Hone.のPC工房

PC工作好きなHone.の活動記録ブログ

FSPC CPUアップグレード

更新:内部写真・スクリーンキャプチャ追加

 

パフォーマンスが欲しくなった

 先日完成した本機にローカルWEBサービス(IIS)をインストールしCGIを実行可能にした。いざサービスを実行させた時、もっとパフォーマンスが欲しいと感じた。

 

完成した本機

 

 本機はCPUに第四世代Core i3-4130T(35W)を採用していたが上記理由によりCPUを交換することにした。新たに搭載したCPUは同じ第四世代Core i5-4460(84W)を載せた。

 

パフォーマンスを確認

 ベンチマーク結果(CPU-Z Bench Multi Thread)

  Core i3-4130T 801.3 ➡ Core i5-4460 1406.8

 

発熱

 新しく搭載したCore i5-4460でCPU部に100%の負荷をかけ、発熱状況を確認した。

結果はパッケージ温度70度、各コア55度、CPU速度は3.2GHzで安定。

 

CPUクーラーはAINEX CC-01を採用。ケース内に熱が籠らない構造ならば84WクラスのCPUを搭載しても不具合なく冷却できている。

 

完成後の内部

 

1時間ほど負荷状態で放置したが電源、筐体、マザーボード共に異常な発熱もなくむしろ良く放熱できていると感じた。筐体に大き目の吸気口を配置したのが功を奏したと思う。

 

動作モニタはガジェットで代用

 

 本機の動作状況はデスクトップに置いた各種ガジェットで表示している。デスクトップの壁紙は版権問題がある為加工した。

 

画面はガジェットの視認性を良くするため解像度を800×480ドットに縮小スケーリングして表示させている。

 

各種モニターも正常に動作しファイル共有、ローカルWEBサービス、メディアサーバー共も問題なく動作している。

 

以上の結果から本機で84WクラスのCPUを載せても問題ないことが判った。

FSPC ほぼ完成

更新:BIOS設定にて再起動時の不具合を解消

更新:追記

 

筐体加工はこれで最後?

 かなり形になってきた本機の筐体だが、今回で加工は終わる。

 

フロント

 

 保護フィルムを剥がした状態。写真だときれいに映るが肉眼だと開口部が結構汚い出来になっている。

 

リア

 

 罫書きの仕方が悪く加工時に筐体折り曲げ部によりうまく加工ができず汚い出来だ。

次回作は筐体のフロント、トップ、リアは1枚板で独立した作りにしようと思う。

 

部品を組み付けたフロント内部

 

 アクセスLEDに使っている部品は押しボタンスイッチなので機能を追加して液晶モニタのバックライトON/OFFスイッチを兼用した。

 

夜中の動作中に液晶モニタを表示させていると無駄に明るいので必要無い時には液晶の表示を消しておく。

 

部品を組み付けたリア内部

 

 FANと有線LANコネクタを取り付けた状態。この後FANの配線を行った。

内部にFANガードを使用したため筐体外部に使うFANガードが不足したので後日購入しようと思う。

 

優先して「筐体内部にFANガード」を設置する理由は筐体内部の配線類がFANブレード(羽)に干渉して傷付き場合によっては断線やショートなどの事故に繋がるので「内部ほど対策はしっかりするべき」である。本来は円形ではなく網目状のFANガードが良いのだがあまり空流を妨げる形状は好ましくないので写真のような形にした。

 

ほぼ完成

 

 不足部品はあるが概ね加工は終了した。あとはソフトウェアの最適化やチューニングを行うのみである。

 

液晶画面は物理解像度1024×600ドットだがスケーリングで1920×1080ドットまで表示可能である。フルハイ表示は文字が潰れて視認性が悪いが表示情報量が欲しい場合は解像度を上げることができる。

 

フルハイ表示でも決して文字が読めないわけではない。全画面表示のゲーム画面が綺麗に感じる程である。(ドットジャギーが表示補完で滲む事により滑らかな表示に見える)

 

左前から

 

 吸気口がかなり目立つがおかげで筐体内は熱の籠りもなく動作は良好だ。

 

右前から

 

 右側面の吸気口は電源の冷却も兼ねている。コンデンサの増量もあり動作は安定している。懸念があるとすれば落雷などでサージが発生した時の保護能力が如何程の物か多少心配ではある。

 

後ろ側(FANは後日交換予定)

 

 FANは適当な在庫を使用したため左右で能力の異なるチグハグな製品を使っている。

 

動作に問題はないが後日同一製品を購入し交換予定である。

 

同時にFANガードも装着しようと思う。

 

不具合(解消)

 現在判明している不具合として「再起動に失敗」する。原因はCPUであるCore i3-4130TがマザーのH97I-Plusと相性が悪い様である。

 

以前の構成であるCore i3-4130(54W)では正常に機能したので相性問題と結論付けている。

 

サーマルグリスを切らしているので購入後CPUをCore i3-4130に戻す予定である。

 

再起動時に起動に失敗していたが、その後の調べでBIOS設定の項目

 POST Report 3sec 👈BIOS画面表示時間を長めに設定

 Wait For "F1" if Error Enable

 Interrupt 19 Capture Enable

 Above 4G Decoding Enable 直接的な関連性は不明

に設定し再起動時の起動開始時間を遅らせることで不具合は解消した。

 

動作テスト

 動作は良好。(一部CPUの機能に相性問題があるが) ストレージも正常に動作しているし目立った不具合も見当たらない。

 

ベンチマーク

 CPU:Core i3-4130T

  CPU-Z Bench Multi Thread 801.3

 HDD:

  マザー シーケンシャルリード170MB/s 同ライト160MB/s

  増設部 シーケンシャルリード186MB/s 同ライト172MB/s

 SSD:

  NVMe Gen3 x2

  シーケンシャルリード835MB/s 同ライト811MB/s

 LAN:LAN Speed Test 4.4(100MB)

  Download 761Mbps Upload 422Mbps

  Windows File Copy 105MB/s

 

上記の結果から骨董品ながらNASとしてはまだまだ使える性能が出ていると思う。

 

不足部品の取り付けや交換が終わり次第、本機の製作は完了と言うことにする。

 

拡張の可能性

 本機に追加でインストールしたローカルWEBサービスのパフォーマンス向上の為、CPUを現在のCore i3-4130TからCore i5-4460へアップグレードするかもしれない。

 

35Wから84WへCPUの消費電力が上がってしまうが筐体の空流ならば発熱への心配も無いし現在のCPUクーラーでも対応できるらしい。

 

問題は電源でPC用電源のようにアクティブPFC回路などの補償回路は無いのでどこまでの負荷に対応できるかテストするしかない。

 

問題が無ければCPUをアップグレードしてみようと思う。

FSPC フロントパネル加工

更新:吸気口にパンチング板を張り付け

 

トップカバーと一体のフロント・リアパネル

 前回は本体側筐体の加工を行った。今回はフロントパネルの加工を行う。

 

加工中のフロントパネル

 

 上の写真は加工中で保護フイルムを剥がしていない状態のフロントパネル。配置図から多少の変更があり、吸気口のサイズと形状をフロントパネルの強度を意識して配置し直した。あとは電源ボタンの下にアクセスLEDを設置した。

 

下手なヲヤヂの手作業なので綺麗な仕上がりとはとても言えないが。

 

まぁ写真は公開しているが売り物にするわけでもない手作りPCなので、私が作るならこんなものである。

 

フロントパネル内側

 

 フロントパネルに動作モニタ用の7インチIPS液晶とUSB2.0ヘッダー、電源スイッチにアクセスLEDがある。周りの穴の開いた部分は吸気口として後でパンチング板を張り付ける。

 

加工後のイメージ確認の為に仮組して通電する。

 

仮組して通電の様子

 

 通電して動作イメージを確認する。液晶パネルがグレア仕様の為映り込みが激しい。

 

この状態でタッチ液晶の動作と電源の入り切り、USB2.0ヘッダーの動作をテスト。

 

後ろの排気FANが未加工な為長時間の動作はできないので手早く済ませる。

 

タスクマネージャで各部の動作状況をモニタしている

 

 PCのデバイスモニターソフトをまだ入れていないのでタスクマネージャで動作確認をしてみる。

 

画面がタッチ操作できるので簡単な確認作業は外部モニタやキーボード、マウス無しでも可能である。

 

吸気口にパンチング板を張り付け

 

 手配していたパンチング板が届いたので早速張り付けた。色味が違いすぎるのでチグハグ感が半端ないが同時に手作り感が増して「これはこれで良い」かもと感じる。

 

これでフロントパネルは完成だ。

 

部品を取り付けたい所だがリアパネルの加工が残っているのでしばしこのまま放置となる。

 

どうでも良い話だが手作業で金属板の穴抜きを行うと利き手に負担がかかる。今回も例に漏れず右腕が「筋肉痛」&指の皮が剥けて痛い。

 

工作機械や電動加工機が欲しいところだが日曜大工程度で工作機械の類を購入するのも勿体ない気がするし、使わない時の置き場にも困る。

 

本機が完成したら遠分の間は金属加工は遠慮したい(笑)と考えつつ次のPCの事を考えている私である。

FSPC 本体側製作中

更新:HDD6基分のSATA電源コネクタを取り付け

 

前回の配置を参考に加工してみる

 前回本機の配置図のイメージを描いていた。今回は取り寄せた部材を使用して実際に組み付け加工を行う。

 

なお今回は本体側内部のみになる。

 

側面の吸気口を製作

 

 まずAmazonで取り寄せたタカチのアルミケースを加工する。電源、HDDの取り付け穴、側面の開口を行い側面にはパンチング板で吸気口を作る。

 

マザーを取り付ける中板

 上の写真はHDDの固定補強兼マザーの固定板である。余談だが2mm厚のアルミ板をハンドニブラーで切断するのに非常に骨が折れた。二度とやりたくない加工だった。

 

今回使用するマザーASUS H97I-Plus

 

 マザーは第四世代対応のMini-ITXでMini-PCIeスロットにSATA3増設モジュールを追加してSATA3コネクタを6基分に拡張している。

 

高さを抑えるためCPUは低消費電力版Core CPU(35W)を採用し、CPUクーラーも高さ35mm厚の薄型の製品を組み合わせている。

 

メモリは標準的なDDR3-1600の4GBモジュールを2つ載せて8GBの容量にした。

 

追加したSATA3モジュール

 

 写真中央のMini-PCIeスロットに装着されているSATA3モジュール。Windows10では標準ドライバが自動でインストールされ動作も良好である。

 

このSATA3モジュールに欠点があるとすればアクセス表示LEDが基板上にしか無く、ケースの表示LEDへ配線を引き出せない。

 

今回はHDD 2基分のアクセスLEDは点灯しない「仕様」とする。

 

筐体に組み付け動作チェック中

 

 HDDとマザー、電源を加工したケースの本体側へ組み付け通電を行った。

 

ほぼ配置図通り収まっている

 

 マザーと取り付け板合わせて高さは55mm程度に収まったので天井から20mm以上のスペースを確保できている。

 

試しにCPUの高負荷状態で1時間ほど放置したが発熱はおおむね55度以内に収まっており発熱による不具合は無いと判断した。

 

なお今回の負荷テストはCPU部のみしか行っていない。

 

電源ボタン(左)とアクセスLED(右)

 

 構想図には無かったがストレージのアクセスLEDを追加する予定である。

 

ただしマザーボード内デバイスだけのアクセス表示で追加したSATA3モジュールのアクセスはモニタしていない。

 

本体後ろ側

 

 HDD6基とマザーを載せSATAケーブルを接続した状態。

 

HDDの電源線に使用した配線はAWG18を使っているので6基程度のHDDでは電圧降下などの不具合は起きないだろう。

 

ATX規格の電源を搭載して構築するよりも配線がスッキリしている。狭いケースを使って自作PCを製作する場合、配線は少ない方がメリットは多い。

 

筐体下側にはインシュレーターで嵩上げ

 

 筐体裏側に露出しているHDDや電源の取り付けネジが接地面に接触しないように筐体にはインシュレーター(足)を取り付けた。

 

取り付けた位置が他の部品のネジに干渉する場所が2か所ほど出来てしまったが、どうにか取り付けられるように加工している。

 

今回は本体側部品配置を行った。

 

あとは後日届く電源安定化コンデンサを取り付ければ本体側加工は終了する。

FSPC 部品配置イメージ

部品配置を考えてみる

 素人の浅知恵なので突っ込み処は満載だと思うが今度製作するファイルサーバーの大まかな部品配置図を描いてみた。

 

上から見た各部品の配置

 

 タカチのアルミケースを使用したMini-ITXのファイルサーバーの部品配置を考えた。ITXマザーを納めるには広大なスペースがあるので配置には苦労していない。

 

マザーは6基のHDDの上に2mm厚のアルミ板(HDD固定兼用)を載せその上に固定している。

 

HDDも6基あれば相当に強固なアルミ製「マザーの支柱」として利用できる。上側の2mm厚のアルミ板と1.5mm厚の筐体にネジ止めされたHDDは2基以上の設置でマザーの固定に利用できる。

 

マザーと筐体天井までの高さは60mmほどあり薄型CPUクーラーを載せれば干渉は無い。

 

筐体正面

 

 筐体正面は液晶パネルと吸気口が大部分を占めている。液晶パネルは7インチのタッチ対応液晶で主にCPU負荷やHDDのアクセス状況などをモニタする。

 

吸気口は6mm穴のパンチング板を内張して使用する。

 

正面のI/OはUSB2.0が2ポートで主にマウスやキーボード、OSインストール時にHUBを繋ぐ以外ではほぼ使用しない。

 

電源スイッチ(右上)はLED内蔵押しボタンを使い、PC起動で緑色のLEDが点灯する。

 

どうでもいい話だが昨今は狂ったように青色LEDを乱発しているが長時間見ていると目に悪い上に目立ちすぎる。青色LEDが登場する以前の電源LEDはほぼ緑だった。

 

後面

 

 筐体の後ろ側は120mmの排気FANが2基と有線LANポート(右下)にAC電源入力(左下)のみのシンプルな構成。NASとWEBサーバー専用なのでITXマザーのI/Oはほぼ使用しない。

 

筐体下側には直径30mmのインシュレーターを設置して固定ネジの床面接触を防ぎ、多少の滑り止め効果も期待できる。

 

側面

 

 筐体側面は吸気穴のみのシンプルな構成。右側は電源の冷却を、左側は筐体空流の補助的役割を持つ。

 

正面の開口面積だけでは2基の120mmFANの排気には流量が少ないのでやや大きめに開口しパンチング板を内張する予定だ。

 

HDDでマザーを固定するなど突っ込み処が多いが現在最も有力な部品配置を描いてみた。

FSPC 電源部製作

更新:安定用コンデンサ増量

 

ローカルファイルサーバーを作ろう

 今度のPCは私としては珍しくATX規格のPCを扱う。とは言うモノの古いパーツの寄せ集めでマザーボードは小型のMini-ITX、CPUには低消費電力型(35w)第四世代Core-i3でメモリは同世代のDDR3-1600を8GB程度。

 

所謂、骨董品で1台組んでやろうと言う訳だ。

 

骨董品の第四世代とは言うがWindows10は動作するしファイルサーバー(NAS)やIISでローカルWEBサービスも難なくこなす事ができる。

 

私から言わせれば仕様を満たせば古かろうが脆弱性が指摘されようが運用で何とでもなる些細なことだ。懸念があるとすれば経年劣化の故障くらいか。

 

PCを減らす試み

 我が家の2台のNASを1台に統合して不足した記憶容量はHDD1台当たりの容量アップすることで古くなったHDDの置き換えも進める予定である。

 

とりあえず本機の仕様を纏めてみる

 ・マザーはMini-ITXASUS H97I-Plus

 ・CPUは第四世代Core i3-4130T(35W)

 ・メモリはDDR3-1600 4GB×2 8GB

上記3つのパーツ次第で最新にも骨董品にも化ける。

 ・搭載ストレージは3.5インチ HDD×6基(マザーにSATA3を2ポート追加)

 ・起動ストレージはM.2 NVMe Gen3×2 2280 512GB(マザーに搭載)

 ・7インチタッチ液晶装備(動作モニター用)

 ・ケースはアルミケースで自作(290mm×240mm×180mm)

 ・電源は12V 360Wスイッチング電源 マザーには電源変換基板使用

 ・I/OはUSB2.0×2(前面)と有線LAN(後面)のみ

 ・OSはWindows10 1511 Pro 64Bit(サポート切れの方が都合が良い)

 ・設定はリモートアクセスで行う

 ・インターネットには直接接続しない

 

電源部製作

 本機はATX規格でありながら電源は12V単一である。入力はAC100Vで行い内部で12Vを作り各部へ接続する。

 

製作した電源

 

 本機の12VにはAmazonで入手した中華製12V 30A(360W)のスイッチング電源を採用した。入手当初かなりの手直しが必要だったが然るべき処置により動作は良好である。

 

そこにHDDに必要な5VをDC-DCコンバータ(MAX 10A)で作り、マザーの起動で出力される5VをトリガーとしたFET SWで12Vと共にスイッチしている。

 

マザーの起動と同時にHDDへ電源が供給される。

 

出力端の安定化コンデンサの容量を現在の16V 3300μF×3から25V 10000μF×3に増量した。

 

コンデンサ交換

 

一次側(100V)の電圧変動や二次側(12V)の急激な負荷変動などによる出力変動を極力少なくするためにコンデンサの増量が効果的だ。

 

あと中華製品に多いのだが「負荷変動の大きい電源」の2次側12Vに対し16Vの耐圧の製品を使うことは劣化による寿命の短縮化が起きやすい。最低でも定格電圧に対し2倍の耐圧とコンデンサなら105度の温度補償が欲しい。

 

一つ懸念があるとすれば今回のコンデンサ交換でサイズが大型化した影響で二次側平滑用チョークコイルコンデンサ接触しそうなくらい近づいてしまっている。

 

負荷が高まりチョークコイルが発熱するとコンデンサに熱が伝わりやすく、最悪コンデンサの寿命を縮めてしまう恐れがある。幸いなことに本機程度の負荷ではこのチョークコイルは手で触れても「暖かい」程度なので急なコンデンサの劣化は起きないと推測している。

 

マザー駆動用の電源変換基板

 

 12Vの電源からMini-ITXのマザーに必要な電圧を作り出す電源変換基板を接続している。この製品は最大出力300Wを謳う製品だが今回搭載するマザーは全体で60W程度の予定。

 

写真の製品は300Wで出品されていた製品を購入したが、2022年08月現在はAmazonで250Wとして出品されているようだ。

 

とは言え我が家でi7-2600K+H61マザーで負荷テストをパスしているので問題ないが。

 

ATX電源の配線の多さが嫌いな私

 市販のATX電源から生えている電源線の多さにうんざりしている。規格物なので配線数が一定なのは理解できるが、長い配線長がPCの小型化を阻害し、時にはケース内の空気循環を妨げる結果になることもある。

 

可能ならばこの余分な配線を極力無くしてスッキリPCを作りたいものだ。そこで有用なのは上の写真のような小電力PC用の電源変換基板だ。製品としては60~350W程度までのバリエーションがあり製作するPCの電力規模により製品を選定できる。

 

現在でもAmazonから入手できるようだ。

 

動作テストと電圧調整の様子

 

 写真はMini-ITXマザーに接続して出力調整と出力が連動するかのテストを行っている。使用しているマザーがかなり古いが動作原理は同じなのでテストに使用している。

 

完成直前の電源

 上の写真は電源にSATA電源線を接続した完成目前の様子。圧着型SATA電源コネクタを切らしていた為、HDD2基分のコネクタが付いている。

 

残りは後日自作PC店等で購入して取り付けようと思う。

 

実を言うとHDD6基を数珠繋ぎで給電する際は電源線を環状接続する方がHDDの動作が安定する。PC起動時などHDDの消費電力が高まる時に電源線末端のHDDが電圧降下で誤動作する場合はこの方法で接続する。環状の配線の為、負荷に対し右回りでも左回りでも電力を供給することができるので負荷による電圧降下は発生しにくい。

 

私としては配線数が倍になるのであまり採用したくない配線方法なのだが。

 

今回は新しいPCの部品として電源を製作した。

HP x2 210 G2の電源有線化

USB TypeCの電源アダプタは使い勝手が悪い

 本機に付属していたUSB PD 電源アダプタはケーブルが固くて曲がり難いしコネクタも割と大き目で取り回しが悪い。こと我が家の本機のようにバッテリーを排除した場合には電源アダプタは必須になるだけに問題になる。

 

ノートPC標準5.5mm円形アダプタ化

 本機の電源入力をUSB TypeCポートからではなく外部から直接内部に引き込むことはできないか考えてみた。

 

当初マザーボードの電源部分の空きランド(部品が実装されていない空き地)に電源線を接続する方法を考えたが、テストした結果安定動作には至らなかった。

 

そこでバッテリー入力コネクターに以前取り外したバッテリーの制御基板を接続してバッテリー電圧出力部に外部からの電源を接続する方法を考えた。

 

本機内部全景

 

 写真は左下から外部より引き込んだ19Vの電源線を中央付近のDC-DCコンバーターで約8Vに変換し、上部のバッテリー制御基板の出力部に接続している。

 

外部からの電源線とDC-DCコンバーター

 

 外部からノートPC用電源延長線を本機に引き込んだ様子。この後電線をホットボンドで「ネチョ」と固定している。

 

バッテリー制御基板と電源線

 

 写真中央上側の赤と白の線がDC-DCコンバーターからの電源線だ。本機のバッテリーは満充電で8.3V程度だったと記憶しているので間を取って8Vを入力している。

 

ただし正規の電源入力ではないので本機上では「バッテリーに異常あり」と認識されているようだ。

 

引き込んだ電源線

 

 電源線を出した場所は左側側面のヘッドフォン端子の上辺りしか良い場所が無かった。

 

挙動の確認

 今回外部より「やや強引」に電源を引き込んだ結果、電源投入最初の起動時に電源ボタンを数十秒押しっぱなしにして電源ランプの点滅から消灯まで待つ必要がある。

 

そして電源オンには電源ボタンを押して数秒経過後に付属キーボードドックの「caps lock」LEDが一瞬点灯し液晶のバックライトが点灯して起動を開始するようだ。

 

外部からの電源を接続したままにする必要がある。

 

上記の状態で2回目以降の起動は電源ボタンを1秒程度押す事によってバックライトが点灯し起動を開始するようになる。

 

電源設定

 本改造後はWindowsのデバイスマネージャでバッテリーを無効化する必要がある。これはバッテリーの残量カウントによって電源の入力方法如何に関わらず時間経過で省電力モードやスリープ、シャットダウンが発生するためである。

 

バッテリーの無効化はデバイスマネージャの項目「バッテリ」にあるMicrosoft ACPI-Complant Control Metohod Batteryを「無効」に設定する。

 

バッテリー無効化設定を行った後に電源設定を好みに再設定することで「見た目上デスクトップPC」として使用できるようになる。

 

今回の改造の効果

 改造後の動作は順調で不具合は起きていない。電源をUSBポート以外から入力することで本機のUSB TypeCコネクタがUSB2.0ではあるが使用可能になった。

 

あとはUSB TypeCポートが使えるようになったのでもう片方のUSB TypeAのコネクタを改造で潰してもUSB接続ポートが無くならずに済む。

 

電源線に軟質ビニール線を使用したことで曲げなどに柔軟で柔らかく取り回しが数段良くなった。

 

電源もノートPC標準の19Vアダプターが使用可能になったので接触不良の起きやすいUSB TypeCを電源で使用しないで済む。

 

あとは電源線の長さが1.5mと割と長いため邪魔な場所に電源アダプターを置かなくて済む。(我が家は共有電源でACアダプターは使用していないが)

 

今回の改造で据え置きと手持ち両方に対応できる2in1に仕上げることが出来た。

SLPC ZERO 製作(MLPC ZERO中断)

更新:2022年07月18日 パネル操作部仕様変更

 

マザーボードが誤動作した

 MLPC ZEROを製作していた昨今だがマザーボードに採用したスティックPCがどうやら誤動作するらしく追加ストレージの動作が不安定だった。そこでマザーボードをスティックPCからECS LIVA Q2の冷却部改造品を採用することにした。

 

さらにSLPCを分解し本機に使用することにした。SLPCは筐体サイズが250×160×60(mm)と「小型」とは言い辛く、内部に余分な空き空間が多かった事もマイナス要因だった。

 

名称変更

 液晶サイズが当初8.9インチを予定していたがSLPCの液晶を流用するにあたり10.1インチになった為、本機名称をMLPC ZEROからSLPC ZEROに改名する。

 

我が家では液晶サイズで筐体サイズを決定し、名称も8インチまではMLPC、10インチはSLPCと呼称している。11インチ以降は別段「小型」とは感じないし自作していないのでまだ名前はない。

 

本体側作り直し

 スティックPCを内蔵しeDP 液晶パネル向けに製作していた本体をLIVA Q2(マザーボード)とLVDS 10.1インチ液晶用に部品の総入れ替えを行った。

 

製作中

 

 写真は本体側マザーボード周辺の部品レイアウトで以前と比べ随分スッキリしている。

 

増設部を載せた所

 

 写真は増設部としてUSB2.0 HUBと増設ストレージ(M.2 NGFF 1TB)を載せたアルミ板(中板)を設置した所だ。

 

各部名称(基本部)

 写真の基本部は「電源部」「冷却部」「マザーボード」「表示部」の4つのブロックで分けられている。19Vで入力された電源を12Vに変換しマザーボードと液晶表示部に繋ぎ、12Vから可変電圧を作って冷却部のFANへ繋いでいる。

 

整線前なので電線が煩雑になっているが難しいことは行っていない。

 

各部名称(増設部)

 増設部は外部I/OであるUSB2.0や増設ストレージを基本部の上にアルミ板を敷いてその上に実装している。今回増設ストレージの変換基板はノイズ対策を行い誤動作を起こさないよう銅箔などを駆使してシールド処理している。

 

液晶パネル側内部

 

 液晶パネルと操作スイッチは液晶モニタのベゼルを再利用して取り付けている。操作スイッチはベゼルの操作基板と新しい操作基板とでは多少規格が違ったためパネル裏側に変換基板よろしく操作部を再現している。

 

減圧抵抗が操作側か制御側かの違いで面倒な配線が増えてしまった。

 

操作基板の増設によりフロントベゼルにある全ての機能キー「決定」「メニュー」「操作+」「操作ー」「電源」は全て動作するようになった。

 

完成

筐体側面(完成時)

 

 本体側筐体完成後、液晶パネル側筐体にアルミ板を張り付け補強し本体側を取り付け。自立するように可動式スタンドを自作して取り付けている。

 

外部I/Oは側面にUSB2.0 TypeAが4ポート、ヘッドフォン出力、WiFiBluetoothのみのシンプルな構成。マザーボードに有線LANもあるが使用していない。

 

スタンド

 

 スタンドは角度調整可能な作りにしているが足の面積を小型にしたため傾斜角を大きくすると筐体を支えきれずに転倒する。最大で85度ほど後ろに傾斜できるようだが、通常の使用では大凡前後に15度も傾斜すれば十分だろう。

 

スタンドには分解破棄した古いノートPCのパネル部に使われていた「ヒンジ」を流用している。本機を支えるのに十分な強度と保持力を持っている。

 

後ろ側

 

 本体側後面には何も配置せずシンプルにした。ゴム足を付ければ「平置き」も可能である。その場合はスタンドは不要になるが。

 

正面側(動作試験中)

 

 本機正面は液晶モニタ時代のフロントベゼルを流用し「ソレらしく」表現している。

 

この手の液晶モニタDIYキットは液晶画面の「明るさ調節」ができない。バックライト電圧を調整して「無理やり」輝度を調節する方法もあるが面倒なので搭載していない。

 

液晶パネルは元タブレットPCの液晶を流用したため視野角が広く、IPS方式のためノングレアパネルでも発色性が良い。

 

動作テスト

 完成した本機の機能テストを行っている。不具合は幸いにして無く正常に各機能が動作している。

 

負荷テスト

 最高負荷(SoCのCPUとGPUの負荷を100%にした状態)で1時間放置した結果、SoC温度は65度(室温25度)でFAN速度を調整する必要なし。大凡だが騒音レベルも20dbを割っていると思われる。(計測機器が無いので未計測)

 

元々がAtom SoC Gemini Lake Celeron N4100でメモリもLPDDR4-2400 4GBをシングルチャンネル接続している関係で発熱量は少な目である。グラフィックス機能もメモリ接続の影響でパフォーマンスは低く、ゆえに発熱も大人しい。

 

負荷時の最大パフォーマンスは4コア 1.5GHz程度。CPU部だけの負荷時は1.9GHz程度で動作する。この辺はBIOSを含むSoCの固定機能な為、冷却機構を最適化しても改善はしないようだ。

 

使用電力は負荷時19V入力で0.76A(14.44W)と結構省電力である。

 

ベンチマークは最高負荷時のCPU-Z Multi Threadで439程度。無負荷からのベンチマークは700程度である。

 

SoCのGemini Lake自体が2017年製と決して新しくはないが設定次第でWindows11もマズマズ不都合なく動作するしそれ以前のOSならば「軽くする設定」さえ施せばパフォーマンスは改善し不足ない動作をする。

 

Windows7来のパッケージソフトや簡単なWEBブラウズ、文書作成や動画、音声視聴なども不足なく行える。

 

今回のSLPC ZEROの製作は無事完了した。

ローエンド2in1 HP x2 210 G2を入手してすぐに改造

訳アリ ジャンクな2in1を入手

 本日名古屋は大須の中古PCショップにてHP x2 210 G2を入手。税込み約5000円だった。本機は2015年11月発売のCPUにAtom x5 Z8350を採用し、メモリはLPDDR3-1600 4GB、 eMMC:64GBを搭載した10.1インチ1280×800ドットIPS液晶パネル採用の2in1である。

 

購入して色々調べているうちに不具合を見つけたので分解して可能な限り修理を行うことにした。

 

バッテリーが劣化膨張していたので取り外して破棄した。膨張による圧迫でフロントパネルが押し上げられパネル面のガラスが剥離していたのでガラスと筐体を接着剤で貼り直した。

 

本機はバッテリー無し駆動可能で、その場合USB TypeCコネクタに電源アダプタを接続して使用する。バッテリーセルだけ撤去しバッテリー制御基板を残すと、本機起動中にバッテリー異常を示すエラーメッセージを表示する。(起動続行可能)

 

なのでバッテリー制御基板は残さず撤去した。

 

構造的欠損

 本機はファンレス構造で筐体底面に貼られた銅箔テープとマザーボードに取り付けられている広範囲の放熱板でSoCの発熱を逃がす構造になっている。しかし銅箔や放熱板がバッテリーにまで及んでいる為、バッテリーに熱が伝わり熱劣化を速め結果としてバッテリーセルの膨張を引き起こす。

 

まるで初代GPD WINと同じ状況であると言える。

 

内部はプラスチック筐体に部品をペタペタ固定した簡素な作りだ。中華な格安タブレットのようだ。バッテリーを取り外すと広大な空き地ができる。(高さは5mm程度だが)

 

マザーボードは小型でほぼ表面にのみ部品が集中している。実装部品は標準的なタブレットと同じだ。

 

ストレージが貧弱なので速度が遅くても良いので512GBほどUSB2.0メモリを内蔵する。手始めにUSB3.0コネクタを外してマザーボードからUSB2.0信号を筐体内部に設置したUSB2.0 HUBに接続。HUBから出たUSB2.0信号線をUSB2.0コネクタに配線する。

 

引き出したUSB2.0信号をHUBへ接続して2個の256GB USBメモリを接続してる。これで容量的には512GBだ。

 

3ポートUSB HUBに2個のUSBメモリ。速度は度外視して容量を手軽に増やせる方法を選んだ。本機のパフォーマンス的に過度な速度のストレージを載せても活用できる場面は少なそうだ。

 

なぜUSB3.0USB2.0にするのか

 USB3.0で接続するにはケーブルのノイズ対策や配線数など複雑でケーブルが太くなるなど加工が面倒なので手軽さを優先した。

 

あとはUSB3.0ラインにUSB3.0 HUBを経由して2.4GHz帯の無線マウスやキーボードを繋ぐと誤動作を起こす為で、どのデバイスを使用しても誤動作を起こさない様にした。

 

新設したUSBメモリベンチマーク結果。本機のWiFiが約30MB/s程度の速度なので同程度の速度となる。

 

今回は訳アリ2in1を修理がてらメンテナンスとプチ増設を行って使い勝手を改善した。

MLPC ZERO 本体側製作

結構苦戦している

 当初構想していた小型化には難があり、ケースサイズをある程度まで大きくしたのは良いが高さ方向が30mmしかないのでマザーボードや液晶制御基板の内蔵に苦戦した。

 

製作中の本体側

 

 本体側ケースはマザーボードや液晶制御基板、ストレージやUSB関連を搭載し電源(DC-DCコンバータ)も内蔵している。

 

本機はマザーボードが5V駆動な為、19Vの入力を一旦5Vと12Vに分け5Vをマザーや周辺へ供給し、マザーボードの電源と連動した12Vを液晶制御基板へ供給している。

 

本体下側面から

 

 苦戦したのは各パーツの取り付け高さを20mm程度までに抑える必要があった為でマザーボードの冷却機構も作り直している。

 

今回初の試みでマザーボードHDMI出力を液晶制御基板へ直刺ししている。これはHDMIケーブルがマザーボードや増設ストレージのキャリアノイズの影響を無くしたいため試験的にHDMI出力の直刺しを行った。

 

これで映像信号の劣化による画面の乱れは無くなる。

 

増設ストレージについては当初バスパワーを外部の電源で賄う予定だったが、手持ちの「DC-DCコンバータが無くなった」事と配線の「簡素化」でマザーボードのバスパワーを使うことに決めた。幸いにしてマザーの電源に余裕があるため増設ストレージも不具合なく動作しているようだ。

 

本体上側面から

 

 液晶制御基板のHDMIコネクタとマザーボードHDMI出力コネクタのレベル(取り付け高さ)が違うため液晶パネル面に干渉しないレベルまで下げる必要があり、当初FAN付きヒートシンクだったマザーボードの冷却部をヒートシンクと冷却FANを分離して並べることで高さを抑えた。

 

直刺しされた液晶制御基板とマザーボードは部品面を後ろ(裏)向きに設置することでパネル面への干渉を減らしている。

 

筐体冷却はノートPC用薄型FANを利用して排気部を作っている。

 

液晶制御基板

 

 液晶制御基板はHDMI単一入力のeDPパネル用であり、入力ソースセレクトが無い代わりに基板が小型になっている。写真の製品はHDMIから音声の取り出しができる製品で音声出力を筐体外部へ出すことによって本機にヘッドフォン出力を実装できる。

 

仮に音声出力非対応の製品の場合、「USBサウンドアダプタ」などで音声出力を追加する。

 

本機裏側

 

 裏側には2mmや3mmのネジの頭が出ているが、据え置き型にする予定なので問題ない。筐体下側10ヵ所に穴を開けて吸気穴としている。

 

本機左側

 

 本機の外部I/OはUSB2.0 TypeAが3ポートとWiFiBluetoothのみである。USBポートの開口で穴あけ位置をミスったがそのままにしている。

 

本機右側

 

 右側には電源スイッチとヘッドホン出力、19V電源入力で電源線は1.5mほどの延長線式にしている。

 

本機上面

 本機上面は排気口のみである。操作スイッチなどを載せるかどうかは液晶パネルを載せてから判断しようと思う。

 

排気口

 

 排気口には網を設けソレらしく仕上げている。

 

本体側各部名称

各部の名称

 

 本機は最新のPCではなく2016年位のスティックPCをベースとした据え置き一体型PCになる予定。我が家に死蔵していたパーツを組み合わせたためスペースを広めに食っている。

 

ケースはアルミ製で外形寸法250×150×30(mm)で大凡8.9インチ16:10の液晶パネルがギリギリ格納できるサイズである。

 

写真の液晶制御基板は同型の故障品で後日液晶パネルと一緒に購入予定である。