2019年7月18日木曜日

Raspberry PI の PWM によるファンコン自作 その1

Raspberry PI 4 は待つが吉

 Raspberry PI 4 が発売されたようです。市場では争奪戦なのか、ebay.comでは1万円の強気の値段で売っている人もいますが、マテ、いまは時期が悪い。

 USB-Cの電源入力の部分の設計者いわく「いやー規格書読んでなかったよ」という事でUSB3.2Gen2を正しく実装されたケーブルだと電力不足で電源が入らないそうです。

 適当に配線された中華ケーブルまたは純正ケーブルのみ電力の供給が可能とのこと。

 ディスカッションを読んでみると、5.1kΩの抵抗2個をケチッて取り付けてなかったんだとか。

 本家:「なのでGPIO側から5V供給すると急場はしのげるよ」

ただし説明書には

 本家: 「GPIOの5Vは出力用で保護回路が入ってないからここから絶対に電力入力しないでね」

 うん、混乱するよね、掲示板。保護回路が入った5Vを入力すればいいんだけど。

 

Raspberry PI 3 MobelBにファンをつけたい

 事の発端は自宅のサーバーをRaspberryPI (以下RasPI) 4 に置き換えたい。でも何年も電源いれっぱなしだから冷やしたいなぁと。RasPI3でも1.2GHzで連続動作させると、ヒートシンク(ちっこい)つけても即80度とかになって速度が落ちてしまう。チップが壊れるには程遠いんだけど。

 で、公式ショップを探してみたところに冷却ファンがありました。

 サイズは3cmx3cmx1cm で、13,200rpm(5V 0.2A)とあるものの、みなさん届いたFANは6,000rpm程度らしくなにやら品質管理できてないっぽい。しかもちょっと耳障りな音らしい。

 でも電力は5V 0.2Aらしく、ひょっとした軸の油が切れた不良品を安く仕入れているんじゃないか?

 5V 0.2A 品は山水の超高級品だと10,000rpmクラスで自身で飛び上がるほどの風量。高いけど。その山水の技術力をもってすら13,200rpmがないわけで純正FANはぁゃιぃよね。

 あきらめてamazonで検索したら 中華5V 0.2A のファンが 5個で1,099円

 回転数は7,500rpm なので少しうるさいかなと思ったけどあまりの安さにプライム即ポチ

 さっそく届いたものを5Vのピンに刺してみると

 プイイイイイーン!!!

 うるせーぇぇぇぇ

 テレビの音が聞こえないレベル。いまはYoutubeの音が聞こえないあたりか?

 あれだ、山水のファンをみると複雑な形状をしているのにこのファンは羽が斜めにくっついてるだけなのでプロペラが高速回転すると空気が剥離し破裂音がでている模様。

 ただまぁ剥離音がでなくなるまで回転数を落とせばいいわけだ。

 遅すぎて冷えないよりは良い。

 中華の説明書によると、RasPIの3.3Vから電源をとると静かだよ、とあるんだけど、3.3Vの電力コンバーターはギリギリの設計でGPIOの出力(合計160mA)を全力使うと余力はほぼない。変換チップ(とコイル)が焼け死ぬ可能性もある。

 できればRasPIの外側の5Vを使いたいので、GPIO 18番のハードウェアPWMの出力をトランジスタやFETでスイッチングして見かけの電圧を下げる事にしよう。

 PWM制御にすればソフトウェアでコントロールできてRasPIの負荷で回転数を変える、なんて事もできそうだし。(結局しなかった。後述)

 手元にある2SC1815(2SC372はモッタイナイ)だと150mAまでだったので、FET買うかぁ。でも10個単位で買っても送料のほうが高いなぁ、とググってたら、FET + 逆流防止ダイオード + チップ抵抗 がくっついた汎用半導体リレーモジュールが激安で売っているではありませんか。ダイオード内蔵なのでモーターもイケル

 しかも10個で1,000円ですよ。ハンダつけして組み立てる事を考えたら安すぎるぅ。

 説明書も何もついてないけど回路追えばわかるよね。という事で即ポチ。(懲りてない)

IRF520-Module

回路図はこちら。素子自体は9Aは流せるけど1A以上でヒートシンクが必要

ただ基盤の細っそいパターンみると1A流したらパターン焼き切れると思う。実は4層高級基盤なのか??

その2へ