Защо Raspberry Pi 4 има нужда от вентилатор и как да го поставим

4
1306

Неотдавна Raspberry Pi Foundation представи миникомпютъра Raspberry Pi 4 и заяви, че този едноплатков компютър „осигурява производителност от нивото на персонален компютър за повечето потребители“. Организацията предложи и комплект са сглобяване на десктоп версия на малкия компютър.

Комплектът включва официалния корпус за Raspberry Pi 4 – пластмасова кутийка без вентилация.

Появата на Raspberry Pi 4 с висока производителност и цена едва $35 предизвика голям ентусиазъм сред любителите да сглобяват най-различни компютърни устройства, които отдавна харесват тези едноплаткови миникомпютри. Един от тях е Джеф Гърлинг (Jeff Geerling), който споделя, че отдавна използва „Малината“ в различни проекти още след нейната поява през 2012 година. Той каза, че за редица модели, включително малките Pi Zero и различните версии на A+ изобщо не е необходим радиатор или вентилатор.

Топлинните изображения и измерванията, направени с инфрачервен термометър показват, че най-много топлина излъчва системата върху чипа. И ако има дори и съвсем малко място за естествена конвекция, то Pi може да бъде натоварван с всякакъв софтуер и да не се мисли за температури и нагряване.

Но при Pi 4 ситуацията е съвсем друга. Не стига, че чипът значително се нагрява дори и при най-минимално натоварване, но и другите места на платката се нагряват до такава степен, че е трудно да бъдат докосвани. Това е и разбираемо, като се имат предвид техническите характеристики на Pi 4:

  • 4-ядрения 64-битов процесор Broadcom BCM2711 с четири ARM Cortex-A72 ядра с тактова честота 1,5 GHz
  • 1, 2 или 4 GB оперативна памет
  • Гигабитов Ethernet
  • 802.11ac
  • Bluetooth 5.0
  • Два USB 3.0 и два USB 2.0 порта
  • Поддръжка на два монитора с резолюция до 4К
  • Графика VideoCore VI с поддръжката на OpenGL ES 3.x
  • Хардуерен 4К@60Hz кодек за HEVC
  • Стандартно 3,5 милиметрово аудио гнездо
  • Цената на едноплатковия компютър с 1 GB оперативна памет е $35, с 2 GB RAM – $45 и с 4 GB оперативна памет – $55
  • Устройството ще се продава до 2026 година

По-долу е показано топлинното изображение на платката, заснето с топловизора Seek. Добре се виждат частите на платката, които излъчват най-много топлина след 5 минути работа на празен ход:

Използваната система върху чипа се нагрява до около 60 °C, но металните елементи разпространяват топлината. В това инфрачервено изображение топлината от горната част на процесора донякъде се маскира от отразяващата метална повърхност над нея. Но в левия долен ъгъл се виждат ярки бели области. Това са веригите на захранването, което постъпва от USB Type-C порта. Тази област на платката почти винаги се нагрява много силно, като компонентите около нея не дават възможност топлината да се разсее.

Да подчертаем още веднъж, че инфрачервената снимка е направена на празен ход, без натоварване на чипа. Но ако се появи някаква активност на USB портовете, то чипът на USB контролера (малкото червено петно отдясно) става ярко бяло, което означава, че неговата температура достига 60-70°C. Обновяването на фърмуера на Pi 4 леко намалява температурата на този чип, но той все така продължава да прегрява при натоварване.

Представете си, че използвате Pi 4 като някаква замяна на десктоп компютър и сте му включили един външен USB 3.0 диск, включена Wi-Fi връзка по която се обменят много данни, има USB клавиатура и мишка, а в браузъра са отворени 3-4 раздела (повече няма да може, понеже днешният среден уеб сайт натоварва процесора колкото една от новите игри), текстов редактор и плеър. Това натоварване е достатъчно процесорът да отиде в тротлинг и да започне да сваля своята тактова честота след по-малко от 10 минути. Което всъщност се получава при тестовете на Джеф.

Защо не е добре процесорът да влиза в тротлинг? Причините са две. Първо, по този начин не могат да се използват пълните възможности на чипа и всяка задача и алгоритъм отнемат повече време. Второ, това е явен признак, че отделните компоненти на Pi са се нагрели толкова силно, че това вече е опасно за заложените вътрешни граници на безопасност. При по-продължително използване на чиповете в подобен режим, техните кристали бързо се износват и честотата на която работят сериозно спада.

Ако четете само Уикипедия и отваряте елементарни текстови страници, то може и да не достигнете до тротлинг. Но гледането на видео, скролването на сложните сайтове и превключването между различни приложения бързо довеждат процесора до 80°C и повече, особено ако е затворен в пластмасова кутийка без вентилация.

Модинг на официалния корпус на Pi

Без наличието на вентилация, този миникомпютър се превръща в нещо като печка. Един малък радиатор може малко да помогне, но топлината просто няма къде да се разсее. Ето защо Джеф е решил да последва съветите на този Reddit потребител и да вгради вентилатор в горния панел.

Авторът на този материал купил Pi Fan в Amazon (продават се като комплект от два или четири екземпляра), който много удобно стои точно над процесора на платката и се доставя със съответните болтчета за закрепване и монтаж. Вентилаторът се включва директно към GPIO Pi пиновете и няма нужда от каквито и да било модификации.

След това Джеф направил отвор за вентилатора с помощта на боркорона (да благодарим на Ратнемок) .

След почистването с фина шкурка, вентилаторът може да се постави, като в съответните места с помощта на фина дрелка се пробиват четирите отвора за болтчетата. Вентилаторът се включва към пин 4 (5 V) и пин 6 (земя) на GPIO.

Температурата след поставянето на вентилатора

След поставянето на вентилатора Джеф натоварил Pi със стрес теста stress –cpu 4 с продължителност 1 час. До самия край температурата на процесора остава под 60°C, което е с 20°C по-ниско от точката на тротлинга.

Джеф Гърлинг споделя, че е направил клъстър с четири броя Raspberry Pi 4 (по-подробно е описано в статията Raspberry Pi Dramble), които имат вентилатори. Нито един от тях не е показал признаци на тротлинг, дори и при най-тежките стрес тестове с продължителност над един час. Областта около платките малко се нагрява, понеже вентилаторите преместват топлината, но това е дори добре, понеже е ясно, че по този начин топлината се разсейва в околния въздух и не се натрупва около платката.

Джеф споделя, че шумът на вентилатора е на ниво 30 децибела на разстояние 30 см. Не е малко, но е търпимо. Докато работи, вентилаторът консумира 80 mA ток и това трябва да се има пред вид, ако ще се сглобява портативно устройство.

Pi 4 има нужда от вентилатор

Радиаторът в корпуса на Pi 4 на практика е съвсем неефективен срещу тротлинга на процесора. Излъчваната топлина оказва влияние и на другите компоненти, понеже те също се нагряват твърде много. Металните корпуси донякъде помагат, но предлагат пасивно разсейване на топлината, което не е достатъчно. Според Гърлинг, той за първи път използвал вентилатор за платката Pi 3 B+, която използвал за интензивни изчисления, като например в Kubernetes клъстър, но в ежедневието тя няма нужда от вентилатор. Четвъртият модел е съвсем различен. При поставянето на този едноплатков компютър в малък затворен корпус, той на практика не може без вентилатор и дори е странно, че в продавания от компанията пластмасов корпус не са направени няколко отвора за по-добра конвекция на топлината.

Има и други варианти. Вместо модинг на официално продавания корпус, да се купи друг модел кутия с вече поставен вентилатор. Но описаният дотук модинг е съвсем лесен и опростен: достатъчно е да се купи вентилатор с цена 4 американски долара и да се направят четири отвора с необходимия диаметър. Джеф изглежда се шегува, като казва, че можете да си купите и боркорона с цена 7 долара, която ще ви служи и в бъдеще. Разбира се, отворът за вентилатора може да бъде направен и по друг начин.

Но така или иначе, десктоп вариантът на Raspberry Pi 4 не може без вентилатор. Чипът и останалите компоненти наистина много силно се нагряват.

4
ДОБАВИ КОМЕНТАР

avatar
4 Коментари
0 Отговори на коментарите
4 Последователи
 
Коментарът с най-много реакции
Най-горещият коментар
  Абонирай се  
нови стари оценка
Извести ме за
Радослав
Радослав

Какво ще стане, ако се сложат удължители на портовете, и цялата платка се топне в красив стъклен съд с масло, и светодиодна подсветка??))

koko
koko

Печкаааааааааааа

Ратнемок
Ратнемок

Всъщност това, което е представено като „кръгла пила“ се казва боркорона… Кръглата пила е съвсем съвсем друго нещо.

DragonSlayer
DragonSlayer

Тази статия е с таг „Препоръчано“? 🤔