Свежезамороженный Raspberry Pi

    Доброго времени суток, дорогие товарищи!

    Думаю многие владельцы гаджета, указанного в топике, либо испытывали проблему перегрева, либо хотя бы просто интересовались ею. То есть найти информацию о том, до какой максимальной температуры можно нагреть плату, не составляет труда. Однако, наше высокое начальство поставило перед нами немного другую задачу — поместить «малину» на открытый воздух в условиях крайнего севера, да чтобы она еще и работала стабильно. Как мы издевались над бедным произведением товарищ англичан, прошу под кат.

    Исходные данные



    Итак, что мы имеем?
    • Raspberry Pi Model B
    • Камера тепла-холода Espec Corp PG-2J


    Задание: Посмотреть, как будет себя вести Raspberry Pi при больших отрицательных температурах.

    Сразу оговорюсь, для нас главными критериями работы были хоть какая-то активность ЦП, работа с сетью и живость GPIO.

    Предполетная подготовка



    Подготовка к измывательствам была минимальной. В качестве операционной системы воткнули ArchLinux, настроили сеть, да подоткнули IDE шлейф с воткнутым светодиодом. Управление и сбор данных решили сразу проводить по сети, поэтому по быстрому был настроен SSH доступ. Питание платы на коленке подвели от внешнего источника питания, подпаявшись к старым USB гнездам.



    Затем все это чудо было помещено в камеру, кабеля закинуты через специально обученную дырку.


    Заранее прошу прощения за ужасное качество фотографий. Фотограф во мне умер и начал разлагаться.

    Методика «испытаний»



    Так как все делалось на коленке, то и методика придумывалась на ходу. Когда камера фиксировала указанную ей температуру, мы снимали температуру на CPU при помощи встроенного датчика, замеряли время, затрачиваемое на выполнение одной и той-же операции ( измывательства над строками в Python ), замеряли температуру снова. Затем давали плате остыть, проводили подобные-же замеры, используя программу stress с таймаутом в 30 секунд. Ну и на сладкое моргали светодиодом. Отчеты скидывались в примонтированную папку. Затем температура понижалась и все начиналось по новой.

    Результаты



    Я не буду описывать то, как шел этот изврат. Скажу только то, что мы думали, что при температуре в -40 хоть что-то да откажет. Ничего подобного. Порог -40 «малина» преодолела, даже не поперхнувшись и сумев ничего от себя не отвалить. Дальше уже просто пошел спортивный интерес и мы догнали температуру до -70!!! Думаете хоть что-то произошло? «Малина» как пыхтела себе, так и пыхтела. Светодиод исправно моргал, данные в сеть лились.


    Кому интересно, приведу таблицу с усредненными показаниями температуры CPU без нагрузки на разных температурах.



    Под нагрузкой температура увеличивалась не более чем на 1,5 градуса.

    Теперь насчет производительности. Время выполнения операции не менялось нисколько. Абсолютно.

    Выводы



    В итоге, единственный вывод, который мы сделали, что если защитить плату от влаги, то выбрасывать ее на улицу даже в лютые морозы можно без зазрения совести.

    После драки кулаками машут



    В общем, когда мы задорно радовались тому, что при -70 «малина» работает как часы, мой коллега предложил попробовать убить плату, отключив от нее питание, дать ей остыть до -70 и попробовать завести. Что и было сделано. Но и тут «малина» нас уделала. Она спокойно завелась, загрузила ось и вышла в сеть. Кстати, именно тогда мы пронаблюдали самую низкую температуру -58,9



    Спасибо за терпение.
    Поделиться публикацией
    Комментарии 29
      0
      А почему, собственно, должно было что-то отказать? В некоторых случаях электронику специально охлаждают для повышения стабильности работы, например.
        0
        Логично, что электроника страдает от перегрева. Наши предположения были связаны, в основном, с тем, что у компонентов и плат пишут рабочие температуры. Обычно около -40 до +70 плюс минус 10 градусов. Может конечно плохо искали, но для «малины» не нашли нижней границы рабочей температуры. Поэтому и решили экспериментально проверить.
          +15
          Потому что
          а) полупроводники, как правило, работоспособны в узком (относительно, конечно) диапазоне температур
          б) с изменением температуры меняются характеристики не только активных, но и пассивных элементов структуры микросхемы (а они тоже в полупроводниках выполнены), меняются токовые балансы, и не всегда это изменение самостабилизируется, а очень часто — даже наоборот, лавинообразно триггерит кусок схемы в нежелательное состояние
            +2
            Экспериментальное доказательство нижней границе температуры функционирования платы. У меня к примеру то же есть контроллеры. Согласно спецификации чип держит до -40. И у меня были сомнения, выдержит ли вся плата такой низкой температуры. Теперь все же склоняюсь что выдержит, главное изолировать от проблем связных с влагой, конденсатом.
            Респект ребятам!
              +3
              Хуже всего минусовую температуру переносят Электролиты — конденсаторы, аккумуляторы, ионисторы. Так плохо переносят элементы с подвижными частями (датчики давления, вибраций). Почти все стальные элементы переносят -40, промышленные -70. Когда мы разрабатывали плату для улицы мы брали минимальную рабочею температуру -50, на этой температуре через 4 часа электролиты перестали функционировать. Пришлось бороться с пульсациями по другому)
              0
              Всем известно, что немалую часть современной электроники составляют полупроводники, которые, в отличии от простых проводников, при понижении температуры понижают свою проводимость и имеют негативный температурный коэффициент. Негативным при этом является производная функции зависимости сопротивления от температуры.

              Почему так происходит? Потому что при нагревании атомные соединения «рвутся» и наружу «выскальзывают» свободные электроны, которые и спобствуют лучшей проводимости.
                +2
                > Почему так происходит? Потому что при нагревании атомные соединения «рвутся» и наружу «выскальзывают» свободные электроны, которые и спобствуют лучшей проводимости.

                Извините, но это совсем не так. При увеличении температуры электроны или дырки, находящиеся в валентной зоне, перепрыгивают в зону проводимости и поэтому полупроводник начинает проводить ток. Строго говоря при абсолютном нуле полупроводник не должен проводить ток совсем, а при комнатной температуре проводит. Этим он отличается от диэлектрика, в втором запрещенная зона настолько широка, что очень мало электронов могут её перепрыгнуть. С разрывом атомных связей это никак не связано.
                  0
                  Спасибо!
              0
              Ну, так даже не интересно, то что он будет работать при отрицательных температурах, кто бы сомневался…
              Куда интересней, насколько можно разогнать кристалл при отрицательных температурах.
                +4
                А это идея. Надо будет на досуге попробовать )
                  0
                  Вот, было бы очень интересно, уж коль у вас в руках такая замечательная игрушка…
                  Тут возможно есть и некоторая практическая ценность, ведь палка то о двух концах, на одном повышение частоты, на другом снижение питающего напряжения. Всё это становится возможным при пониженных температурах.
                +8
                Просто низкая температура не проблема обычно. А вот температурный шок может доставит проблем, в основном из-за разных коэффициентов теплового расширения появляются трещины в платах и точках пайки.
                  0
                  Имея в загашнике опыт одних пластиковых устройств, которые рассыпались всего при -15, я и в обзоре ожидал подвох не со стороны электроники, а именно с стороны платы. Но видимо «малинка» таки качественный продукт.
                    +3
                    Подождите, может через неделю у вас глюки начнутся. Ну не у вас, а у платы.
                      0
                      Вы меня с автором обзора не перепутали? :)
                      А тест на время был бы интересен — сможет ли плата прожить в камере неделю/месяц/полгода при низких температурах.
                        0
                        У нас ребята планируют его закинуть в июле на неопределенный срок в боевые условия заполярья. Как будут результаты — обязательно отпишу.
                          0
                          Простите за некропостинг, но тема актуальна до сих пор, есть результаты?
                  0
                  Даже не знаю, как правильней сказать: максимальная минусовая температура -70? Или вы не стали дальше понижать температуру?
                    +3
                    Камера больше не дает, к сожалению
                      +1
                      Вот кого малинка уделала ;)
                    –2
                    Теперь бы эксперимент с повышенной температурой!
                      0
                      А вы можете её достаточно долго так морозить, сколько она выдержит?

                      Вообще процессоры на которых сделана rPi имеют диапазон до -70 (в некотором исполнении), так что вполне нормально, что она выдержала. Ещё до +50 нагреть и посмотреть.
                        0
                        К сожалению, на длительный срок закинуть не получится. Я вообще только по знакомству у наших физиков, которым принадлежит камера, получил разрешение. Насчет длительной эксплуатации, см выше
                      0
                      Догнать бы до абсолютного нуля… И в космос!
                        +1
                        В космосе не абсолютный нуль.
                          +2
                          ага, и люди там не замерзают за секунду! Скажите это голивуду…
                            +1
                            Скорее даже там нисколько.
                          +1
                          реальная проблема источник питания найти автономный, который на морозе будет работать.

                          Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                          Самое читаемое