【Raspberry Pi4B検証】ヒートシンクは必要か？温度管理の重要性

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 Pi4BのCPU温度を検証します。

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、

次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がクロックダウンして、

パフォーマンスが低下します。

分かりやすいのは、マウスポインタの動作反応が悪くなったり

アプリの動作が遅くなります。

 

②安定性の問題

高温状態になるとシステムが不安定になり、

クラッシュやフリーズが発生しやすくなります。

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プログラムを作ります。

Codeをコピーしてお使いください。

 

【CPU温度計測表示プログラム】

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。

この温度は、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ったり

アプリの起動の反応が極端に遅くなりました。

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なく、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。

 

＜PR：実験に使用したヒートシンク＞

 

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ことが今回の実験で分かりました。

継続して負荷をかける処理をする場合、ヒートシンクの使用はとても重要です。

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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