Raspberry Piにおける冷却ファンの駆動方式

Raspberry Piの来年夏に向けての対策として，ファンをつけようと考えていました．
大きく分けて，以下の3種類程度かと思います．

• ON/OFF制御
• 電圧制御
• PWM制御

いろいろ調べて考えた結果，一番古典的なON/OFF制御にしようと思っていますが，それぞれの方法の特徴をきちんと比較した資料は発見できなかったので，Raspberry Piのプラットフォームに適用する前提でなぜ，ON/OFF制御を選んだか比較しながら説明します．

ON/OFF制御

ON/OFF制御とは，冷却対象の回路の温度が一定以上にならないように，冷却ファンをON/OFFするだけで制御する方法．ファンに専用の電源を使わないとすると，Raspberry PiのGPIO端子の5Vをファンの電源として利用する必要があり，ON/OFF制御するスイッチの代わりとなる回路はGPIOで制御可能である必要がある．(詳細な回路図の例などは別途説明)

冷却効率としては一番最悪となるかわり，一番回路等は単純になる．

電圧制御

ファンと直列に負荷になる回路を接続することで，ファンにかかる電圧を調整し，ファンの回転数を制御する方法．ファンの回転数を下げる際に，負荷を大きくした時の消費電力の無駄が大きいのが問題．

PWM制御

参考URL : http://mfn.blog.so-net.ne.jp/2012-08-06-1

PCのファン等で用いられる方式で，PCのマザボード等から周期と幅の異なるパルス信号を入れることで，ファンの回転数を制御するインターフェース．PWM対応のファンは，PC用ぐらいしか市販では入手困難．入手する場合は，PC用で4端子のコネクタのついたファンを選べばよい．

Raspberry Piは，PWM制御に対応しているため，PWM制御に対応したファンを使えば，回転数制御自体の電力効率も良く，回路の温度に適した回転数で冷却してやることで，冷却の効率そのものも良くなる．

ただし，Raspberry Piで用いるためにはひとつ問題があり，PWM制御対応の市販のファンは基本的に12V駆動ということ．そのため，ファンのために12Vの電源回路を別に用意するか，メーカーの保証範囲外の電圧である5Vで動作するPWM対応ファンを発見するため，多数購入してあたりを探す必要がある．

さすがに，個人宅のNASサーバにそこまで行う財布もなく，12Vの配線を余分につけるのも不許可範囲なので，PWM制御は今回はパス．

もちろん，5V対応のファンを使って，5V電源で動作するPWM対応ファン互換の回路を自作すれば別．しかし，今回はとりあえずパス．

方式の絞込み

電圧制御は，電気の無駄が多すぎるのでパス．PWM制御はやはり12V問題で今回はパス．

とりあえず，最初はON/OFF制御で行い．5V動作のPWM制御対応ファンの作成は将来課題にすることとしました．

ON/OFF制御回路

https://sites.google.com/site/gpsnmeajp/raspberrypi/fancon

http://suihan74.ddo.jp/blog/raspberry-pi-cool-down-2/

http://www2u.biglobe.ne.jp/~kazuchan/jikoyuu.html