mais: Quais são as capacidades do dissipador de calor do BB-400?

Este artigo é o 3º capítulo Brainboxes gratuitamente o E-Book “Prototipagem em uma Pi – o Seu Guia para a Implantação de um Raspberry Pi com base Protótipo Direto para a Indústria”, realçando alguns dos problemas mais comuns com o Raspberry Pi em ambientes industriais e sugere possibilidades para uma perfeita aplicação industrial. As considerações incluem “sensores industriais”, “EMC”, “poder & corrupção da memória”, e muito mais. Inscreva-se no Brainboxes Newsletter para receber a sua cópia grátis!