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RasPi用Quattro Caseファン&電源詰め込む

RasPi用Quattro Caseに
Raspberry Pi3 Model B+を入れてみました。

この記事で
RaspberryPi3 MODEL B,B+
またはTinkerBoardどちらでも製作できます。

まとめ
 Piとケースと部品と工具
 ケースに入れてみました。
 放熱改善でファンを取り付けます。
 ファン取り付けのための準備とファンの加工
 ファンの音が大きい
続きの記事
 Pi電源とファン電源作成取り付け、DCジャックの取り付け

・Pi3 B+ Base Kit V1 (KSY)
 ACアダプタ、ヒートシンク2個(両面テープ付属)
・Piケース Quattro(クアトロ)透明 for 3B+/3/2/B+ (KSY)
・ケース付属スペーサ取り付け用タッピングビス4個必要
 タッピングビス(50個入り) コードP-10461 150円 (秋月電子)
・CPU FAN CPUファン MF60090V1-C00 1,680円(アマゾン)
 Lenovo L3000 G450 G450A G455 G550 G555 G555A B550等用
・工具 ホットボンド ガン B-30 T-03638 800円
・ホットスティック 透明(10本入) T-03645 100円
・耐熱テープ(ポリイミドテープ)15mm幅 T-09380 350円

クリアケースなのに見栄えが良くなくて残念です。
クリックすると元のサイズで表示します

クリックすると元のサイズで表示します

冷却ファン取り付け準備
ケースの部品にくっついているスペーサを切り離す。
ニッパを使うと不要な凸部をきれいに取り除けます。
※白のケースで説明しているところがあります。
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取り付け方向、上下がありますので形を見てください。
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取り付けた状態
クリックすると元のサイズで表示します

写真のようにタッピングビスで四隅へ取り付けます。
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ファンを加工してホットボンドで固定
続きの記事で必要な加工も済ませます。
取り付け前にDCジャックの干渉部分を切り取ります。
切り取り寸法17X12(mm)で板を外してニッパで切りました。
切りにくく、少し歪むがファンへの接触無ければ良しです。
絶縁のためポリイミドテープを貼っておきます。
ファンの黄色ケーブルは不要なので根本で切ります。
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樹脂部分も削り取ります。
ニッパで少しずつ切ってヤスリをかけました。
ミニルーターを使えばかんたんキレイにできると思います。
クリックすると元のサイズで表示します

ホットボンドで4箇所くらい接着します。
接着終点でボンドを切るところにコツがいります。
クリックすると元のサイズで表示します

しっかりファンを固定しましょう。
クリックすると元のサイズで表示します

しっかりファンを固定しましょう。
クリックすると元のサイズで表示します

ファンの動作音について
PiのGPIO 5V、3.3Vから電源供給してみたが音が大きい。
電圧を下げると回転数が下がり静かになるので、
続き記事で2.5Vまで下げます。このときのCPU温度は
CPU80〜90%のとき60℃以下は維持できると思います。

GPIOピンヘッダとファンの金属板が接近していますが
4mm程度の隙間があります。
クリックすると元のサイズで表示します
GPIOピンヘッダに一般的なコネクタを接続する場合は、ファンへ干渉するのでトップカバーを浮かせた状態となります。



冷却ファンとPiの電源を製作しPi電源はGPIOから供給する。
★★製作される方は自己責任でお願いします。★★
主要部品は秋月電子で揃います。
・スイッチングACアダプター12V2A STD-12020U M-06239 1,000円
・DC-DCコンバータ K-07728 980円
・カーボン抵抗 75Ω 1/6W(100本入)R-16750 100円
・2.1mm標準DCジャック パネル取付用 C-06299 40円
・SOT89変換基板(10枚入) P-10835 70円
・低損失CMOS三端子レギュレータ2.5V100mA(10個入)I-10269 250円
・チップ積層セラミックコンデンサ10μ(10個入)P-09322 150円
・TJCターミナルピン(10本入り) C-09248 50円
・三端子レギュレータ2.5V 100mA(10個入り)I-10269 250円
・SOT89変換基板(10枚入り) p-10835 70円
・セラミックコンデンサ10μF 10V(10個入り) P-09322 150円
・スズメッキ線 少々(抵抗のリードでOK)

マイクロUSBコネクタ穴の上に
直径10mmの穴を開けてDCジャック取り付けます。

ドリルで小さめの穴を開けてからヤスリで広げました。
加工する時はトップカバーとRasPiを外してください。
クリックすると元のサイズで表示します

ジャックの半田つけ端子に導体断面積0.3mm程度
長さ20p赤黒2色の電線を写真のように半田付けし、
熱収縮チューブを被せておきます。赤がプラスです。
端子が水平になるように取り付けます。
小さい穴に無理に押し込むと変形しプラグを挿しにくくなります。
ジャックが動いてしまう時はホットボンドで固定します。
クリックすると元のサイズで表示します

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DC-DCコンバータ可変電源キットに部品を取り付けます。
J1を導線でつなぎ半田、VR1に75Ωを基板に密着させて
取り付け半田する。浮いているとファンと干渉するため。
(写真75Ωはサイズ大の為曲取付けしている。1/6Wなら不要)
VOUTへ1.2KΩを半田する。VINへDCジャックケーブルをプラスとマイナスを間違わないように半田付けする。
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DC-DCコンバータをホットボンドで固定
RasPiボードと干渉しない位置でできるだけ下へ
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DC-DCコンバータの取り付け状態
クリックすると元のサイズで表示します

ファン用2.5V電源作成と配線
電源モジュール作り方参考
三端子レギュレータ、セラミックコンデンサ、
ジャンパー線を写真のように組み立てます。
配線は茶(+)青(-)がDC-DCコンバータ側、赤(+)黒(-)がファン側

ファンの横にホットボンドで固定
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RasPiへ電源供給
TJCターミナルピンに茶(+)青(-)配線を取り付けて、収縮チューブを被せます
TJC端子の付け方
ファンの配線と一緒にDC-DCコンバータVOUTの+と-へ接続します。
配線の導体断面積0.2mm(AWG24)使用しました。
配線が出来上がったらACアダプタで電源を供給し、茶青間の電圧が茶が+で約5.2Vとなっているか確認します。OKなら一旦電源を切ってRasPiのGPIOへつないで下さい。
GPIO側は線をほぼ直角に曲げる必要があります。
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トップカバーを取り付けて完成
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無事動きました。
★★接続を誤れば即破壊しますのでご注意を★★

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。
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投稿者:田舎人
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