Pi4で自宅サバ（一応IPv6対応）

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うちの自宅サーバーをRaspberry Pi 4にしてみました。
（令和元年12月12日から17日まで）

Ubuntu Server 19.10.1使用。

ubuntu-19.10.1-preinstalled-server-arm64+raspi3.img.xz
↓ ダウンロードはここから
https://wiki.ubuntu.com/ARM/RaspberryPi

 

↓ 令和元年12月12日から17日まで、このブログ（WordPress）は、このPi4で運用していました。

↑ USB2.0のポートに刺さっているUSBメモリは、ブログデータのバックアップ用です。

 

IPv6対応方法は、お名前ドットコムの「DNSレコード設定を利用する」にAAAAのIPv6アドレス（240fで始まるアドレス）を登録して、一応、IPv6で接続出来るようになりました。

今後IPv6アドレスが変化したら、再登録しないといけないですが。今のところ3日間、Pi4は何度もの再起動やらUbuntuの入れ直し、ルーターの再起動もしましたが、Pi4のIPv6アドレスの変化はありません。因みにうちはauひかりで、ルーターはBL900HWです。

本当にIPv6で接続出来ているのか判断出来るように、当サイトのブログヘッダーへIPv6判別のコードを置きました。このページ最上部にあるJM1LXSの次2行目を見て下さい。余計な一文があると思います。IPv4で接続の場合、絵文字は薄笑いをします。もしあなたがその場合でも機嫌を損ねないで下さいね。IPv4の接続でもいいんです。

 

このようにiPhoneアプリのPressSyncで書いて見て気になるのが、以前のPCと比べて画像のアップロードに時間がかかります。ストレージがSDカードだからでしょうか。以前のPCはHDDでした。

Pi4用ヒートシンクケース

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Raspberry Pi 4 用のヒートシンクケースを装着して、その放熱性をチェック。

 

テストはstressコマンドでCPUに負荷をかけて、CPU温度とヒートシンクの温度を比べるって簡単な方法です。

$ cat /sys/class/thermal/thermal_zone0/temp 
43816
$ stress --cpu 4 --timeout 2m
$ cat /sys/class/thermal/thermal_zone0/temp 
48686
$ stress --cpu 4 --timeout 2m
$ cat /sys/class/thermal/thermal_zone0/temp 
49173

↑ このように合計4分間CPUに負荷をかけてCPU温度が43.8℃から49.1℃になった時、ヒートシンクケースの温度を測ると　↓

スポット1（CPUに接する部分）のヒートシンクケースの温度が46.3℃になっていました。スポット2はSDカード付近です。スポット3はテーブルに置かれたノートです。この時の室温は16.8℃でした。

これをどの様に評価したら良いのでしょう。ヒートシンクケース無しで測定していないので評価出来無いって感じですか。

 

かも知れませんが、別な事で測ってみたかったのです。それは、このケースに付属する熱伝導性両面テープを貼り、ケースを組み付けるとPi4の基板がやや歪むのです。それが嫌で基板とケースの間に薄いワッシャーをかませました。

↓ 赤矢印が示す所に有るのが、そのワッシャーで厚さ0.40mmです。

この0.40mm浮かせた事で、熱伝導性が保たれるのか心配でした。それで温度を測ってみた訳です。

 

結果として、熱伝導性は保たれたと言う事で良いかと思います。

 

ただ今後色々遊んでみたい時は、このケースは不便ですね。基板へのアクセスが非常に悪いです。

取り敢えず、私はこのPi4をWEBサーバーにしてみようと思っています。だから配線はLANケーブルと電源ケーブルだけなので、このケースでもいいかなって感じです。

Pi4の低電圧警告

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先日届いたRaspberry Pi 4にUbuntu Server 19.10.1をインストールして遊んでみるよ！

 

と思ったら

Pi4の起動中から、ログイン後のapt update程度の軽作業でも電源ランプ（赤いLED）が点灯したり消灯したりしている。コマンドdmesgを叩いたら低電圧警告が出ていました。

↓ Under-voltage detected! (0x00050005)

 

この低電圧警告が出た時の電源はMax3Aのモバイルバッテリーと大陸から届いたUSB Type-C ケーブルの組み合わせです。↓

このケーブルは怪しいので使用停止。モバイルバッテリーはもっと信頼出来るケーブルを購入してから判断するので保留。

そもそも、Pi4に適したACアダプターが欲しい。って事で探すとPi4に最適と言う物がスイッチサイエンスに有りました。ならばと、それを注文。↓

ラズパイ4に最適なACアダプター 5.1V/3.0A USB Type-Cコネクタ出力

↓ はい、届きました。なんと箱の内側に「寒いよね、ポチってくれてありがとう♥️」だって、またポチっちゃいそうです。

 

 

USB Type-Cケーブルが届いたので、先のモバイルバッテリーとの組み合わせでPi4を起動させて、stressコマンドでCPUとディスクに負荷をかけてみました。

$ sudo apt install stress

$ stress --cpu 4 --timeout 30
$ stress --hdd 1 --timeout 30

 

↓ 結果は良好。電源ランプは一度も消灯しませんし、dmesgを見ても低電圧警告は出ていません。

 

↓ その良好と感じたUSB Type-Cケーブル 1mです。私はこれを使用しました。

 

スイッチサイエンスから届いた「ラズパイ4に最適なACアダプター 5.1V/3.0A USB Type-Cコネクタ出力」も同様の負荷テストをした結果、問題無く良好です。

ツェップ型アンテナのLC値

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ツェップ型アンテナのマッチング回路に使用するコイル（L）とコンデンサー（C）の値を探って見ました。

苦労して磨いたローラーインダクタ（40μH）とOMさんに頂いたタイトバリコン（100pF）を使い、簡易ベンチLC（LとCはそれぞれ可変可能でアンテナ部分は5kΩの抵抗で作った模擬ツェップ型アンテナ）を作り、ツェップ型アンテナのLC値をnanoVNAのスミスチャートとSWRを見ながらの作業です。

画像１

 

↓ SWR1.00 SMITH 50.1Ω 136nF

画像２

↑ SWRは分かるとして、私の勉強不足の為でSMITH（スミスチャート）の見方が良く分かりませんが、136nFの意味は単位がFだからコンデンサーの容量性リアクタンスを示しているのかも。スミスチャートの下半分が容量性なので、上半分の誘導性（H）に変わる瞬間の位置がアンテナの共振点なのかも。

取り敢えず、スミスチャートが50.0Ωになるように、SWRが1.00になるように、ローラーインダクタとバリコンを調整してみました。

 

この簡易ベンチLCでの試行錯誤の結果、私が得たLC値は（画像２の時）

周波数：3.55MHz
コイル（L）：20.7μH
コンデンサー（C）：87.4pF

 

計算上のLC値（Cが同じ場合）は
（計算はゲルマラジオの試作工房さんのLC共振周波数の計算のページで行いました。）

周波数：3.55MHz
コイル（L）：23.0μH
コンデンサー（C）：87.4pF

 

う〜ん。計算上のLと比べると私の値が少ないですね。でもアマチュア的（私的）には、おおよそ同じ値になりました。

以前、14MHz用のツェップ型アンテナを自作した時、SWRはコンデンサーの値を変えずに、コイルの値を調整した方が低くなりました。それを再確認出来ればと思い、この簡易ベンチLCを作りました。さいたまハムの集いで手に入れたローラーインダクタは、これを試すには打って付けです。

 

次は、コンデンサーの値を固定（少な過ぎ、適正値、やや多い）して、コイルの調整でどれだけSWR（黄色）が下がるのかを比べてみます。（画像３から画像５）

画像３　コンデンサー 53pF（少な過ぎる）
SWR 2.74 SMITH 129Ω 1.56nF

画像４　コンデンサー 87.5pF（適正値）
SWR 1.00 SMITH 50.０Ω 4.20nH

画像５　コンデンサー 100pF（やや多い）
SWR 1.30 SMITH 38.２Ω 67.３nH

コンデンサーが目標周波数（3.55MHz）に合った適正値（87.5pF）から外れると、画像３と画像５の様に、いくらコイルで調整してもSWRは良くなりません。と私は思います。

 

適正値と表現していますが、これは私が作った簡易ベンチLC上での値です。実際に自作するツェップ型アンテナのマッチング回路に使用出来る値とは限りません。

 

今回、nanoVNAの画面をじっくり見て分かった事は、スミスチャートのHは誘導性、Fは容量性を表している様です。なので単位がHからF、またはFからHに変化した瞬間がアンテナの共振点なのかなぁ。と思います。

その共振点に加えてスミスチャートで表示するオームが50.０Ωになれば自ずとSWRも1.00となり、マッチングが取れた状態だと思います。

可変コイルのメンテナンス

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さいたまハムの集い2019に行き、ジャンクコーナーに出品されていたJRC送信機から外した可変コイル（ローラーインダクタ）を、販売開始時間直後に購入。

家に持ち帰りLCRメーターで測定すると、最大値だと思われる約40μHを示すだけで変化しませんでした。

 

それで、分解してコイルを磨く事に

↓ 購入時のローラーインダクタ

↓ メンテ完了のローラーインダクタ

 

↓ 真っ黒コイルをネジザウルスリキッドで、黒い物質（錆？）をある程度落とした画像。（この場合、ネジザウルスリキッドの使用が適切かは分かりませんが）

↑ 左のコイルも処理前は、右のディスク状の金属と同じく真っ黒でした。

 

↓ 真っ黒部品をネジザウルスリキッドで処理した後、金属みがきクロスで念入りに磨いたらピカピカになりました。

 

↓ 使用したネジザウルスリキッド（画像のリキッドは未使用品）と金属みがきクロスです。