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Une étude sur la dissipation du Raspberry Pi 4

Par Pierre Lecourt

Beaucoup d’utilisateurs ont constaté que leur Raspberry Pi 4 posait des soucis de dégagement de chaleur dès leur acquisition. Si, dans la plupart des cas, cela ne pose qu’un problème de confort en rendant la carte plus chaude qu’à l’accoutumée, il arrive également que celle-ci ne fonctionne pas exactement comme prévu.

Car l’homme est ainsi fait, si on lui propose plus de performances… Il va s’en servir. Quand la Raspberry Pi 4 est arrivée, elle a ouvert une nouvelle gamme de possibilités en terme de calcul et certains se sont empressés de les utiliser. Bien loin des usages classiques, l’idée de piloter des systèmes de calculs assez lourds et surtout sur de longues périodes, a germé. Et c’est là que les vrais problèmes sont arrivés.

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La consommation des différents RPi du 1B+ au 4B

Si vous utilisez un Raspberry Pi 4 pour piloter un média center classique ou un projet de robotique, vous ne risquez pas grand chose de ce côté. La carte avale ce genre de programmes sans broncher. Par contre si vous utilisez la carte pour de la surveillance visuelle avec détection de mouvement par exemple, et cela 24H/24 ert 7J/7, la problématique est différente. Un système comme motionEyeOS permet de transformer une carte de développement en centrale de vidéosurveillance accessible depuis n’importe quel poste. La distribution permet de détecter les mouvements et de prendre des clichés ou des films avec le capteur associé ou une camera réseau puis de les stocker. Ce genre de travail peut être très gourmand en ressources surtout si on pousse les curseurs assez loin en terme de nombre d’images analysées par seconde.

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Les températures en Stress Test d’un Pi2B face à un Pi 4B

C’est exactement ce qu’a voulu faire Gaven MacDonald comme il l’explique sur Young Coder. Et il s’est heurté à un problème assez rapidement, son Raspberry Pi 4 chauffe et, évidemment Throttle. C’est à dire que le SoC qui fait les calculs sur la carte monte tellement haut en température qu’il se met en protection en baissant sa fréquence et, mécaniquement, ses performances.

Pour éviter cela, il “suffit” de le refroidir. Ce qui n’est pas forcément la tâche la plus aisée puisque les système de ventilation actives peuvent se révéler bruyants et les systèmes passifs moins efficaces. Jusqu’ici,j’ai surtout lu des avis d’utilisateurs présentant leur solution en la partageant au reste du monde. Ce qui est très bien et positif, mais rares ont été les tests aussi poussés que ceux de Gaven MacDonald qui a testé non seulement des solutions actives et passives mais également plusieurs d’entre elles.

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Pour les solutions actives, le résultat est sans surprises, avec un petit ventilateur directement posé sur la carte, la température baisse considérablement. C’est évidemment encore bien meilleur en combinant ce ventilateur à une plus grande surface d’échange grâce à l’ajout d’un dissipateur. Avec ce type de montage, les résultats sont excellents.

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Les trois courbes ci-dessus montrent bien le résultat de l’usage de cette solution ventilée. Avec juste un dissipateur posé sur le SoC, la température monte sans cesse jusqu’à la fin du test. Cette solution semble vouée à atteindre le moment où la puce se mettra en berne pour se protéger. Les deux autres courbes montrent au contraire un arrêt de la montée en température avec un plateau situé à 54°C pour la solution uniquement composée du ventilateur et un autre à 42/43°C pour la solution ajoutant un dissipateur à ailettes dans l’équation. On divise ici par deux la température du SoC par rapport à la solution d’origine.

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Mais ce n’est pas ce qui ma le plus intéressé dans l’approche de ce test, cette idée de ventiler la carte pour la refroidir est évidente mais elle induit une dépense supplémentaire et surtout perd le côté passif du fonctionnement de la solution.

L’autre partie du test a consisté à monter sur la carte différents dissipateurs. Et le truc intéressant dans cette approche est qu’il s’agit de dissipateurs recyclés. Issus de divers appareils classiques comme des cartes mètres. Des dissipateurs de chipsets notamment. 6 solutions ont été montées sur la Raspberry Pi4, aucune n’a demandé d’injecter un centime supplémentaire. Si il a fallut parfois jouer des coudes pour faire la place nécessaire à l’emploi de ces modèles, ce n’est bien souvent qu’une solution faisant appel à votre matière grise pour contourner un problème d’encombrement plutôt qu’autre chose.

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Les résultats sont très encourageants. Si la solution “C” ne semble pas apporter grand chose, elle semble même être plus décorative qu’autre chose, la plupart des autres solutions ont une incidence directe dans la gestion de la chaleur par la carte. Le dissipateur en hauteur “E” est par exemple très suffisant, il permet de rester sous les 70°C pendant le test. Le modèle “B”, également en hauteur, fait également un assez bon travail. Ce genre de dissipateur peut se trouver facilement sur de veilles cartes mères mais également dans divers vieux appareils électroniques, ampli et autres, que l’on trouve parfois abandonnés dans la rue. Ils sont, en général, faciles à récupérer et feront parfaitement l’affaire. Le plus dur sera de les fixer à la puce de la Raspberry Pi 4 de manière efficace. Même si pour cela quelques gouttes de colle thermique peuvent être suffisantes. 

A noter également les excellents résultats du dissipateur de chipset “F” issu d’une carte mère Asus. Il s’agit d’un modèle qui déporte la chaleur que la puce dégage au moyen d’un caloduc vers des ailettes en cuivre situées plus loin. Cette distance permet de mieux dissiper la chaleur et non de l’accumuler. Les résultats sont bluffants puisque la température ne dépasse pas les 48°C passivement.  On trouve également ce genre de dissipateur assez facilement sur de vieux modèles de carte mère.

Si votre Raspberry Pi 4 chauffe et pose des soucis de performances, vous savez donc quoi faire. Il suffit de coiffer son SoC Broadcom d’un petit dissipateur assez haut pour l’aider a mieux dissiper la chaleur qu’il dégage. Pas besoin de dépenser une fortune, il suffit d’un peu de bon sens et d’huile de coude. Si toutefois vous rencontrez ce type de soucis et que vous cherchez une solution simple et efficace. Un châssis de dissipation à moins de 10€ comme celui-ci pourra également faire l’affaire. Car c’est le souci de ces solutions passives ou actives, elles empêchent en général une intégration dans les boîtiers conçus pour les Raspberry Pi.

Source : Gaven MacDonald sur Young Coder, Plus d’infos sur motionEyeOS via FanlessTech

Une étude sur la dissipation du Raspberry Pi 4 © MiniMachines.net. 2019

Un MiniPC fanless en mode convecteur ?

Par Pierre Lecourt

L’idée n’est pas nouvelle est certaines sociétés déploient déjà des machines très puissantes dans un format de convecteur pour profiter de la chaleur qu’elles dégagent comme des radiateurs dans des bâtiments variés. Mais, bizarrement, je ne me suis jamais projeté dans un design semblable pour un particulier.

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L’idée de ce MiniPc est donc assez simple : intégrer à plat, dans un format qui ressemble fortement à un convecteur, un Mini PC complet. Relier au corps du châssis constitué de 5 Kilo d’aluminium via un système de distribution de chaleur directement adapté sur le processeur. L’ensemble mesure 40 cm de large pour 30 cm de haut et 7 cm d’épaisseur. 

Ce MiniPC peut alors fonctionner de manière totalement passive, les watts qu’il dégage sont absorbés par le métal du châssis et dissipés passivement. Le positionnement vertical de l’ensemble permet de jour avec un effet cheminée qui aspire de l’ai frais sous le châssis pendant que l’air chaud remonte par les orifices en haut.

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Le créateur, un forumeur Russe, utilise en outre un procédé original. Un système d’évacuation de la chaleur de type thermosiphon. Il s’agit d’un système jouant sur le même principe que les caloduc. Un système d’échange de fluides en circuit fermé. La chaleur est transférée à un fluide qui la déplace jusqu’au coeur du châssis. Refroidi, le fluide retourne en chambre de chauffe et ainsi de suite.

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Sur le reste de l’espace du boitier convecteur, on découvre une alimentation externe d’un côté et un stockage SSD de l’autre. Le tout est bien enfermé dans le châssis sur mesure. L’idée me parait simple et efficace, différente des solutions habituelles mais parfaitement compatible avec un déploiement dans un bureau, par exemple. Mieux encore, elle pourrait vraiment trouver sa place dans un lieu frais et sec comme un grenier ou un garage par exemple. Une idée à travailler pour tout ceux qui cherchent une solution pour déporter une machine de type serveur par exemple.

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La version polie du châssis.

Le boitier sera mis en vente en petite quantité à 9000 roubles (126€) pièce, une version en aluminium poli, plus chère et plus salissante, sera proposée à 11000 roubles (155€). Il serait possible de baisser la note en passant à une production en série pour tomber à 5000 roubles soit 70€.

Source : Habr via FanlessTech

Un MiniPC fanless en mode convecteur ? © MiniMachines.net. 2019

MutantC : un UMPC sous Raspberry Pi

Par Pierre Lecourt

A la différence des UMPC toutefois, ce MutantC ne propose pas de  batterie ce qui le limite dans son exploitation à la possibilité de se brancher au secteur. On pourra sans doute profiter d’une batterie externe en USB  pour alimenter le tout mais cela alourdit considérablement le projet. 

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MutantC est un projet très documenté que vous pourrez utiliser nativement avec un Rapsberry Pi classique et même un format Raspberry Pi Zéro. Notez que le Pi 4 n’est pas pris en compte pour des raisons de chauffe. Il serait possible de l’embarquer à condition de ventiler le boitier. Cela dit, il est tout à fait possible de profiter des fichiers 3D proposés pour imprimer le châssis de l’engin et de le modifier pour l’adapter à une autre carte de ce type : Asus Thinkerboard, Odroid ou autre.

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Dans le format proposé , le MutantC embarque un écran allant de 3.5″ à 4″, une Pi classique, un petit clavier de 43 boutons connecté à la Pi via un module Sparkfun Pro Micro (un Teensy devrait également faire l’affaire).

Une paire d’enceintes peut également être déposée dans le châssis, sur les côtés de l’écran. Toute la connectique de la carte Raspberry Pi est accessible facilement pour brancher divers équipements et il reste de la place pour ajouter une batterie dans le futur directement dans l’engin.

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Le principal intérêt de MutantC est dans son système d’écran qui peut être glissé vers le haut pour révéler son clavier. L’engin reste ainsi très compact et peut devenir beaucoup confortable à l’usage en utilisant son, petit clavier avec les puces.

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Le projet est en cours de développement, je le juge intéressant à suivre pour plein de raisons. D’abord pour son originalité mais aussi et surtout pour ce qu’il peut proposer dans le futur. Il est possible d’imaginer plein de variantes à cet engin. Une solution avec des gâchettes, un pointeur optique, une batterie, un clavier plus abouti… Même dans un format sédentaire, ce petit appareil me semble intéressant pour en piloter d’autres. Le MutantC peut être modifié pour devenir une centrale domotique simple et compacte à accrocher au mur ou piloter une machine CNC.

2019-10-14 10_02_23-minimachines.netLe Sony Vaio VGN-UX1XN

J’avoue que l’idée de retrouver un format UMPC de l’époque avec une carte Raspberry Pi comme moteur est assez intéressante. L’idée est donc à développer avec, peut être, un travail de recherche à faire pour trouver le clavier le plus adapté. Si un constructeur s’intéressait à cette idée et proposait un format de châssis exploitable avec clavier intégré pour glisser une carte Raspberry Pi-Like, avec une belle finition, il trouverait probablement pas mal de clients.

Toute la documentation est disponible sur https://mutantc.gitlab.io

MutantC : un UMPC sous Raspberry Pi © MiniMachines.net. 2019

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