[Ergebnispräsentation] Temperatur und CPU Takt Logging bei verschiedenen Kühlvarianten

Hofei · July 21, 2019 at 3:21 PM

Ergebnisbericht über den Verlauf von Temperatur und CPU Taktfrequenz bei verschiedenen Kühlvarianten

Einleitung

Hier ein kleiner Ergebnisbericht über den Verlauf von Temperatur und CPU Taktfrequenz bei verschiedenen Kühlvarianten.

Werte wurden mit folgendem Script erfasst und dokumentiert: https://github.com/Hofei90/kuehltest_wertelogging

Testvarianten

Gehäuse offen
Gehäuse geschlossen
Lüfter von Außen nach Innen
Lüfter von Innen nach Außen
---
Pi allein
Passiv mit Aluminium Kühlkörper, offen
Passiv mit Aluminium Kühlkörper im Gehäuse, offen
Passiv mit Aluminium Kühlkörper im Gehäuse, geschlossen
Aluminium Kühlkörper mit Lüfter von Innen nach Außen
Aluminium Kühlkörper mit Lüfter von Außen nach Innen
(Sondertest auf Wunsch) Passiv mit Aluminium Kühlkörper im Gehäuse, offen Dauer 10 Minuten
Passiv mit Aluminium Kühlkörper im 3D Druck Gehäuse mit PWM Lüfter 100% von Außen nach Innen
3D Druck Gehäuse mit PWM Lüfter 100% von Außen nach Innen
Kupfer Kühlkörper im 3D Druck Gehäuse mit PWM Lüfter 100% von Außen nach Innen
Passiv mit Kupfer Kühlkörper im Gehäuse, offen
Passiv mit Kupfer Kühlkörper im Gehäuse, geschlossen
Kupfer Kühlkörper mit Lüfter von Außen nach Innen
---
Flirc Gehäuse

Testablauf

Nach jedem Umbau der Kühlart wurde noch ca. 3-5 Minuten gewartet, um neue Idle Werte zu erhalten, welche mehr der neu gewählten Variante entsprechen.

Anschließend wurde das Testskript gestartet.

Dieses hatte folgende Einstellungen:

Last wurde generiert mit stress: "stress -c 4 -i 1 -m 1 -t {}s".format(dauer_last)

Idle für 45 Sekunden
Last für 300 Sekunden
Idle für 240 Sekunden

System

Raspberry Pi 4 4GB Version

Offizielles Netzteil der Foundation für den Raspberry Pi 4

OS: 2019-07-10-raspbian-stretch-lite

Gehäuse inklusive Lüfter (Lüfterdaten: 5V, 0,16A, 30x30x8mm)

Display Spoiler

Linux raspberrypi 4.19.57-v7l+ #1244 SMP Thu Jul 4 18:48:07 BST 2019 armv7l GNU/Linux

Display Spoiler

PRETTY_NAME="Raspbian GNU/Linux 10 (buster)"

NAME="Raspbian GNU/Linux"

VERSION_ID="10"

VERSION="10 (buster)"

VERSION_CODENAME=buster

ID=raspbian

ID_LIKE=debian

HOME_URL="http://www.raspbian.org/"

SUPPORT_URL="http://www.raspbian.org/RaspbianForums"

BUG_REPORT_URL="http://www.raspbian.org/RaspbianBugs"

Pakete wurden vor Testbeginn alle aktualisiert.

Hardware

Kurze Auflistung der verwendeten Komponenten im Test

Gehäuse (Lüfter, welcher dort enthalten ist wurde auch verwendet)

3D Druckgehäuse (Vielen Dank an dbv für den tollen Druck des Gehäuses)

PWM Lüfter [Anzeige]

Aluminium Kühlkörper (Klebeschicht wurde entfernt und mit Wärmeleitpaste aufgesetzt)

Kupfer Kühlkörper (Klebeschicht wurde entfernt und mit Wärmeleitpaste aufgesetzt)

Wärmeleitpaste

Raumtemperatur

Die Rauminnentemperatur wurde von einer TFA Nexus Wetterstation erfasst. Die Temperatur während der Tests im Raum betrug minimal 25°C, durchschnittlich 25,5°C und maximal 26°C.

Ergebnisse

1: Gehäuse offen

2: Gehäuse geschlossen

3: Lüfter von Außen nach Innen

4: Lüfter von Innen nach Außen

6: Pi alleine

7: Passiv mit Aluminium Kühlkörper, offen

8: Passiv mit Aluminium Kühlkörper im Gehäuse, offen

9: Passiv mit Aluminium Kühlkörper im Gehäuse, geschlossen

kein Wärmebild verfügbar

10: Mit Aluminium Kühlkörper mit Lüfter von Innen nach Außen

11: Mit Aluminium Kühlkörper mit Lüfter von Außen nach Innen

13: Passiv mit Aluminium Kühlkörper im 3D Druck Gehäuse mit PWM Lüfter 100% von Außen nach Innen

14: 3D Druck Gehäuse mit PWM Lüfter 100% von Außen nach Innen

15: Kupfer Kühlkörper im 3D Druck Gehäuse mit PWM Lüfter 100% von Außen nach Innen

16: Passiv mit Kupfer Kühlkörper im Gehäuse, offen

17: Passiv mit Kupfer Kühlkörper im Gehäuse, geschlossen

18: Kupfer Kühlkörper mit Lüfter von Außen nach Innen

20: Flirc Gehäuse

Übersicht

Kühlvariante	RUNTERGETAKTET ZUM SCHUTZ	CPUTEMP_MIN in °C	CPUTEMP_MAX in °C	CPUTEMP_AVG in °C	max. CPUTAKT während Lastzeit in %	CPUTAKT_AVG während Lastzeit in MHz
Gehäuse offen	ja	62	83	74,31	46,55	1233
Gehäuse geschlossen	ja	67	86	78,75	10,34	924
Lüfter von Außen nach Innen	nein	42	61	52,30	100	1500
Lüfter von Innen nach Außen	nein	47	71	59,22	100	1500
Pi alleine	nein	54	80	67,87	100	1500
Passiv mit Aluminium Kühlkörper offen	nein	41	73	60,63	100	1500
Passiv mit Aluminium Kühlkörper mit Gehäuse offen	ja (ganz kurz)	53	82	69,14	98,28	1492
Passiv mit Aluminium Kühlkörper mit Gehäuse geschlossen	ja	61	84	75,50	50	1250
Mit Aluminium Kühlkörper mit Lüfter von Innen nach Außen	nein	44	62	53,05	100	1500
Mit Aluminium Kühlkörper mit Lüfter von Außen nach Innen	nein	37	53	45,46	100	1500
Mit Aluminium Kühlkörper im 3D Druckgehäuse mit PWM Lüfter 100%	nein	34	46	39,77	100	1500
3D Druck Gehäuse mit PWM Lüfter 100% von Außen nach Innen	nein	37	54	45,48	100	1500
Kupfer Kühlkörper im 3D Druck Gehäuse mit PWM Lüfter 100% von Außen nach Innen	nein	36	50	43,03	100	1500
Passiv mit Kupfer Kühlkörper im Gehäuse, offen	nein	42	78	65,04	100	1500
Passiv mit Kupfer Kühlkörper im Gehäuse, geschlossen	ja	60	84	75,21	46,55	1224,43
Kupfer Kühlkörper mit Lüfter von Außen nach Innen	nein	40	57	49,46	100	1500
Flirc Gehäuse	nein	33	54	47,46	100	1500

Grafana - variable Darstellung

Alle Ergebnisse kann man sich absofort unter diesem Link auch in Grafana ansehen:

Grafana

Dort ist es möglich sich die Kurven ein und ausblenden zu lassen.

Bei einem einfachen Klick auf den entsprechenden Namen -> Einzelansicht.

STRG Taste bei Klick gedrückt halten um mehrere Kurven sich anzeigen lassen.

Danke hierfür an Linus für die Bereitstellung des Servers!

Bot · Vor 5 Minuten

[Ergebnispräsentation] Temperatur und CPU Takt Logging bei verschiedenen Kühlvarianten? Schau mal ob du hier fündig wirst!

Hofei · July 22, 2019 at 9:14 AM

Beitrag upgedated.

Bereich Grafana hinzugefügt

mark-aus-51 · July 22, 2019 at 11:49 AM

Moin,

der Onkel Barnatt hat sich auf seinem YouTube-Kanal dem selben Thema angenommen (natürlich nicht ganz so professionell wie @Hofei )

https://www.youtube.com/watch?v=AVfvhEJ9XD0

Grüße

Mark

Bot · Vor einem Moment

Rhoenschaf · July 23, 2019 at 10:54 AM

Doofe Frage:

Wie bekommt ihr den passiven Kühler fest?

Ich habe hier noch Arctic Silver Alumina Wärmeleitkleber, würde das gehen?

Hofei · July 23, 2019 at 11:05 AM

~~Nein, das wird nicht fest.~~

~~Das war auch der Grund dass ich Wärmeleitpaste verwendet habe, da ich ihn somit nach dem Test wieder entfernen kann. Willst du ihn dauerhaft montieren würde ich mir Wärmeleitkleber kaufen.~~

Ja, damit würd ichs probieren.

Sry hatte zuerst Paste anstatt Kleber gelesen.

framp · July 23, 2019 at 7:47 PM

Quote from mark-aus-51

der Onkel Barnatt hat sich auf seinem YouTube-Kanal dem selben Thema angenommen (natürlich nicht ganz so professionell wie @Hofei )

Habe ich vorhin auch entdeckt und sein Testscript dann etwas gepimped (Code im github). Damit kann man dann relativ schnell mal testen wie heiss denn die CPU der eigenen Raspi bei 100% und gegebener Kühlung so wird.

Ein Run auf meiner Raspi3 (habe noch keine Raspi4 ) sieht z.B. wie folgt aus:

Code

pi@raspberrypi-buster:~ $ ./temp_test.sh
Generate 100% CPU utilization and measure CPU temperature ...
Starting run 1: +0s:temp=79.0'C
Starting run 2: +196s:temp=84.9'C
Starting run 3: +415s:temp=84.9'C
Starting run 4: +645s:temp=85.4'C
Starting run 5: +884s:temp=85.4'C
Starting run 6: +1128s:temp=86.0'C
Starting run 7: +1377s:temp=86.0'C
Final temp=86.0'C
Time used: 00:27:08

Display More

bzw wenn man sehen will wie die Temperatur schnell steigt

Code

pi@raspberrypi-buster:~ $ ./temp_test.sh -i 5
Generate 100% CPU utilization and measure CPU temperature ...
CPU watch interval: 5s

Watch +0s:temp=55.8'C
Starting run 1: +0s:temp=56.4'C
Watch +5s:temp=64.5'C
Watch +10s:temp=67.7'C
Watch +15s:temp=70.4'C
Watch +20s:temp=73.1'C
Watch +25s:temp=74.1'C
Watch +30s:temp=76.3'C
Watch +35s:temp=77.4'C
Watch +40s:temp=79.0'C
Watch +45s:temp=80.6'C
Watch +50s:temp=80.6'C
Watch +55s:temp=81.1'C
Watch +60s:temp=81.7'C
Watch +65s:temp=82.2'C
Watch +70s:temp=82.7'C
Watch +75s:temp=82.7'C

Display More

Hofei Wie berechnest Du denn genau ob Throtteling eingesetzt hat? Das wuerde ich gerne auch noch einbauen. Ich habe gesehen dass Du

Code

vcgencmd measure_clock arm

benutzt. Hier habe ich

Code

vcgencmd get_throttled

gefunden aber von Dir nicht benutzt wird.

Bot · Vor einem Moment

Hofei · July 24, 2019 at 6:40 AM

Nö, dass hab ich nicht benutzt.

Ich kenne den Zeitraum indem Stress aktiv ist, solange stress aktiv ist muss auch der Takt auf 1500MHz sein. Sollte er innerhalb dieser Zeit zurück gehen, gehe ich von einem Temperaturproblem aus.

Ist ja auch gut zu sehen, dass bei einer aktiven Kühlung der Takt kein einziges Mal einbricht, beim Gegenextrem mit einem geschlossenen Gehäuse ständig.

Apropo geschlossenes Gehäuse, das offzielle Gehäuse der Foundation fällt für mit beim neuen Pi defintiv raus

mark-aus-51 · July 24, 2019 at 1:02 PM

Hallo,

die Ergebnisse zeigen mir, dass das, was ich seit dem Raspberry Pi 4 auch so praktiziere, am vernünftigsten scheint:

Raspberry Pi 4 mit großem Kühlkörper und aktiver Kühlung in gut belüftetem Gehäuse. Den Noctua NF-A4x10 5V benutze ich auch, weil er so schön leise ist.

Bei weniger prozessorintensiven Einsatzgebieten, brauche ich auch keinen Raspberry Pi 4. Du tut es auch ein Pi 3+ oder 3 (Mein DAB+ Radio betreibe ich z.B. noch mit einem Pi 2. Mit einem 3er oder 4er würde das auch nicht besser laufen).

Grüße

Mark

framp · July 24, 2019 at 4:51 PM

Hofei ich habe mir das mit get_throttled mal genauer angesehen und dazu auch ein kleines Script geschrieben welches die Throtteling Bits analysiert. Dann braucht man nicht indirekt ueber den Takt ein Throtteling folgern. Ausserdem wird dort unterschieden zwischen arm frequency capped und throttled.

Ausserdem gibt es Flags die erst beim reboot resetted werden. D.h. man kann jederzeit feststellen ob seit dem letzten Boot schon mal irgendeine Throttelingsituation eingetreten ist.

Ich denke aber nicht dass Du Deine aufwaendige Testreihe noch mal mit den Throttelingbits durchfuehren musst. Wichtig ist ob die CPU ab 80°C gecapped wird. Ob dann spaeter bei > 85°C noch gethrottled wird ist da eher uninteressant. Aber falls Du Lust und Zeit hast das noch bei Dir einzubauen hilft Dir sicherlich das Script sowie die Links unten

Das Script ist aber ganz nett um zu testen ob seit dem Boot schon mal eine oder mehrere CPU captions oder sogar throtteling Situationen eingetreten sind. Im folgenden Beispiel sieht man dass meine Raspi3 schon mal die CPU gecapped hat.

Code

pi@raspberrypi-buster:~ $ ./check_throttled.sh
Throttling in hex (bits reset on boot): 0x20000
Bit 17 set: Arm frequency capped has occurred
Throttling in hex: 0x20002 (bits reset every call)

Links:

1) Reset der Throttelingwerte

2) Bedeutung der Throttelingwerte

Bot · Vor einem Moment

Rhoenschaf · July 25, 2019 at 9:41 AM

Quote from mark-aus-51

Bei weniger prozessorintensiven Einsatzgebieten, brauche ich auch keinen Raspberry Pi 4. Du tut es auch ein Pi 3+ oder 3 (Mein DAB+ Radio betreibe ich z.B. noch mit einem Pi 2. Mit einem 3er oder 4er würde das auch nicht besser laufen).

Hie rbeim Radio genauso, der 2 braucht deutlich weniger Strom und wird nicht großartig warm

Hofei · August 9, 2019 at 7:28 PM

#1 ergänzt um folgende Punkte:

Testvarianten 13-18:

Passiv mit Aluminium Kühlkörper im 3D Druck Gehäuse mit PWM Lüfter 100% von Außen nach Innen
3D Druck Gehäuse mit PWM Lüfter 100% von Außen nach Innen
Kupfer Kühlkörper im 3D Druck Gehäuse mit PWM Lüfter 100% von Außen nach Innen
Passiv mit Kupfer Kühlkörper im Gehäuse, offen
Passiv mit Kupfer Kühlkörper im Gehäuse, geschlossen
Kupfer Kühlkörper mit Lüfter von Außen nach Innen

Auflistung der Hardwarekomponenten

Screenshots für neue Messungen ergänzt

Alle neuen Varianten sind auch wieder in Grafana verfügbar

daxb · August 9, 2019 at 8:09 PM

Der Temperaturunterschied zwischen Alu- und Kupferkühlkörper scheint unter Last ca. 4ºC auszumachen. Interessant!

Bot · Vor einem Moment

Hofei · August 9, 2019 at 8:12 PM

In diesem Falle ja, wobei Kupfer die bessere Wärmeleitfähigkeit besitzt als Aluminium.

Nur meine gekauften Kupferkühlkörper haben keine "tiefen Kühlrippen", wodurch wohl der verwendete Aluminium Kühlkörper wieder besser ist.

Hier kommt es natürlich sehr stark auf das einzelne verwendete Modell an.

raspberryfan · October 6, 2019 at 12:00 AM

@Hofei oder auch alle anderen wie verwendet man das Script von https://github.com/Hofei90/kuehltest_wertelogging. Ich habe einen Kühler von dem ich die Werte ermitteln möchte.

https://www.seeedstudio.com/ICE-Tower-CPU-…i-4-p-4097.html

Möchte ich testen.

Hofei · October 6, 2019 at 12:38 AM

Hallo,

sorry du hast natürlich vollkommen Recht, das Readme blieb mal wieder vollkommen auf der Streck. Das werde ich im nächsten Monat mal nachholen

Für dich:

Installieren der Abhängigkeiten:

sudo apt update

sudo apt install stress

pip3 install --user psutil toml peewee

Clonen des Repository:

git clone https://github.com/Hofei90/kuehltest_wertelogging.git

cd kuehltest_wertelogging

git submodule init

git submodule update

Config Datei erstellen, Vorlage gibt es unter vorlage_config.toml

Es bietet sich aber an, meine Werte zu übernehmen um direkte Vergleiche anstellen zu können:

nano config.toml

Code: config.toml

token = false # None = Deaktiviert
telegramids = false  # Telegramids zur Benachrichtigung

# Index 0: 0=Idle, 1=Last
# Index 1: Testdauer in Sekunden
ablauf = [[0, 45], [1, 300], [0, 240]]

Ausführen des Skriptes:

python3 kuehltest.py

Ergebnisse finden sich in kuehltest_log.db3

Bot · Vor einem Moment

Hofei · October 24, 2019 at 9:43 PM

Ergebnis mit Flirc Gehäuse ergänzt

Vielen Dank dafür an k.mauser

Jürgen Böhm · November 9, 2019 at 9:07 PM

Ich habe gerade das auch mal versucht, aber irgendwie komme ich nicht weit:

Code

pi@raspi25:~/src/kuehltest_wertelogging $ python3 kuehltest.py
Traceback (most recent call last):
  File "/home/pi/.local/lib/python3.7/site-packages/toml/decoder.py", line 456, in loads
    multibackslash)
  File "/home/pi/.local/lib/python3.7/site-packages/toml/decoder.py", line 725, in load_line
    value, vtype = self.load_value(pair[1], strictly_valid)
  File "/home/pi/.local/lib/python3.7/site-packages/toml/decoder.py", line 832, in load_value
    raise ValueError("This float doesn't have a leading "
ValueError: This float doesn't have a leading digit

During handling of the above exception, another exception occurred:

Traceback (most recent call last):
  File "kuehltest.py", line 27, in <module>
    CONFIG = load_config()
  File "kuehltest.py", line 22, in load_config
    config = toml.loads(conffile.read())
  File "/home/pi/.local/lib/python3.7/site-packages/toml/decoder.py", line 458, in loads
    raise TomlDecodeError(str(err), original, pos)
toml.decoder.TomlDecodeError: This float doesn't have a leading digit (line 1 column 1 char 0)

Display More

Die Voraussetzungen stimmen auch:

Code

pi@raspi25:~ $ sudo apt install stress
Paketlisten werden gelesen... Fertig
Abhängigkeitsbaum wird aufgebaut.       
Statusinformationen werden eingelesen.... Fertig
stress ist schon die neueste Version (1.0.4-4).
0 aktualisiert, 0 neu installiert, 0 zu entfernen und 0 nicht aktualisiert.

pi@raspi25:~/src $ pip3 install --user psutil toml peewee
Looking in indexes: https://pypi.org/simple, https://www.piwheels.org/simple
Requirement already satisfied: psutil in /usr/lib/python3/dist-packages (5.5.1)
Requirement already satisfied: toml in /home/pi/.local/lib/python3.7/site-packages (0.10.0)
Requirement already satisfied: peewee in /home/pi/.local/lib/python3.7/site-packages (3.11.2)

pi@raspi25:~/src $ git clone https://github.com/Hofei90/kuehltest_wertelogging.git
Klone nach 'kuehltest_wertelogging' ...
remote: Enumerating objects: 67, done.
remote: Counting objects: 100% (67/67), done.
remote: Compressing objects: 100% (46/46), done.
remote: Total 67 (delta 34), reused 49 (delta 19), pack-reused 0
Entpacke Objekte: 100% (67/67), Fertig.

pi@raspi25:~/src $ cd kuehltest_wertelogging/

pi@raspi25:~/src/kuehltest_wertelogging $ git submodule init
Submodul 'telegram_api' (https://github.com/Hofei90/telegram_api.git) für Pfad 'telegram_api' in die Konfiguration eingetragen.

pi@raspi25:~/src/kuehltest_wertelogging $ git submodule update
Klone nach '/home/pi/src/kuehltest_wertelogging/telegram_api' ...
Submodul-Pfad: 'telegram_api': 'afd6c297a51ecb5c05bd10a7f5409bfdf3b13340' ausgecheckt

Display More

Trotzdem die obige Fehlermeldung, fehlt mir da noch etwas? Hofei, Deine Vorlage habe ich übernommen.

MfG

Jürgen

der die Kühlkörper "Armor" hat, und auf "FLIRC Case" und "Argon ONE Case" wartet.

Hofei · November 30, 2019 at 11:40 PM

Sorry! Voll verplant zu Antworten.

Zeig mal bitte deine Konfigurationsdatei (conf.toml)

Bot · Vor einem Moment

Thomas18TE · December 1, 2019 at 6:50 AM

ich habe letztens meine 28x28x15mm Kühler bekommen, trotz 2147 MHz gehts im Leerlauf fast auf Raumtemperatur runter bei Vollast bin ich bei 42°C, jetzt kann die zukünftige Firmware kommen da der SoC anscheinend für 2,5 GHz gut sein soll. Das Klebepad habe ich aber gegen Wärmeleitpaste ersetzt da der Übergang zu schlecht war, +6-7°C mehr mit dem Klebepad im Leerlauf.

Gemessen mit https://silver.urih.com/

[Ergebnispräsentation] Temperatur und CPU Takt Logging bei verschiedenen Kühlvarianten

Ergebnisbericht über den Verlauf von Temperatur und CPU Taktfrequenz bei verschiedenen Kühlvarianten

Einleitung

Testvarianten

Testablauf

System

Hardware

Raumtemperatur

Ergebnisse

1: Gehäuse offen

2: Gehäuse geschlossen

3: Lüfter von Außen nach Innen

4: Lüfter von Innen nach Außen

6: Pi alleine

7: Passiv mit Aluminium Kühlkörper, offen

8: Passiv mit Aluminium Kühlkörper im Gehäuse, offen

9: Passiv mit Aluminium Kühlkörper im Gehäuse, geschlossen

10: Mit Aluminium Kühlkörper mit Lüfter von Innen nach Außen

11: Mit Aluminium Kühlkörper mit Lüfter von Außen nach Innen

13: Passiv mit Aluminium Kühlkörper im 3D Druck Gehäuse mit PWM Lüfter 100% von Außen nach Innen

14: 3D Druck Gehäuse mit PWM Lüfter 100% von Außen nach Innen

15: Kupfer Kühlkörper im 3D Druck Gehäuse mit PWM Lüfter 100% von Außen nach Innen

16: Passiv mit Kupfer Kühlkörper im Gehäuse, offen

17: Passiv mit Kupfer Kühlkörper im Gehäuse, geschlossen

18: Kupfer Kühlkörper mit Lüfter von Außen nach Innen

20: Flirc Gehäuse

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