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Ubuntu RaspberryPi のCPU温度を冷却ファン、ヒートシンクの有無で比較検討する

ここではUbuntuの入った「Raspberry Pi 4 Model B」を使って、冷却ファン、ヒートシンクの有無でCPU温度はどれくらい変化するのかを比較検討したので紹介します。

 

この記事を読むことで

CPU温度をグラフ表示するパッケージ

各項目でのCPU温度の比較検証結果

を知ることができるので、Raspberry PiのCPU冷却に何が適しているかを知りたい方は、是非最後までご覧ください!

 

それでは早速始めていきましょう。

 

CPU温度検証条件と準備

CPU温度検証の基本的な環境は以下の通りです。

 

動作環境

マイコン:Raspberry Pi 4 Model B

OS:Ubuntu

周辺温度:室温25℃

接続:Windows 10からSSH

 

季節や室温の変化によって検証結果に差が出る可能性があること、ご容赦ください。

検証時期は2021/5月曇りで室内にて行っています。

 

Raspberry Pi の稼働状況

まずは、Raspberry Piの稼働状況を統一しておきます。

 

稼働状況は

ターミナル1:turtlesim_node(ROS2)

ターミナル2:draw_square(ROS2)

ターミナル3:rqt_graph(ROS2)

ターミナル4:psensor(温度表示)

となっています。

 

ubuntu_psensor_01

 

Raspberry PiのCPU冷却項目

続いて、Raspberry PiのCPUを冷却する項目を紹介します。

 

25mm×25mm冷却ファン

冷却ファンのsmallサイズとして3.3V、5Vと入力を変えて比較・検証します。

ubuntu_psensor_10

 

30mm×30mm冷却ファン

冷却ファンのLargeサイズとして3.3V、5Vと入力を変えて比較・検証します。

ubuntu_psensor_11

 

Raspberry Pi B+用ヒートシンク

手持ち無沙汰になっていた、Raspberry Pi B+用ヒートシンクの有無で比較・検証します。

ヒートシンクの形状はプレート型になります。

ubuntu_psensor_12

 

ヒートシンク+冷却ファン

冷却ファンの上にCPUクーラーを置いて、比較・検証します。

 

Raspberry Piへ温度グラフ化パッケージのインストール

続いて、Raspberry Piに温度表示・グラフ化パッケージをインストールします。

 

ターミナルを開いて

sudo apt install psensor

と入力してpsensorをインストールします。

 

インストールが終わったら、下記のコマンドを実行してみましょう。

psensor

 

すると、Psensor – Tempreature MonitorというGUIウィンドウが開きます。

チェックボックスのON/OFFでグラフの表示/非表示を切り替えることができます。

 

SSHでRaspberry Piへ接続している場合は、XmingなどのGUI表示用アプリケーションを使うのが良いと思います。

 

Raspberry Pi  CPU温度の検証結果

それでは、早速Raspberry Pi CPU温度の検証結果を紹介していきます。

 

ちなみに、Raspberry Piのみ、かつノード実行を何もしていない状況では

temp1:51℃

CPU usage:1%

と高いCPU温度を示しています。

ubuntu_psensor_02

 

また、Raspberry Piのみ、かつ上記の稼働状況(ノード実行時)では

temp1:54℃

CPU usage:16%

とノード実行なしと比べて、より高いCPU温度を示しています。

ubuntu_psensor_03

 

このことを念頭に、各項目でCPU温度がどれくらい変わるのかを確認してみましょう。

 

各項目ごとのCPU温度とグラフ

 

25mm×25mm冷却ファン

まずはSmallサイズの冷却ファン3.3Vでの結果です。

temp1:44℃

CPU usage:13%

とCPU温度がRaspberry Piのみと比べ10℃ほど低くなっていることが分かります。

ubuntu_psensor_04

 

Smallサイズの冷却ファン5Vでの結果です。

temp1:39℃

CPU usage:14%

とCPU温度が3.3Vと比べ5℃ほど低くなっていることが分かります。

ubuntu_psensor_05

 

入力電圧の違いでCPU温度が5℃も差が出ることが分かります。

 

30mm×30mm冷却ファン

続いてLargeサイズの冷却ファン3.3Vでの結果です。

temp1:38℃

CPU usage:11%

ubuntu_psensor_06

CPUクーラーが大きいことから、3.3Vでも効率の良い冷却ができていると言えますね。

 

Largeサイズの冷却ファン5Vでの結果は

temp1:36℃

CPU usage:14%

とCPU温度が一番小さい値を示しました。

ubuntu_psensor_07

ですが、5Vにすると騒音がかなり気になるので、使う場面が限定されてしまうかもしれません。

 

ヒートシンクのみ

Raspberry Piにヒートシンクを取り付けた場合は

temp1:53℃

CPU usage:15%

となり、Raspberry Piのみと比較しても気休め程度しかCPU温度が変わりませんでした。

ubuntu_psensor_08

 

ヒートシンク+冷却ファン大

ヒートシンク+Largeサイズの冷却ファン3.3Vでの結果です。

temp1:38℃

CPU usage:13%

とCPU温度が2番目に低い値となりました。

 

ubuntu_psensor_09

 

Raspberry PiのCPU温度比較・まとめ

上記の検証結果をまとめてRaspberry PiのCPU温度を比較してみましょう。

ubuntu_psensor_13_re

この表・グラフから、Largeサイズの冷却ファンが一番CPU温度を下げることが分かります。

また、ヒートシンクは放熱効果を促進するものであって、CPU温度を下げている訳ではないことも分かります。

 

以上のことから

Raspberry PiのCPU温度を下げるのには、大きい冷却ファンほど効率が良い

と言えるでしょう。

 

サンプル数や、試行回数が少ないデータなので100%正しいとは断言できませが、この比較・検証も参考にしていただければ幸いです。

お疲れ様でした。

ubuntu_psensor_thumbnail
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