Raspberry Piにヒートシンクは必要か？温度管理の重要性を探る

Raspberry Piにヒートシンクは必要か？温度管理の重要性を探る

Raspberry Piは、小さなサイズで

ありながら高性能の機能を持っています。

高負荷のタスクを実行する場合、

動画録画、エンコード処理、

ゲームのエミュレーション、機械学習など、

CPUやGPUに負荷のかかる

アプリケーションを実行する場合、

システムは高い処理能力を必要とします。

 

しかし、これらの高負荷タスクを長時間実行すると、

Raspberry Piの温度は上昇し始めます。

この問題を解決するために

ヒートシンクを検討することがありますが、

果たしてそれは必要なのでしょうか？

 

この記事では、Raspberry Piの

ヒートシンクに焦点を当て、

その必要性とメリットについて探求します。

 

ヒートシンクは本当に必要なのか、

疑問を持っている方に向けて解明していきます。

 

温度上昇の問題

Raspberry Piの温度が上昇すると、

いくつかの問題が発生します。

 

①パフォーマンスの低下

高温状態では、CPUやGPUが

クロックダウンすることがあり、

パフォーマンスが低下する

可能性があります。

これは特に長時間の高負荷タスクで

顕著です。

 

②安定性の問題

高温状態では、

システムが不安定になりやすく、

クラッシュやフリーズが

発生することがあります。

③ハードウェアの寿命低下

長時間の高温状態は、

Raspberry Piに負担をかけ、

ハードウェアの寿命を

縮めていきます。

 

CPU温度を計測

ここでの実験条件は

・Raspberry Pi 4Bを使用

・外気温度：２８度

この条件で計測しています。

 

CPU温度を計測するため、

CPU温度を１秒間隔で表示させる

コードを書いています。

Codeをコピーしてお使いください。

import time

def get_cpu_temperature():
    # 温度情報をファイルから読み取る
    with open('/sys/class/thermal/thermal_zone0/temp', 'r') as file:
        temperature = float(file.read()) / 1000.0  # ミリセルシウスからセルシウスに変換
    return temperature

def save_to_file(data, filename='cpu_temperature_log.csv'):
    with open(filename, 'a') as file:
        file.write(data + '\n')

if __name__ == "__main__":
    try:
        while True:
            # 現在時刻を取得
            current_time = time.strftime("%H:%M:%S")
            cpu_temperature = get_cpu_temperature()
            
            # データを文字列に整形
            data_to_save = f"{current_time}, {cpu_temperature:.2f}"
            
            # データをファイルに追加保存
            save_to_file(data_to_save)

            print(f"{current_time} - CPU温度: {cpu_temperature:.2f} ℃")

            time.sleep(60)  # 60秒ごとにデータを更新
    except KeyboardInterrupt:
        print("プログラムを終了します。")

 

ヒートシンクを使用しない場合

ヒートシンクをつけない状態で

温度変化を見てみます。

 

ラズパイを起動した状態の温度

４０度～４９度を維持しています。

問題ありません。

openCVを使いwebカメラで常時録画

openCVを使いwebカメラで常時録画すると

どのように温度変化するかを見てみます。

温度は徐々に上昇していきます。

５分を超えてくると

７０度を超える結果になりました。

７０度を超えてくると、マウスカーソル動作が遅くなりました。

高負荷をかけた状態では、動作が不安定になることがわかります。

 

ヒートシンクを使用した場合

ヒートシンクをつけた状態で

温度変化を見てみます。

 

ラズパイを起動した状態の温度

４０度～４９度を維持しています。

ヒートシンクをつけても変化ありません。

openCVを使いwebカメラで常時録画

openCVを使いwebカメラで常時録画すると

どのように温度変化するかを見てみます。

 

温度は徐々に上昇していきます。

５分を超えても

ヒートシンクをつけた状態では

６５度付近でそれ以上の温度上昇はありません。

マウスカーソル動作など問題なく動作して

正常に動作しています。

冷却ファン

冷却ファンをつけることによって

さらに安静性が保たれます。

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ヒートシンクの役割

ヒートシンクは、これらの問題を軽減する役割を果たします。

ヒートシンクは熱を均等に分散し、周囲の空気に熱を放散することで、

CPUの温度を下げます。

これにより、Raspberry Piのパフォーマンスを維持し、安定性を向上させます。

また、ハードウェアの寿命を延ばすのに役立ちます。

 

 

ヒートシンクの選択と取り付け

適切なヒートシンクを選び、

正しく取り付けることが重要です。

ヒートシンクの選択には、

Raspberry Piのモデルや使用用途、

周囲の環境などを考慮する

必要があります。

 

取り付けは通常、

ヒートシンクをCPUやGPUに

貼り付けるタイプが多く出回っています

ヒートシンクは、上の写真のように

４ケ所に取り付けることが

推奨されています。

 

まとめ

高負荷を与えた時の温度上昇は、

Raspberry Piの性能と安定性に影響を与える可能性があるため、

ヒートシンクの使用は重要です。

ヒートシンクを使用することで、システムの温度を適切に管理し、

高負荷のタスクを長時間実行する際に安定性を確保できます。

ヒートシンクは、Raspberry Piの性能を最大限に引き出し、

ハードウェアの寿命を延ばすため重要な役割があります。

 

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