понедельник, 25 марта 2013 г.

Малиновый звон: корпус и активное охлаждение

Никогда не беспокой другого тем, что ты можешь сделать сам.

Лев Толстой.


Пассивное охлаждение — это, конечно, хорошо и, в принципе, достаточно для такой вещицы как Raspberry Pi. Однако, плата нуждается в защите от статики, грязи, пыли, да и вообще использовать компьютер в виде платы неудобно: она неустойчива, хрупка и её не за что брать руками. Таким образом, необходимость соорудить корпус для малинки назревает сразу с момента её приобретения. Готовые корпуса симпатичного вида за цену в 7 — 15 $ можно спокойно заказывать и покупать в интернете. Но это не путь джедая, верно?


Корпусов на рынке — тьма тьмущая. В большинстве — пластиковые. Хотя попадались из картона, дерева. В основном, они глухие и представляют собой коробочки с пазами под разъёмы. Причём, доступ к GPIO там вообще порой не предусмотрен. Не то, что надо, однозначно.









Я же искал что-либо, что можно сделать своими руками и наткнулся вот на такой:



Отличный вариант. Прост в изготовлении, не закрытый наглухо, прозрачный и симпатичный. Автор даже любезно снял ролик по его изготовлению.


Но меня также заботили вопросы охлаждения малинки. Я считаю, что охлаждения много не бывает. Выбранный корпус, несмотря на свою открытость по бокам и с торцов, создаёт некоторый заслон для воздухообмена, что негативно сказывается на охлаждении платы. Конечно, он совсем мизерный, но тем не менее мне хотелось внести усовершенствования в конструкцию корпуса, чтобы устранить возможность любого перегрева. Поэтому в верхней части корпуса я предусмотрел отверстие для охлаждения платы кулером.
И вот, немного повозивши ручкой на листке набросал примерно такую схему:



В изначальной задумке, отверстие предполагалось сделать квадратным, поскольку я понятия не имел какой кулер у меня будет трудиться сверху, да и инструментов сделать круглое под рукой не было. В остальном, все заявленное на чертёжике соответствует тому, что получилось. Итак, по порядку.
1. Основные детали корпуса — верхняя и нижняя планки. Планки должны быть достаточно жесткими и прочными, в то же время простыми в обработке (потому как содержат много отверстий). Отличный вариант — оргстекло, или плексиглас. Он достаточно вязкий и вполне подходит для изготовления корпуса. В видео выше чувак брал достаточно толстый кусок плекса (ок. 6-7 мм), но это перебор, на мой взгляд. Хватит и 3 - 5 мм. Несмотря на свою вязкость, плекс всё же легко сломать при неправильной обработке, поэтому для выпиливания планок я использовал ножовку по металлу с мелким зубом. Можно использовать лобзик. Электролобзики и электропилы использовать не советую, т.к. при трении они плавят плекс и стружка может наплавляться к изготавливаемым деталям. Ещё один бич оргстекла — его дороговизна. Продается оно, как правило, крупными листами с ценой over 1000 за м². Нам такой плекс ни к чему, поэтому берём какой-нибудь огрызок от старой столешницы или информационного щита. Бывший в употреблении плекс, обычно, весь пошарпанный и исцарапанный, поэтому для достижения определенной прозрачности его нужно долго и упорно полировать. Пожалуй, это самый трудозатратный процесс. Полировка проходит в три этапа: грубое ошкуривание, прохождение мелкой шкуркой, полировка. Для полировки можно использовать пасту ГОИ — это такая субстанция зелёного или грязно-зелёного цвета, продаётся с незапамятных времён в хозяйственных магазинах и военторгах (та самая, которой солдаты бляшки натирают).



Сразу скажу, что полировать придётся очень долго, но эффект получается заметный. Лучше всего делать это куском войлока. Снизу на картинке разница видна невооруженным глазом.



2. Чем скрепить планки? Ответ — обычными болтами. Берём 4 болта на 0,6 в диаметре и гайки к ним. Поскольку шляпка болта ровная, из них выйдут отличные ножки. Чтобы всё смотрелось аккуратно на болты можно насадить кусочки металлической трубки. Резьба скрыта и стоечки смотрятся более цельно.
3. Собственно, главный виновник всех отверстий на верхней планке — вентилятор. Какой взять? Помним, что с GPIO можно снять питание в 5V, поэтому ищем как раз такой. Однако, многие кулеры на 12 V также заводятся. Я снял старый кулер с видеокарты, всё прекрасно завелось. Главная тонкость — правильное соединение к GPIO. По ссылке есть схема распиновки. Для кулера нужно питание посадить на крайний правый верхний контакт (красный проводок у вентилятора),а землю — на GND (два контакта ниже, проводок чёрный). Вот сюда:



Очень важно тут не перепутать, потому что никакой электрозащиты от замыканий и пр. человеческого фактора плата не имеет.Кулер работает:



После установки кулера и сборки корпуса, наша "защита" с активным охлаждением завершена. Теперь плату можно безболезненно брать в руки, ставить на любую удобную поверхность и совсем не беспокоиться об охлаждении.











Плата к корпусу в моём случае крепится с помощью пластикового уголка, который посажен на клей к нижней планке (плата просто плотно в него входит и не фиксируется намертво — при необходимости её можно достать). К сожалению, я немного переборщил с суперклеем, который быстро засох, поэтому вид с креплением платы к корпусу приводить не буду, не очень эстетично вышло :)
Осталось оценить полезность труда — замерить температуру CPU и сравнить с результатами пассивного охлаждения. Схема опытов та же: постепенно разгоняя плату до 1 ГГц, замеряем температуру в CPU в трех режимах, считаем среднее арифметическое и выводим в таблицу.
Получаем вот такие заметные результаты (в скобках курсивом я обозначил результаты старых замеров, для сравнения).

1. 700 MHZ

Консоль Иксы Иксы + приложения
34,9°С (37,2°С) 34,9°С (39,0°С) 36,3°C (42,0°С)

2. 800 MHZ

Консоль Иксы Иксы + приложения
34,9°С (38,1°С) 34,9°С (40,0°С) 36,3°C (44,5°С)

3. 900 MHZ

Консоль Иксы Иксы + приложения
34,9°С (39,5°С) 35,6°С (41,7°С) 38,1°С (45,6°С)

4. 950 MHZ

Консоль Иксы Иксы + приложения
35,6°С (41,2°С) 36,3°С (42,8°С) 40,5°С (45,6°С)

5. 1000 MHZ

Консоль Иксы Иксы + приложения
36,3°С (41,7°С) 36,3°С (43,9°С) 42,7°С (53°С)


Разница очень заметна. Активное охлаждение препятствует перегреву CPU гораздо лучше пассивного. Конечно, использовать Raspberry Pi можно вообще безо всякого охлаждения и даже без потери гарантии при разгоне и нагреве CPU до 80°С,но главное тут — фан от процесса, процесса творческого и немного исследовательского. И пока что я полностью удовлетворён результатом. Думаю, это только первые приготовления маленькой платы к её большому пути.

10 комментариев:

  1. А у Вас кулер установлен сверху корпуса, да? А не мешает? Прост я пару-тройку кулеров так загубил - чуть зацепил за крыльчатку и лопасти в разные стороны:)
    И он дует наружу или на радиаторы?
    А без радиаторов, только кулер, не пробовали?

    ОтветитьУдалить
    Ответы
    1. Кулер наружу, да. Насчет цепляет — да, есть такой риск. Но так проще его прикрепить, поэтому вероятностью его зацепить я пренебрег. Дует внутрь, на радиаторы. Без радиаторов не пробовал. Но думаю, что и без них будет неплохо охлаждать )

      Удалить
  2. одно плохо при завершении работы кулер веравно маслает,может кто знает к каким контактам подключится чтоб при завершении работы кулер останавливался

    ОтветитьУдалить
    Ответы
    1. Я думаю так просто не выйдет никуда подключить. Как вариант подключить кулер ч\з ключ, например на паре транзюков, и управлять им ч\з один из выводов GPIO - при включении выставлять на нем "1" - кулер работает, выключил малинку - на GPIO "0" - остановился

      Удалить
  3. Добрый вечер. А куда бы вы порекомендовали цеплять контроль скорости кулера (желтый или синий провод)?
    Также есть мысли повесить на RPI датчики температуры и углекислого газа. Как по вашему мнению лучше это сделать? Через Arduino или напрямую?

    ОтветитьУдалить
    Ответы
    1. Ну с ds1820 можно работать и с малинки, i2c там есть, а газовые датчики обычно же аналоговые, поэтому надо ацп. Я бы датчики повесил на atmeg-у мелкую какую нибыдь, вроде Attiny13, ну или arduino, и слал бы данные на малинку.
      А контроллер скорости, по моему, лишнее усложнение.

      Удалить
  4. Ответы
    1. Кулер был свинчен со старой видеокарты

      Удалить
    2. Я читал что подключать куллер напрямую к gpio , то raspi сгорит!?!? Рискуешь)

      Удалить
    3. Чушь какая-то. Ссылку на чтиво в студию!

      Удалить