Raspberry Pi 4 เป็นการอัพเกรดที่ไม่อาจปฏิเสธได้เมื่อเทียบกับคอมพิวเตอร์ Raspberry Pi รุ่นก่อนในด้านประสิทธิภาพ แต่ประสิทธิภาพต้องเสียค่าใช้จ่าย: ดึงพลังงานที่เพิ่มขึ้น ดังนั้นจึงเพิ่มการสร้างความร้อนจาก BCM2711B0 SoC ที่เป็นหัวใจสำคัญ หากไม่มีการระบายความร้อนหลังการขายบางรูปแบบ การควบคุมปริมาณความร้อนจะเกิดขึ้นภายในเวลาเพียงสามนาทีครึ่ง
โชคดีที่ชุมชน Raspberry Pi พร้อมแล้วกับโซลูชันต่างๆ เช่น Pimoroni Fan Shim หรือฮีทซิงค์แบบพาสซีฟทั้งหมด ซึ่งทั้งคู่เข้ากันได้กับการออกแบบเคสแบบเลเยอร์ Pibow ล่าสุดของ บริษัท และมีระยะห่างเพียงพอเพื่อรองรับการใช้งานฮาร์ดแวร์ส่วนใหญ่ที่ต่อที่ด้านบน (HAT) ส่วนเสริม แล้วก็มี Ice Tower ซึ่งออกแบบโดย 52Pi และขายผ่าน Seeed Studio ซึ่งก็คือ… เอาละ เราจะไปถึงจุดนั้น
ฝึกความร้อน
สำหรับผู้ใช้หลายคน Raspberry Pi 4 ทำงานได้ดีโดยไม่ต้องระบายความร้อนเพิ่มเติม ปัญหาเกิดขึ้นเมื่อคุณใช้งานภาระงานที่ตรึง CPU และ/หรือ GPU ไว้นานกว่าสามนาทีครึ่ง หลังจากระยะเวลาดังกล่าว SoC ได้มาถึงอุณหภูมิการทำงานสูงสุดที่ 80 องศาเซลเซียส – จากนั้นจะลดความเร็วนาฬิกาลงเป็น 1GHz โดยอัตโนมัติจากสต็อก 1.5GHz หากภาระงานยังคงดำเนินต่อไป SoC จะยังคงเด้งไปมาระหว่างการทำงานเต็มความเร็วและความเร็วที่ลดลง จนกว่าจะมีโอกาสเย็นลง
เพื่อให้ได้ประสิทธิภาพสูงสุดอย่างยั่งยืน ต้องรักษาอุณหภูมิของ SoC ให้ต่ำกว่า 80 องศาเซลเซียส มีหลายวิธีในการบรรลุเป้าหมายนี้ – หากคุณไม่คำนึงถึงการจุ่มลงในน้ำมันแร่หรือเติมไนโตรเจนเหลวด้านบน: การพาความร้อนแบบบังคับ เช่นเดียวกับ Pimoroni Fan Shim หรือพื้นที่ผิวที่เพิ่มขึ้น เช่นเดียวกับ Pimoroni Heatsink มีตัวเลือกนิวเคลียร์: รวมทั้งสองอย่างเข้าด้วยกัน
หอน้ำแข็ง Cometh
52Pi Ice Tower ได้รับแรงบันดาลใจจากชุดฮีทซิงค์และพัดลม (HSF) แบบทาวเวอร์กองเดียวซึ่งครองตลาดพีซีเดสก์ท็อป เมื่อแกะออกจากกล่อง – ซึ่งประกอบด้วยแผ่นวัสดุเชื่อมต่อในการระบายความร้อน (TIM) จำนวน 3 แผ่น ในกรณีที่คุณจำเป็นต้องถอดและใส่กลับเข้าไปใหม่ในอนาคต ตัวยึดและอุปกรณ์เสริมสำหรับ Raspberry Pi 4 และ Raspberry Pi 3 รุ่น B/ รุ่น B+ ไขควงขนาดเล็ก และคู่มือเล่มเล็กแต่มีสีสัน เมื่อเทียบกับแรงบันดาลใจของเดสก์ท็อป ถือว่าเล็กมาก
เมื่อติดตั้งบน Raspberry Pi แล้ว Ice Tower ก็ดูใหญ่โต Ice Tower ตั้งตระหง่านอย่างภาคภูมิใจในบอร์ดไม่น้อยกว่า 60 มม. รวมถึงท่อความร้อนทองแดงขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 6 มม. ที่โค้งงอเป็นรูปตัว U เพื่อลอดผ่านแผงฮีทซิงค์อะลูมิเนียม 26-fin ที่สั่นคลอน แม้ว่าครีบจะสั่นเล็กน้อยก็ตาม พอดีกับแรงเสียดทานที่เรียบง่าย ที่ฐานของ U คือบล็อกอะลูมิเนียมซึ่งทำหน้าที่เป็นแผ่นสัมผัสสำหรับ SoC ซึ่งออกแบบมาให้ระบายความร้อนด้วยท่อระบายความร้อนที่สัมผัสโดยตรงตรงกลาง ด้านหน้าเป็นพัดลมขนาด 40 มม. ทำจากพลาสติกใส ติดตั้งไฟ LED สีฟ้าสว่างด้วยเหตุบางอย่าง
การติดตั้งนั้นค่อนข้างตรงไปตรงมา: ฐานยึดแบบสองชิ้นติดกับฐานของฮีทซิงค์ด้วยสกรูคู่หนึ่ง จากนั้นจึงยึดเสาสำหรับติดตั้งสี่เสาเข้ากับ Raspberry Pi จากนั้นฮีทซิงค์และโครงยึดจะถูกวางลงบนเสาเหล่านี้และยึดด้วยน็อตขนาดเล็กสี่ตัว ก่อนที่สายไฟสองเส้นสำหรับพัดลม – 5V และกราวด์ – จะเชื่อมต่อกับพอร์ต GPIO ของ Raspberry Pi สำหรับผู้ที่ต้องการใช้ HAT Ice Tower ไม่ใช่ตัวเลือกที่ง่าย: แม้ว่าคุณจะต้องการใช้สายเคเบิลเพื่อย้าย HAT ทางกายภาพให้พ้นทางของ Ice Tower ที่สูงตลกขบขันก็ตาม สายไฟจะได้รับ เว้นแต่ว่าคุณยินดีที่จะประกบด้วยตนเอง
การแสดงนอกกรอบ
หากคุณปฏิบัติตามคำแนะนำในจดหมาย Ice Tower จะใช้พัดลมจากแหล่งจ่ายไฟ 5V ของ Raspberry Pi ผ่านส่วนหัว GPIO ไม่มีการควบคุมซอฟต์แวร์ ไม่เหมือนกับ Pimoroni Fan Shim: พัดลมของ Ice Tower จะทำงานตราบเท่าที่ Raspberry Pi มีกำลังไฟ และไฟ LED สีฟ้าที่สว่างอย่างน่าประหลาดใจก็เช่นกัน พัดลมได้รับการกำหนดค่าตามปกติสำหรับเครื่องทำความเย็นแบบทาวเวอร์เพื่อดันอากาศผ่านช่องครีบ และสามารถได้ยินได้ชัดเจนในการใช้งาน
ในอุณหภูมิแวดล้อม 28 องศาเซลเซียส ซึ่งร้อนกว่าการทดสอบ Raspberry Pi 4 รุ่นแรกเกือบสี่องศาโดยไม่ต้องระบายความร้อนเพิ่มเติม Ice Tower ไม่มีปัญหาในการทำให้ SoC เย็นลง: แม้จะถึงจุดสิ้นสุดของการวิ่งก็ตาม อุณหภูมิ SoC – วัดโดยใช้เซ็นเซอร์ภายใน – สูงกว่า 46 องศาเซลเซียส ผลลัพธ์ที่ได้นั้นดีกว่าการจัดการโดย Pimoroni Fan Shim ซึ่งมีอุณหภูมิสูงสุดต่ำกว่า 55 องศาเซลเซียสในการทดสอบเดียวกัน อย่างไรก็ตาม ไฟ LED ในพัดลมช่วยเพิ่มการดึงพลังงานของ Ice Tower: พัดลมดึงประมาณ 0.7W เมื่อเทียบกับ 0.6W ของ Fan Shim ซึ่งมีไฟ LED RGB ที่ผู้ใช้ตั้งโปรแกรมได้เพียงตัวเดียว
การดู Raspberry Pi 4 กับ Ice Tower ที่ติดตั้งใต้กล้องถ่ายภาพความร้อน แสดงให้เห็นถึงความแตกต่างอย่างมากกับ Raspberry Pi รุ่นเดียวกันโดยไม่ต้องระบายความร้อนหลังการขาย กระดานทั้งหมด — ส่วนที่มองเห็นได้ภายใต้ฮีทซิงค์ขนาดใหญ่ — เย็นกว่าอย่างเห็นได้ชัด แม้ว่ากระแสลมจะไหลผ่านช่องครีบและไม่เคยไปถึง PCB ข้อความนั้นชัดเจน: ทำให้ SoC เย็นลง ซึ่งเป็นแหล่งความร้อนที่ใหญ่ที่สุดเพียงแหล่งเดียวบนบอร์ด และคุณกำลังทำให้ Raspberry Pi เย็นลงทั้งหมด
เสียงของความเงียบ
แม้ว่าพัดลมของ Ice Tower จะไม่ดังมาก แต่ก็อาจทำให้ระคายเคืองเล็กน้อย มีวิธีแก้ไขด่วน: ย้ายสายไฟสีแดงจากพิน 5V บนส่วนหัว GPIO ของ Raspberry Pi ไปยังพิน 3V3 แทน การทำเช่นนี้จะลดทั้งความเร็วของพัดลม เสียงรบกวน และความสว่างของไฟ LED โดยทำให้อากาศไหลผ่านกองฮีทซิงค์น้อยลง
ที่ 3.3V Ice Tower ยังคงรองรับเวิร์กโหลดการทดสอบ CPU และ GPU ที่เข้มข้นเป็นเวลา 10 นาที แม้ว่าอุณหภูมิจะสูงกว่าเมื่อพัดลมทำงานด้วยความเร็วเต็มที่อย่างไม่น่าแปลกใจ แต่ก็ไม่เคยสูงกว่า 50 องศาเซลเซียสเลย ซึ่งต่ำกว่าจุดเค้นของ SoC
สำหรับผู้ที่กระหายความเงียบอย่างแท้จริง มีตัวเลือกอื่น: ถอดพัดลมออกทั้งหมด มันถูกยึดไว้บนฮีทซิงค์ของ Ice Tower ด้วยสกรูขนาดเล็กสี่ตัว และสามารถถอดออกได้อย่างรวดเร็ว โดยเหลือเพียงจุดยึดชุดหนึ่งซึ่งน่าภาคภูมิใจในกองครีบที่เหมาะสม
การหลีกเลี่ยงการควบคุมปริมาณในขณะที่ระบายความร้อนโดยสิ้นเชิงไม่ใช่เรื่องง่าย: Pimoroni Heatsink ไม่สามารถจัดการได้ แม้ว่าจะพยายามอย่างกล้าหาญก็ตาม โดยการบันทึกคันเร่งครั้งแรกนั้นบันทึกไว้ที่เวลาโหลดต่อเนื่องประมาณแปดนาทีครึ่ง หอน้ำแข็งเนื่องจากพื้นที่ผิวและมวลรวมที่ใหญ่ขึ้นอย่างมากจึงเป็นเรื่องที่แตกต่าง แม้จะถอดพัดลมออกแล้ว Ice Tower ก็ยังรักษา SoC ไว้ต่ำกว่าจุดเค้นด้วยอุณหภูมิสูงสุดที่บันทึกไว้ที่ 68 องศาเซลเซียส ผลลัพธ์ที่น่าประทับใจนี้บ่งชี้ว่า Ice Tower แบบพาสซีฟสามารถรองรับเวิร์กโหลดที่ยืดเยื้อได้ยาวนาน และในการทดสอบอุณหภูมิ SoC ที่ยืดเยื้อ ซึ่งวัดโดยใช้เซ็นเซอร์ภายในนั้น ไม่เคยสูงถึง 70 องศาเซลเซียส
บรรทัดล่าง
52Pi Ice Tower นั้นน่าประทับใจอย่างปฏิเสธไม่ได้ แต่ก็มีข้อเสียอยู่ การสูญเสียส่วนหัว GPIO เป็นปัญหาที่ชัดเจน เนื่องจากขนาดของฮีทซิงค์หมายความว่าคุณไม่น่าจะบีบ Raspberry Pi ในกรณีปัจจุบันในตลาด จาก Seeed Studio ที่ราคา 19.90 ดอลลาร์ บวกค่าขนส่งจากจีนจนกว่าตัวแทนจำหน่ายในต่างประเทศจะรับสินค้า นี่คือพัดลมราคาแพงสำหรับใส่คอมพิวเตอร์ราคา 35 ดอลลาร์
ไฟ LED ก็เป็นทางเลือกที่น่าสนใจเช่นกัน: คงจะดีถ้าสามารถเปิดและปิดไฟแยกจากพัดลมได้ และการควบคุมซอฟต์แวร์ของพัดลมจะเป็นโบนัสพิเศษ
มีเหตุผลสองสามประการในการเลือก 52Pi Ice Tower เหนือ Pimoroni Fan Shim ซึ่งช่วยให้ Raspberry Pi 4 เย็นพอที่จะหลีกเลี่ยงการควบคุมปริมาณความร้อน แม้จะโอเวอร์คล็อก แต่มีราคาเพียงครึ่งเดียว และทำให้คุณสามารถใช้ HAT และเคสส่วนใหญ่ได้ .
หากสิ่งที่คุณกังวลคือประสิทธิภาพการระบายความร้อนที่ดีที่สุดเท่าที่เป็นไปได้ ก็ไม่อาจเทียบได้กับ 52Pi Ice Tower เลย แม้แต่ปริมาณงานที่ยั่งยืนที่สุดก็ไม่ทำให้เหงื่อออก และมีพื้นที่เพียงพอสำหรับจัดการกับ Raspberry Pi 4 ที่โอเวอร์คล็อกหรือสภาพแวดล้อมการทำงานที่อุ่นขึ้น และถ้าคุณต้องการการทำงานที่เงียบ ฮีทซิงค์ที่แยกพัดลมออกก็ดีพอที่จะป้องกันการควบคุมปริมาณได้
เครดิตรูปภาพ: Gareth Halfacree
หมายเหตุบรรณาธิการ: บทความฉบับก่อนหน้านี้ระบุว่าในช่วงเวลาที่ยาวนานเพียงพอ การควบคุมปริมาณเป็นสิ่งที่หลีกเลี่ยงไม่ได้เมื่อใช้ Ice Tower ในโหมดพาสซีฟ การทดสอบเพิ่มเติมแสดงให้เห็นว่าไม่ใช่กรณีนี้ และในสภาพแวดล้อมแบบเปิดโล่ง Ice Tower จะป้องกันการควบคุมปริมาณแม้ในภาระงานหลายชั่วโมง
