Андрей Смирнов
Время чтения: ~11 мин.
Просмотров: 0

Интеллектуальное управление вентилятором Raspberry Pi с помощью Python

Дабы моя платаRaspberry Pi 3 Model Bне грелась сильно, вот к примеру я компилирую/подключаю USB камеру, плата существенно нагревается. Это я обнаружил когда, тестировал подключение Webcam C250 камеры к плате.

Текущая температура при работе платы с USB камерой:

pi@raspberrypi:~ $ vcgencmd measure_temp

temp=63.4'C

How-to-connect-the-cooler-to-Raspberry-001-1.png

Чтобы плате стало по легче я применяю кулер: Model LD3007MS

(5v = 0.20A)

How-to-connect-the-cooler-to-Raspberry-002-2.png

Чтобы подключить кулер (оснащен разъемом с красным ("+") и черным проводом ("-")) к плате нужно вставить его в4и6пины, а сам кулер закрепить на корпусе лопастями вверх, а этикеткой вниз. Если корпус силиконовый, то в нем уже есть дырки под болты, а если оригинальный, то придется его дырявить.

Подключать кулер можно, как при работающей плате, так и при выключенной.

На заметку:см. не перепутайте, что куда подключать — это важно.

Теперь температура:

pi@raspberrypi:~ $ vcgencmd measure_temp

temp=37.6'C

еще один замер температуры через некоторое время:

pi@raspberrypi:~ $ vcgencmd measure_temp

temp=34.9'C

и еще один замер температуры через некоторое время:

pi@raspberrypi:~ $ vcgencmd measure_temp

temp=34.3'C

Что ж уменьшение на30градусов это существенно и этим не стоит пренебрегать.

Так что же получается, хоть плата и мини компьютер, но для ее работы все то же самое что я для компьютера/ноутбука, т. е. Без правильного охлаждения она может перегреться и сгореть. Пусть стоят радиаторы для отвода тепла, но кулер служит для отвода/рассеивания этого тепла. Теперь моя плата и задачи на ней меня не тревожат, что Raspberry Pi 3 Model B может пострадать. На этом я прощаюсь, с уважением Олло Александр aka ekzorchik.

e522b30219ece4473487e45cf1e749df.jpg Недавно Raspberry Pi Foundation представила Raspberry Pi 4 и заявила, что одноплатный компьютер «обеспечивает производительность уровня PC для большинства пользователей». Организация даже предложила настольный комплект Raspberry Pi 4. Настольный комплект включает в себя официальный корпус Raspberry Pi 4 — закрытую пластиковую коробку без вентиляции. Появление Raspberry Pi 4 с высокой производительностью и ценой всего лишь 35 долларов вызвало немалый энтузиазм у умельцев, которые давно полюбили эти одноплатники. Один из таких умельцев Джефф Гирлинг (Jeff Geerling) пишет, что использует «малинки» в различных проектах с момента их появления в 2012 году. Он говорит, что для многих моделей, включая крошечные Pi Zero и различные версии A+, вообще не нужен вентилятор или радиатор. И тепловые изображения, и точечные измерения с помощью ИК-термометра обычно показывают, что больше всего тепла выделяет SoC. И если присутствует хоть немного места для естественной конвекции (то есть в отсутствие вентилятора), то можно загружать Pi почти любыми задачами и не беспокоиться о нагреве. Но с Pi 4 совсем другая ситуация. Мало того, что процессор заметно нагревается даже при нормальной нагрузке, но и некоторые другие части платы тоже нагреваются до такой степени, что к ним трудно прикоснуться. Это и понятно, учитывая технические характеристики Pi 4:

  • и т. д.

Ниже тепловое изображение, сделанное с помощью тепловизора Seek. Здесь видны части платы, выделяющие максимум тепла после пяти минут работы без нагрузки:e15caeef0cde78eedf1c84c86aef4f05.jpg CPU/SoC нагревается примерно до 60°C, но металлический корпус хорошо распространяет это тепло по периметру. На инфракрасном изображении тепло от верхней части процессора несколько маскируется отражающей металлической поверхностью. Однако можно заметить яркие белые области в левом нижнем углу. Это схемы питания от входа USB-C. Данная область платы почти всегда сильно нагревается, а компоненты в этой области не отдают тепло как следует, в отличие от процессора в металлическом корпусе. Наконец, это изображение снято без нагрузки. Но если у вас появляется какая-то активность на USB-портах, то чип USB-контроллера (маленькое красное пятно справа) загорается ярким белым и тоже нагревается до 60-70°C. Обновление прошивки для Pi 4 помогает чуть охладить этот чип, но он всё равно сильно нагревается под нагрузкой. Итак, представьте, что вы действительно используете Pi 4 в качестве замены настольного компьютера, по крайней мере, с одним внешним жёстким диском USB 3.0, подключенным WiFi и прокачкой больших объёмов данных, с клавиатурой USB и мышью, несколькими открытыми окнами браузера (средний веб-сайт в наше время нагружает процессор не хуже топовой видеоигры), текстовым редактором и музыкальным плеером. Такой нагрузки достаточно, чтобы процессор начал дросселировать (троттлить) и снижать тактовую частоту менее чем через десять минут, как показало тестирование Джеффа. Почему дросселирование плохо? Две причины. Во-первых, оно не даёт использовать процессор на полной скорости: любые задачи займут больше времени. Во-вторых, это признак того, что отдельные компоненты Pi (обычно только CPU, но могут быть и другие компоненты) нагрелись настолько сильно, что это угрожает внутренним лимитам безопасности. При длительном использовании оборудования на такой температуре неизбежно ускоряется износ комплектующих. Если вы просто читаете Википедию и открываете простые веб-странички, то можете не достичь предела троттлинга. Но просмотр видео, прокрутка более сложных сайтов и переключение приложений довольно быстро доводят процессор до 80°C, особенно если он заперт в пластиковой коробке без вентиляции.c3c7c307b04991e274fae0af1f20303c.png Без какой-либо вентиляции компьютер в корпусе превращается в своего рода маленькую печку. Теплоотвод может немного помочь, но этому теплу некуда идти! Поэтому Джефф Гирлинг решил последовать примеру этого пользователя Reddit и вставить вентилятор в верхнюю крышку. Автор купил вентилятор Pi Fan на Amazon (продаётся комплектами по две или четыре штуки): он удобно ставится сверху над платой и поставляется с соответствующими винтами для монтажа. Вентилятор подключается непосредственно к контактам GPIO Pi и не нуждается в модификациях.c9ac4b832fb20f62bffb9bf938524707.jpg Затем Джефф Гирлинг сделал отверстие в корпусе для вентилятора с помощью кольцевой пилы 1 1/8″. Потом зачищаем отверстие наждачной бумагой (до 600 grit для действительно хорошей отделки), чтобы сгладить разрез после сверления. Вставляем вентилятор, рядом высверливаем четыре отверстия 7/64″ для винтов, подключаем вентилятор к GPIO для питания: пин 4(5 вольт) и пин 6 (земля), см. диаграмму распиновки.be4dbb0d8759cf72f21e010d425e1107.jpg После установки вентилятора автор загрузил Pi, снова запустил stress --cpu 4 и оставил стресс-тест на час. Всё это время температура процессора держалась на уровне 60°C или ниже, что на 20°C ниже точки дросселирования (троттлинга).92ad33ed7f4f77160220b17032c0b338.png Джефф Гирлинг говорит, что запускал кластер Kubernetes с четырьмя Raspberry Pi 4 (подробнее см. в статье про Raspberry Pi Dramble), и со встроенными вентиляторами процессоры на этих платах тоже не показали признаков дросселирования, даже после запуска набора тестов, который нагружает всю систему в течение часа или более. Область вокруг плат немного нагревается (так как вентиляторы перемещают тепло), но это даже хорошо — тепло может рассеиваться в окружающий воздух, а не скапливается у самой платы.57bc19a3f900cefd84f83ec0190a2a9f.jpg<font>Raspberry Pi Dramble</font> Автор говорит, что вентилятор шумит на уровне 50 дБ на расстоянии 30 см, это вполне терпимый звук. При работе вентилятор непрерывно потребляет 80 мА, так что имейте это в виду при подсчёте общего энергопотребления, например, если плата запитывается от солнечной батареи. Радиатор внутри официального корпуса Pi 4 практически не эффективен против троттлинга процессора (и, вероятно, других компонентов, поскольку все они очень сильно нагреваются). Металлические корпусы немного помогают, но по-прежнему предлагают только пассивное рассеивание тепла. По словам Гирлинга, он впервые использовал вентилятор с платой Pi 3 B+ для интенсивных вычислений (например, кластера Kubernetes), но для простых нагрузок её можно было использовать без вентилятора. Четвёртая модель — совсем другое дело. При установке в корпус ей практически постоянно нужен вентилятор, и даже удивительно, что в официальном корпусе изначально не сделано отверстие для лучшей естественной конвекции тепла. Есть и другие варианты. Вместо моддинга официального корпуса можно купить стороннюю модель уже со встроенным вентилятором. Но на самом деле моддинг тут совсем простой: достаточно всего лишь купить вентилятор за четыре доллара и сделать отверстие нужного диаметра. Можно ещё купить кольцевую пилу за семь долларов (которая пригодится в будущем) или просверлить отверстие другим способом. В любом случае, в настольном варианте без вентилятора никак: Raspberry Pi 4 очень сильно греется в пластиковом корпусе.

Нужны ли радиаторы и вентиляторы для охлаждения Raspberry Pi 4

Автор: Mike(admin) от 19-07-2019, 10:15

Каждый раз, когда выпускается новый Raspberry Pi, появляются различные слухи о контроле температуры новой платы. Но на этот раз, похоже, может быть необходимо добавить некоторое пассивное или даже активное охлаждение Raspberry Pi, чтобы предотвратить его термическую деградацию, если этот миникомпьютер находится под большой нагрузкой в течение продолжительных периодов времени. Но попробуем подробнее разобраться в этом вопросе в данном материале.

1563520230_pi1.jpg

Так, наблюдалось значительное повышение температуры, происходящее во время расширенного теста машинного обучения на новой плате сразу после запуска.

1563520304_pi2.jpg

Хотя все еще вполне возможно использовать плату без дополнительного охлаждения, те, кто хочет поместить ее в корпус обнаружит, что требуется активное охлаждение, чтобы избежать термической деградации.

Но можно пойти дальше и провести надлежащее исследование этого вопроса, чтобы попытаться определить, необходимо ли активное охлаждение или может ли большинство людей может «обойтись» только пассивным охлаждением. Поэтому используем связки Python vcgencmd для мониторинга и записи температуры вместе с текущей тактовой частотой процессора в файл.

  #!/usr/bin/env python3    import sys  import os  import time  import vcgencmd as vc    def main():      start_time = time.time()      fb = open("/home/pi/readings.txt","a+")      fb.write("Elapsed Time (s),Temperature (°C),Clock Speed (MHz),Voltage Core (V)")      while True:          clock = int(vc.measure_clock('arm')/1000000)          string = '%.0f,%s,%s,%sn' % ((time.time() - start_time),vc.measure_temp(),clock,vc.measure_volts('core'))          print(string, end='')          fb.write(string)          time.sleep(1)    if __name__ == '__main__':      main()  

Были рассмотрены четыре режима терморегулирования: без охлаждения, только пассивное охлаждение, постоянное активное охлаждение и управляемое активное охлаждение. Однако Raspberry Pi 4 не был помещен внутрь корпуса, вместо этого наблюдались температуры, когда плата находилась на открытом воздухе на лабораторном столе.

1563520317_pi3.jpg

Без охлаждения мы видим температуру в режиме простоя около 61 °C, с максимальной температурой 85 °C во время расширенного тестирования, приводящего к устойчивой термической деградации после того, как температура, сообщаемая процессором, поднимается выше 81 °C. Время вывода увеличивается со временем в среднем 119,1 мс для каждой итерации вывода. Общее время выполнения составило чуть менее 20 минут.

1563520283_pi4.jpg

Только при пассивном охлаждении, при использовании одного радиатора 20 мм Г— 20 мм для процессора, мы видим снижение температуры в режиме простоя на 5 °C, сообщаемое процессором, примерно до 56 °C, с соответствующим падением на 2 °C в максимуме температуры до 83 °С. Кроме того, для достижения максимальной сообщаемой температуры требуется больше времени, и мы видим только спорадическое регулирование в течение некоторого времени, прежде чем устойчивое термическое регулирование наконец будет замечено. Таким образом, в данном случае доступна большая вычислительная мощность, и вывод выполняется примерно на 200 секунд раньше, чем без охлаждения, при этом среднее время вывода падает до 99,4 мс. Общее время выполнения составило примерно 16,5 минут.

1563520305_pi5.jpg

Добавив постоянное активное охлаждение поверх радиатора, подключив контакты заземления и питания 40-миллиметрового бесщеточного вентилятора к GND и + 5V контактам разъема GPIO Raspberry Pi, мы видим значительное снижение температуры, сообщаемой процессором при простое до всего 36 °C, с максимальной температурой при выводе 52 °C.

Термическая деградация не происходит, и вывод выполняется еще на 200 секунд раньше, при этом среднее время вывода снижается до 83,8 мс. Общее время было чуть менее 14 минут. Тем не менее, при таком подходе вентилятор постоянно включен, что является одновременно шумным и энергопотребляющим решением. Мы можем улучшить эту ситуацию с помощью активного управления охлаждением. Здесь мы снова подключаем тот же 40-миллиметровый вентилятор к контактам GND и + 5V разъема GPIO Raspberry Pi, но дополнительно подключаем (синий) провод управления вентилятором к контакту BCM18 на разъеме GPIO.

1563520231_pi6.jpg

Мы используем GPIO 0 для включения вентилятора, когда температура, сообщаемая процессором, равна 75 °C или выше, а затем для выключения вентилятора, когда температура падает до 70 °C или ниже.

  #!/usr/bin/env python3    import sys  import os  import time  import vcgencmd as vc  from gpiozero import OutputDevice    def main():      fan = OutputDevice(18)      while True:          temp = int(vc.measure_temp())          print(temp)          if  temp >= 75:              fan.on()              print("fan.on()")          elif temp <= 70:              fan.off()              print("fan.off()")          time.sleep(1)    if __name__ == '__main__':      main()  

При управляемом охлаждении начальное повышение температуры во время вывода следует по нашей кривой пассивного охлаждения, пока не будет достигнута температура срабатывания 75 °C. Вывод завершается со средним временем 84,1 мс и со временем выполнения 14 минут.

Таким образом, высокая постоянная нагрузка, например, тесты логического вывода для машинного обучения, приведут к тому, что новый Raspberry Pi 4 будет подвергаться тепловой деградации. При больших нагрузках это может значительно увеличить время обработки. Общее время работы сократилось на 20% при наличии пассивного охлаждения и на 30% при использовании активного охлаждения по сравнению с общим временем обработки, которое первоначально наблюдалось при отсутствии охлаждения процессора.

В© digitrode.ru

Версия для печати &nbsp&nbsp&nbspБлагодарим Вас за интерес к информационному проекту digitrode.ru. &nbsp&nbsp&nbspЕсли Вы хотите, чтобы интересные и полезные материалы выходили чаще, и было меньше рекламы, &nbsp&nbsp&nbspВы можее поддержать наш проект, пожертвовав любую сумму на его развитие. —> Вернуться1681—> В 

Категория: Мини-ПК, Статьи

Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь. Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо войти на сайт под своим именем.

Комментарии:

Оставить комментарийИспользуемые источники:

  • https://www.ekzorchik.ru/2017/02/how-to-connect-the-cooler-to-raspberry/
  • https://habr.com/ru/post/460529/
  • http://digitrode.ru/computing-devices/minipc/2178-nuzhny-li-radiatory-i-ventilyatory-dlya-ohlazhdeniya-raspberry-pi-4.html

Рейтинг автора
5
Подборку подготовил
Андрей Ульянов
Наш эксперт
Написано статей
168
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации