ファン付きのRaspberryPi4ケースを作成する方法

新しいRaspberryPi4は、前任者と同じ小さなフォームファクターを共有しているにもかかわらず、はるかに強力です。ただし、優れたパフォーマンスを実現すると、消費電力が高くなります。したがって、Raspberry Pi 4は、古いPiモデルよりもはるかに多くの熱を生成します。アクティブな冷却がないと、RaspberryPi4は中程度の負荷でもサーマルスロットルを実行します。幸い、これは、公式のRaspberryPi4ケースにファンを作成または追加することで修正できます。

注 ：市場にはファン付きのサードパーティ製のRaspberryPi4ケースがたくさんあります。このチュートリアルは、公式のRaspberryPi4ケースをすでに所有しているDIY愛好家を対象としています。

必要なツール

これはかなりシンプルなmodで、平均的な家庭にはない高価なツールを必要としません。いくつかのオプションのエクストラがリストされ、それに応じてマークされています。これらは絶対に必要というわけではありませんが、持っておくと便利です。エクストラはもう少し費用がかかる場合がありますが、RaspberryPi4の美観とパフォーマンスを向上させながら作業を容易にします。

各アイテムをクリックして、Amazonストアのおすすめ商品へのリンクを見つけてください。このガイドでは、これらのツールと消耗品のそれぞれのさまざまなバリエーションと微妙なニュアンスについて詳しく説明します。

1. RaspberryPi4モデルB
2. 公式のRaspberryPi4ケース
3. 電気ドリル
4. ホールソーキットまたはブラッドポイントドリルビット
5. 回転工具
6. 30mmまたは40mmのケースファン（5ボルト、2ピンバージョン）
7. ケースファン用PVCダストフィルター（オプション）
8. 両面テープ（薄い）（オプション）
9. ホールパンチセット（オプション）
10. Raspberry Pi 4銅製ヒートシンクキット（オプション）
11. サンドペーパー（オプション）
12. ルーラーとマーカー
13. 安全メガネ
14. イソプロピルアルコール

公式のPi4ケースのアクティブ冷却

私たちの最初の仕事は、プロセッサの真上にファンホールを開けることです。

1.ケース内にPi4を取り付けて、ケースをよく理解してください。冷却用の開口部をケースの上半分（白）にドリルで開けることができる一般的な領域を決定します。 GPIOピンに近づかないように特に注意してください。そうしないと、ファンを取り付けた状態でケースが閉じません。下の図は一般的なガイドラインとして使用できますが、2回測定し、1回切断する方が適切です。

2.ここで、ファンの寸法を決定する必要があります。 30mmまたは40mmのファンから選択できます。より大きな40mmファンは、より低速でより多くの空気を押し出し、より静かで効率的になります。小さい30mmの代替品は回転が速く、ノイズが多くなりますが、他のプレミアムアルミニウム製RaspberryPiケースとの互換性が高くなります。将来のアップグレードについて検討する価値があります。

このmodの範囲では、ファンの深さは6mmから20mmの間で変化します。より薄いファンのブレードは、より厚い代替品と比較して表面積が比較的小さいため、冷却性能が低下します。より厚いファンは、より強力なモーターを収容することもできます。ヒートシンクの使用は避けてください（非推奨）か、より厚いファンを収容するのに十分低いプロファイルのヒートシンクを取り付けてください。

3.ホールソーセットは、ファンホールを作成するための最もクリーンな方法です。 30mmファン用の開口部を作るために1-1/4インチのドリルアタッチメントが必要になり、40mmファン用に1-1/2インチのドリルアタッチメントが必要になります。適切なサイズのホールソーアタッチメントにアクセスできない場合は、大きなブラッドポイントドリルビットを使用して複数の穴を開けて、同様の効果を得ることができます。ただし、それでは、ホールソーを使用して切り抜かれた適切なファンサイズの穴とほぼ同じ速度の気流は得られません。

4.下の写真のように、ケースの内側に合うように段ボールまたはフォームを切り取ります。これにより、上半分を打ち抜いた後、シャーシの下半分（赤）に誤って穴を開けるのを防ぐことができます。ケースの下半分を取り外した状態でファンの開口部をドリルで開けると、ドリル中にケースを固定するのが難しくなるため、実行できません。

5.ダクトテープからベンチバイスまで、あらゆるものを使用してケースを固定できます。ケースをしっかりと保持したり、固定しないままにしたりするために手を使わないことが絶対に必要です。発生するトルクにより、ドリルやケースが滑って重傷を負う可能性があります。下の画像では、いくつかの材木とクランプでケースをしっかりと固定するための私の即興の方法を見ることができます。

6.最新のドリルのほとんどは、可変速度調整とアナログトリガーを備えています。これらを使用して、ドリルが高速で回転するのを防ぎます。ホールソーをゆっくりと開始し、ドリルビットがケースに食い込むまでトリガーを静かに握ります。ドリルビットが通過したら、前のホールソーがケースにスムーズに食い込み、真っ直ぐに食い込んでいることを確認します。あまり速く穴をあけないでください。そうしないと、発生した過剰な熱によってケースがゆがみます。ファンをテンプレートとして使用して、4つの穴に印を付けてドリルで穴を開けます。これらの取り付け穴は、ファンをケースに取り付けるために使用されます。

7.ケースの長辺、オーディオ/ビデオポートと電源ポートの真向かいにもう1つの開口部を作成する必要があります。この開口部は、他の点では気密性のあるケースで適切な空気の流れを確保することにより、冷却効率を高めます。開口部の長さは、内側に隣接する一対の取り付けポイント間の距離よりも短くしてください。

これは、Dremelなどの回転工具を使用するか、大きなブラッドポイントドリルビットを使用して一連の穴を開けることによって行うことができます。開口部をきれいにするために320番の紙やすりを使用してください。エッジを滑らかにする努力をすることに熱心でない場合は、このステップをスキップできます。ケースの両方の半分をクリーンアップします。

8.（オプション）RaspberryPi4をほこりの侵入から保護することをお勧めします。 PVCダストフィルターメッシュからファンサイズのシートを切り取ります。適切なサイズのホールパンチを使用して、ファン取り付け穴を作成します。付属の取り付け金具（ナットとボルト）を使用して、ファンをケースの上半分に取り付け、ダストフィルターを2つの間に挟みます。

9.GPIOピンに隣接するシャーシの側面に沿ったもう1つの開口部に対して手順を繰り返します。ダストフィルターメッシュをケースに貼り付けるには、薄い両面テープを使用するのが最適です。

10.これで、RaspberryPi4をケースの下半分に取り付けることができました。次に、オプションのヒートシンクの取り付けがあります。重要なコンポーネントに銅製のヒートシンクを取り付けると、冷却性能が向上するだけでなく、追加された熱質量により、より高い持続的なオーバークロックが可能になります。あなたがそれをオーバークロックするつもりがないなら、そのようなトラブルに行くことのポイントは何ですか？

ほとんどのヒートシンクには、取り付け用の接着剤3Mティッシュテープがあらかじめ取り付けられています。保護ラベルを剥がすと、漆黒の仕上がりで識別できます（下の画像）。この黒いティッシュテープが付いているヒートシンクを取り付けないでください。皮肉なことに、黒い粘着テープは、冷却性能に悪影響を与える絶縁体です。組織テープをイソプロピルアルコールで完全に取り除き、代わりにArcticまたは3M8810熱接着パッドを使用してください。以前のアイテムチェックリストに含まれているRaspberryPi4銅製ヒートシンクキットには、3M8810熱接着パッドが事前に取り付けられています。

11.プロセッサ、RAM、ネットワーク、およびUSBコントローラのダイにヒートシンクを取り付けます。サーマルパッドの適切な濡れと接着を実現するために、ヒートシンクに15〜20秒間適度な圧力をかけます。極性に注意しながら、上のピン配置図に示すように、2ピンファンケーブルをGPIOピン（赤：5vおよび黒：アース）に接続します。 （赤は正、黒は負です。）

アクティブに冷却されたSBCでくつろぐ

Raspberry Pi 4 Model Bの電源を入れると、ビデオの再生がよりスムーズになります。プロセッサは、要求の厳しいアプリケーション中に過熱したり減速したりしないため、実際のパフォーマンスが向上します。在庫設定では、私のRaspberryPi4は中程度の負荷でも50°C未満で安定していました。アクティブな冷却設定が整ったので、Pi4を印象的な2GHzにオーバークロックすることさえできました。