RaspberryPiの熱対策に冷却ケースを検証。ヒートシンクとファンの効果は

ケースに入れたラズパイと温度センサを配線 電子工作・プログラム勉強中
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Raspberry Pi2を秋月電子で購入して、それから2017年頃からローカル環境でのWEBサーバやファイルサーバとして常時稼働させています。

Pi2と一緒に購入したケースの上蓋はGPIOピンに挿したジャンパー線が干渉して上蓋を外していて、ホコリが気になっています。また、ヒートシンクやファンが付いていない(付けれない)ことからPi2のCPU温度も気になっています。

Raspberry Pi3の話ですが、CPU温度は85℃まで耐えられるそうです。

Raspberry Piの最高温度の設定について – Qiita

現状、Pi2のヒートシンク・ファン無しの環境でCPU温度は45℃前後なので熱対策をしなくても問題なさそうにも思うのですが低いに越したことはないわけで、ヒートシンク+ファン付きケースに交換することにしました。

なので、ケース交換前後で24時間のCPU温度を計測したので、冷却効果を検証レビューします。

要約

・ヒートシンクとファンで-10℃ほど冷却効果あり
・ヒートシンクだけだと熱対策しないのとほぼ同じ

長くなったので記事を分けました。「Miuzeiケースの組み立てはこちら

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Miuzeiケースの冷却効果を検証。CPU温度をグラフで比較

以前のプラケースとヒートシンク・ファン付きMiuzeiケースの冷却効果を検証します。

ラズパイ旧ケース

ラズパイ旧ケース

Miuzeiの冷却ケース

Miuzeiの冷却ケース

ラズパイ2は主にファイルサーバー、WEBサーバーとして稼働しています。基本的に電源を入れてから触れることはなく、操作するときもSSH接続でコマンド実行してます。

なので、動画サイトの視聴などのCPU負荷時の温度については分かりませんが、参考程度に相対的な冷却効果は分かるかと思います。

ラズパイ2で主に稼働してるツール・プログラムなど

  • Apache + PHP + MySQL(ローカルで動作確認するワードプレス用に)
  • ファイルサーバー
  • SERPOSCOPE (キーワードの検索順位の確認。定時0時に実行して処理が完了スマで7時間ほど)
  • ワードプレスのバックアップファイルダウンロードするプログラム(ワードプレスのプラグインで定期的にバックアップを取ったファイルをローカルにダウンロードするプログラム)
  • 温度センサ取得(15分毎に実行。I2Cの温度センサから取得した温度をテキストデータでサーバーにアップロードする)

時々ファイルサーバーにアクセスしてますが、全体としてそんなにCPU負荷は掛かってないと思います。

CPU温度は15分間隔でログを取ります。

今まで使用していたプラケースを「(旧)プラケース」として購入したケースを「(新)Miuzeiケース」と表記したます。

「旧」プラケースの24時間CPU温度(ヒートシンク無し・ファン無し)

旧ケースはGPIOピンから温度センサへの接続の関係で、干渉する上蓋を外していますがヒートシンクとファンは一切ありません。冷却対策をしないままラズベリーパイ2を稼働しているのと同じです。

プラケースでのラズパイ2CPU温度

プラケースでのラズパイ2CPU温度

計測日時:7/24 23:01 〜 7/25 23:01(15分間隔)

  • 最高CPU温度 51.4 ℃
  • 最低CPU温度 42.2 ℃
  • 平均CPU温度 45.4 ℃

平均45.4℃で40℃以上になってます。窓用エアコン未使用の時間帯は室温も高くなるせいか50℃を超える時もあります。

(新)Miuzeiケースの24時間CPU温度(ヒートシンク有り・ファン有り)

ラズベリーパイ2のCPU・LAN・メモリチップにヒートシンクを装着してファンを回しています。ファンは3.3Vで動作。

Miuzeiケースのラズパイ2CPU温度(ヒートシンク+冷却ファン)

Miuzeiケースのラズパイ2CPU温度(ヒートシンク+冷却ファン)

計測日時:7/26 0:01 〜 7/27 0:01(15分間隔)

  • 最高CPU温度 41.7 ℃
  • 最低CPU温度 33.1 ℃
  • 平均CPU温度 36.8 ℃

ヒートシンク・ファン無しと比べて約9℃~10℃ほど下がっています。室温が35℃超える時間もありますが、それでも最高温度が41.7℃です。

「ヒートシンク+ファン」有りはかなり効果ありといえます。

(新)Miuzeiケースの24時間CPU温度(ヒートシンク有り・ファンOFF)

ヒートシンクのみの冷却効果が気になるので、ファンの電源を外して計測です。

Miuzeiケースのラズパイ2CPU温度(ヒートシンク)

Miuzeiケースのラズパイ2CPU温度(ヒートシンク)

計測日時:7/27 01:16 〜 7/28 0:46(15分間隔)
(冷却ファンON:7/28 0:50〜)

ヒートシンクのみのCPU温度

  • 最高CPU温度 50.8 ℃
  • 最低CPU温度 44.4 ℃
  • 平均CPU温度 47.0 ℃

厳密に24時間の計測ではないですが、ヒートシンクのみだとCPU温度が熱対策してないプラケースと同じぐらいなのが分かると思います。

縦の赤ライン以降は、冷却ファンのジャンパー線を挿して作動させてます(3.3V)。

CPU温度の下がり具合からヒートシンクの効果がありそうですが、冷却ファンのみの検証はしてないのでなんとも・・・

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ラズベリーパイに「ヒートシンク + 冷却ファン」装着は効果あり

ラズパイ2のCPU温度検証で「ヒートシンク+ファン」無しと比べるとかなり効果出ています。温度差にして9℃~10℃です。

(旧)プラケースと(新)Miuzeiケース(ヒートシンク+冷却ファン)の温度をグラフにまとめてます。

※(新)Miuzeiケース(ヒートシンク)は後で思いつきで検証したので、各データを一緒にしたグラフはありません。熱対策なしの(旧)プラケースとCPU温度が近いので、そちらを見てくれたらいいと思います。

プラケースとMiuzeiケースのCPU温度比較

プラケースとMiuzeiケースのCPU温度比較

(旧)プラケースと(新)Miuzeiケースの測定日が違うので0時~23時で合わせています。同じ時間帯でも室温が違いますが、それでもMiuzeiケースのほうが冷えています。

今回検証した結果から分かるように、ラズベリーパイにヒートシンク+ファンを付けるのは正解でした。

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