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.
Так, наблюдалось значительное повышение температуры, происходящее во время расширенного теста машинного обучения на новой плате сразу после запуска.
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,%s\n' % ((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.
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.
Только при пассивном охлаждении, при использовании одного радиатора 20 мм × 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.
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.
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.
© digitrode.ru