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2019年12月 2日 (月)

RaspberryPi 4の発熱問題 ホントところは?

ちょっとkernelビルドする必要があったため、こんなヒートシンクを付けました。
CPU負荷95%を30分くらい続けているとき、別窓からコマンドで温度を見たところ52℃くらいでした。

Pi4_tower0

その時のサーモグラフィでみると。。。

 

Pi4_tower2

こんな感じ。

テープでヒートシンクが倒れないように固定しています。基板上の電源部が一番熱い。それでも50℃を切っています。

USB-HUBやイーサネットのICも40℃台で平気です。

 

20191201-102053

kernelをビルドしているときのTOPコマンド表示。ほぼ95%くらいを持続していました。瞬間、瞬間で変動しているのですが、100%には張り付かないみたいです。CPUクロックは1500MHzで一定。サーマルスロットリングは起きていないようでした。

 

つまり、

大きなヒートシンクさえつければ自然空冷でも平気そうです。

※GPUをフルに稼働させると、この程度では済まない可能性もあります。

 

 

 

 

ではでは、

 

ヒートシンクなし で音楽再生してみるとどうなのでしょうか?

Pi4_tower3

Volumio2最新版。42℃くらいを表示しています。

実はPi4のCPUのような光沢のある金属の表面はサーモグラフィでは正しく表示できません。

※何もしないと上の画像のUSB/EthernetコネクタやWIFIのカバー部のように温度をまともに拾えません。

という訳で、一応、非光沢にするため灰色の放熱グリスを表面に塗っていたのですが、、、

 

実際のCPU温度をコマンドで表示してみてみると。

Volumio_pi4

見えますかね? なんと60℃を超えてます。

ジャンクション温度とパッケージ表面で温度差はあるとは思います。でも金属パッケージですので、せいぜい5度くらいの差と思われます。

ということで20℃ちかく違う表示になっていたわけです。サーモグラフィは鏡面金属に関しては信用できませんね。※黒体輻射用テープを貼ると良い。

そのまま再生を続けて4時間くらいOSがフリーズしてしまうことはありませんでした。ですが、今、部屋の気温が低いだけかもしれませんので、ちょっと不安が残りますね。再生中のCPU負荷は0.2%くらいです。つまり、ほぼアイドリング状態。

 

とりあえず、CPUにヒートシンクは付けておくべきです。

よくアマゾンで見かけるPi2、Pi3用のCPUと同サイズで高さが5~6mm程度しかないものでは、まだ不安です。※風を当てれば放熱量は増えます。

こんな小さなヒートシンクでは。。。

 

 

 

https://pc.watch.impress.co.jp/img/pcw/docs/1044/829/html/06.jpg.html

こちらはTinkerboardの純正ヒートシンク。このくらいのサイズなら少し安心できますね。

 

連続してCPU負荷が高いことをするなら、ヒートシンクに風を当てましょう。

  

こんな扇風機な許せる???(冗談です)

 

 

 

 

本日の結論

動作限界は85℃で、サーマルスロットリングは標準では80℃で効きはじめる。安定性を求めるなら70℃程度を上限にしておきたい。

ケースオープン+ヒートシンクなし、アイドリング状態という条件でも60℃に達するため、ケースの蓋を閉めるならPi4のCPUにヒートシンクは必要。

 

ファームウェアを更新して熱対策ができるらしいので、続報をおまちください。

 

 

 

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コメント

ハハハ こういうの夏にファンが回らなくなったノートPCでやってました。
USB扇風機で冷やすとなかなか効きますが、キーボード外してるんで打ちにくくて、
とうとう新品PCを買ってしまいましたが。

替えのファンはあるけど、ノートPCは中を開けるとゴミが飛び散るんで、なかなか決心できません。

ラズパイもハイパフォーマンスモデルとか、どこへ向かってるんでしょう。

天 婦羅夫さん

PCでファンが回らないとさすがにダメでしょうね。。

ラズベリーパイが処理速度を上げてきているのは、そういう要求があるからだとは思うのですが、どこで使うのかよく分りませんね。

産業用途が増えてきているというのをどこかで見ました。
4K対応はデジタルサイネージかな??

当初の教育目的とは方向性が変わってきていると感じますね。

基礎教育用やセンサー監視等のIOT用途ですと、よりコストが安く手軽なArduino系に押されてる印象があります。

そうなるとPC用OSが使える利点を生かして軽めサーバ等、PCとIOT機器の中間用途の需要が増してきてるのかもしれませんね。
おなじ教育用の用途でも、より高度な事をする用途に使われているというか。
結果として処理速度をあげるPi4のような方向になるのかもしれません。

私も昔はPICを使っていた用途にはArduinoNanoに切り替えるようになってきました。
導入にライターが要いらない、大きめのPIC程度の実装面積、300円程度の値段(AliExpless)、というのはありがたいです。

降霜さん

教育目的というのは、曖昧すぎる表現でした。たしか、貧困層の子供でもパソコンの使い方が学べることを目指していたかと思います。NTSC/PALコンポジット出力で旧式TVに繋げて画面が出せるという部分にも表れてますね。

現代のリッチなGUIで、パソコンにできることの殆どをラズパイ1枚で学ぶことが可能です。その気になれば、Arduinoのプログラム開発もラズパイ上でできるかも。
Scratch、Python、processing 、Node-RED、OpenCV、TensorFlow AI、LibreOffice、Mathematicaなどなど、コンピューターの授業には事欠かないですね。

日本の小中学校のコンピュータの授業では画像・動画編集、アニメーション作成、Word、Excel、htmlあたりで、プログラミング習得をメインにしていない様子ですが、似たことはラズパイでも可能と思われます。

PICやAVR、ARM、Arduinoなどのマイクロプロセッサー系電子工作は、パソコンが普通に使えるようになった後の話で、完全にプログラミングの領域です。そういう意味で、より上級者向けともいえますね。

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