inakabito's lab

Pi4非対応QUATTROケースにPi4を入れてみました。

私が所有しているQUATTROケースはPi4非対応です。
今後対応したものが発売されるかもしれませんが、
持っているものを有効活用するために、
追加工してPi4を入れました。

まとめ
・大小合わせて6箇所追加工をすれば入れることができます。
・追加工箇所の外観は・・・気にしなければＯＫ
・追加工箇所を目立たなくするには、薄板を加工して
　貼り付ける等の検討が必要です。

編集中の記事です。2019.12.31

QUATTROケースの外観
正面

写真は放熱のため付属スペーサを取り付け、
トップカバーを高くして熱気出口を開けています。

左側面


後面


右側面


上面


底面


QUATTROケース(QUATTRO Case)について
　ネット検索してみてください。
　私はＫＳＹで購入しました。価格は1,430円で
　色は5タイプの中から選べます。

次に、追加工が必要な箇所を紹介します。
　6箇所（�@〜�E）

�@裏ぶた部分の下からPi4基板を支える部分に加工が
　必要でした。
加工前


加工後

基板裏面の突起と干渉する箇所を削ります。
（Raspberry Pi3から4で変更された箇所が干渉）

�AマイクロHDMIジャック周りを大きく削ります。
�BUSB-Cジャック周りを削って拡大します
�C3.5mmジャック周りはわずかにずれていて削らないと
　入りません。
加工前


加工後


拡大図（削り方汚いですがお許しください。）


�DLAN、USBジャック周りパネルの加工
　加工後写真のように、穴が本体につながっている部分を
　ニッパ等で切り取って、凸部やバリをヤスリで平坦に
　仕上げます。
　穴左側は切り取ったあとさらに1mmぐらい削ります。
　削らないとUSBジャックが干渉します。
加工前


加工後

パネルを縁の部分で切り取ることができれば
裏返せばピッタリ合うのかもしれません。

加工後拡大

やっぱりパネルが欲しくなりますね。

ヒートシンクを貼り付けて

ヒートシンクはＫＳＹで購入しました。
　ヒートシンク 40x30x6 熱伝テープ付 for Pi [RASSTCL4016TP]
　Raspberry Pi 4 Bシリーズ用の大型ヒートシンク　550円

今後の計画
　電源追加と冷却の改善を計画していますので、
　出来上がったらご紹介したいと思います。

参考　Raspi4を使ってみた感想
　Raspi3Bと比べてすごくパワフルになった感じがします。
　Raspberry Pi Model B 4GB RAM

楽しみにしていたRaspberry Pi 4 model Bが届きました。

電線にTJCターミナル（メス）を取り付けて
絶縁のため熱収縮チューブを被せる作業を説明します。


工具
ワイヤストリッパ、圧着工具、この他に、ニッパとはんだこてがあればＯＫ


つながっている所をニッパで切り離します。


電線も用意します。（0.2mm AWG24相当）


私のやり方は２通り
2mmくらい被覆を剥いてターミナル溝に入れおさえる。
被覆を剥いた部分をどの位置に合わせるか注目してください。


圧着工具の1.4のところにセットする。
ターミナルと工具の位置関係に注目してください。

別のやり方
先にターミナルを圧着工具にセットしておき、
被覆を剥いた電線を挿入する。

電線の圧着が完了したら軽く引っ張って抜けないことを確認する。


被覆の部分を締めます。
Φ1.8のところを使って、写真のように工具に対して端子が
垂直になるように裏側で押さえながら締めます。


取り付け完了です。


熱収縮チューブを端子と同じ長さに切って被せます。
RasPi+クアトロケース+ファン取り付け用の長さです。
ほかの用途では、
もう少し長く切ってケーブル側へずらして被せます。


はんだこてを加熱して、太い部分で加熱収縮させます。



完成です。

RaspbrryPiディスクトップ右上に「稲妻マーク」が出て、
時々フリーズするので調べました。

約1年間使ってきましたが、最近不調で困っていました。
問題点を見つけて解決し、安心して使えるようになりました。

USBのSSDを使っている分、通常より消費電力は
多いはずですが、電源の容量はMAX 6Aで十分余裕があります。
分解して調べてみましょう。


電源電圧低下時に表示される稲妻マーク。


結果
　電源の出力電圧5.2V→正常
　電源供給コネクタは根本まで挿さっているがぐらつく→？
　ピンヘッダは接触部に黒い変色が見つかりました。→異常

原因
　GPIOピンとコネクタの接触抵抗の増加のようです。
　接触抵抗による発熱で徐々に酸化が進んだものと推定。
　
コネクタはブレットボード用ジャンパーワイヤのメスを使っていた。
参考写真


対策
�@メス側をTJCピンターミナル（メス）に変更
（ピンとの勘合はキツめグラつきは少ない。
　熱収縮チューブで絶縁処理）
�A電源供給ピンを増やして電流を分散
　プラス→ピン番号2,4
　マイナス→ピン番号6,14
TJCピンターミナル参考写真


結果
　正常に動作し「稲妻マーク」発生なし。

反省点
　勘合はゆるめでさわると少し動くが、
　メス側は金メッキ(？)されており、
　電流1A弱（実測）程度なら問題なかろうと
　なめていたのが敗因。
　今後の設計では気をつけたいと思います。
　

RaspberryPi仕様
　Pi3 MODEL B
　電源はGPIOピンへ5.2V供給
　（12V ACアダプタ→DC-DCコンバータ→RasPi）
　USB接続SSD BOOT仕様

材料　秋月電子にて購入
　TJC8ピンターミナル（メス）（10本入）
　通販コード　C-09248
　耐熱電子ワイヤー1m×10色[0.2sq (7/0.18) AWG24x10]
　通販コード　P-10672

左上のターミナルから出ている白と青の配線が相当します。


見にくいですが白がピン番号2,4へ、青がピン番号6,14へ接続されています。

TinkerBoardはRasPiとほぼおなじサイズなので
RasPi用ケースを流用することが出来ます。

RaspberryPi（TinkerBoardもok）をQuattroCase入れて
ファン冷却、電源取り付けをまとめた記事はこちら

ＬＥＤ位置が微妙に違うのか、緑の表示が見えません。




2個めのクワトロケースです。


DCジャック位置はやっぱりここがいいかな



最大電流は2.5Aということで5V、GND(0V)共に
2本で供給しました。ピンヘッダ表示の赤が5V、
黒が(GND)0Vです。
★★接続を誤れば即破壊しますのでご注意を★★

課題点
GPIOピンヘッダへの接続端子の高さについて
ファンへ干渉してトップカバーが閉まりにくくなります。
端子を曲げるなど工夫が必要となります。


GPIOピンヘッダとの絶縁を保つためファンへポリイミドテープを貼りました。
トップカバーを押し付けても大丈夫と思います。追記


前に説明したように、5V冷却ファン静音化のために
レギュレータを使って電圧を2.5Vへ下げています。
　I-10269　三端子レギュレータ2.5V 100mA
　p-10835　SOT89変換基板
　P-09322　セラミックコンデンサ10μF 10V
　スズメッキ線　少々（抵抗のリードでＯＫ）
　（秋月電子）


見やすく拡大しました。
小さいので部品の位置を合わせにくいです。
拡大鏡を使って作業すると見やすいです。

作業台に基板を固定しておき、レギュレータは
テープなどで位置を合わせて固定してハンダして下さい。
上左側は空き端子なので少し偏っても、
ハンダがブリッジしても大丈夫です。
ほかはブリッジ厳禁です。
チップコンデンサは先に端子へハンダをつけておき、
ピンセットで位置を合わせながらハンダします。
（作業性悪いのでリードが生えたコンデンサを
使用したほうが良いかもしれません。）

上の青がGND(0V)　上の茶が5V入力です。
DC-DCコンバータ出力に繋がっています。

下の赤が2.5V出力　下の黒がGND(0V)です。
ファンのケーブルを適度長さに切ってへ接続します。

注意事項
・作ってみる方は自己責任でお願いします。
・MJ-60 2.1mm標準DCジャックパネル取り付け用 C-06299
　容量が12V0.5Aのため、RasPiの動作や、接続機器によっては
　電流容量オーバーとなりますのでご注意ください
　接続機器とはUSBやGPIOにつなぐ周辺機器やHATなどです。
　キーボードは40mA程度、マウスは20mA程度
　CPU負荷が大きい状態での電流は、
　RaspberryPi3 Bで1.3Aぐらい（接続機器なし）
　12Vで約0.58A(DC-DC効率93%)
　RaspberryPi3 B+で1.5Aぐらい（接続機器なし）
　12Vで約0.67Aと推定します。
　TinkerBoardで約0.5A（接続機器なし、他条件不明)
　CPU負荷大とUSBで合計5V1.6Aだと12V約0.72A(推定)
　CPU負荷小とUSBで合計5V0.6Aだと12V約0.27A(推定)
　上記のようにピークでオーバーしている状態です。
　現在まで時々容量オーバーの状況は発生していますが
　幸い、いまのところ不具合なしです。
　RasPi4Bに向けて別部品の評価をすすめます。
・ＤＣ／ＤＣコンバータ可変電源
　RasPiにつなぐ前に電圧確認をしてください。
　電圧は約5.2Vになっていると思います。
・ＡＣアダプタ
　プラグのセンタにプラスが出ていることを確認後
　接続してください。
　電圧＆電流容量　RasPi B+とセット販売品が5V3Aなので、
　5V3Aを得るために12Vで約1.34A（DC-DC効率93%）
　と思います。
　最大は13Vぐらいとして下さい。（最大定格+14Vのため）
　最小は9Vぐらいでも動くのではないかと思います。
　12V2Aセンタープラス(＋）を使用しました。