屋外にRaspberrypi2を設置してから、もう4年が経過していた。そんなに負荷をかけてないからか、SSHで定期的にメンテしていたけどSDカード不良になることもなくSDR鯖として動いてくれた。
いままでの屋外BOXは入れ物の選択、構造、気象対策については問題なかったといえるけれど、小さくてコネクタも増設できず、ちょこっと試したい装置を取り付けるにしても取り回しが悪かった。なので今回は箱を大型化し、不満点の解消に努めた。
- 設置性やコネクタ回りのハンドリングを改善
- イーサネットHUBを設置
- 外部装置への電源分配機能
- 余ったスペースにボードコンピュータを設置
ボックス回り
AC100Vラインは屋外用の防水延長ケーブルをそのまま箱に導くので、延長コードの先が防水容器になった形。コンセント部はキャップ構造になっており、やや小さい外形でボックスに穴加工すれば、押し込むことで容易には引っこ抜けない構造になる。
内部のACタップの配線を固定したあとで、ボックスとコンセント部の隙間はシリコンコーキングで充填する。
タカチのBOXは内部のベースプレートも一緒に購入して、ここに穴をあけてタイラップで様々な部品を固定することにする。
内部の部品、ケーブルの設置基準は、簡単にベースプレートを取り外せること。（防水性にかかわる部品を除く）
縦置きとなるので、ケーブルは直下から取り出す。
下部のどこかにベントホールを設けておく。 完全密閉状態だとプラケースということもあり、一度侵入した湿気が逃げられず、気温変化の激しい日に内部が結露して故障する。
穴の場所は重力で水が抜けるような位置かつ、暴風雨で雨水が逆流しないような構造が良い。 ベースプレートの裏側などはおすすめ。設置場所によっては虫などの侵入を許すこともあり気を遣う。
足は屋外用マグネットベースにしたので、仮置きでもある程度固定できるようになった。
電源回り
ACアダプタまでは既製品の組み合わせで固めた。内部は短い延長コードと、USB電源付きの小型コンセントタップを設置。限られた容積を有効活用できるような配置にする。
コンセントタップの5V電源は小型イーサネットハブとRaspiに供給する。24Vは外部用電源として疑似PoE基板につなぐ。
屋外設置で真っ先にダメになりやすいのは電源部だったので、交換しやすくしておくことが重要。
ネットワーク回り
単純に今まで屋外に這わせていたLANケーブルを接続し、内蔵したハブ経由で分配するようにした。ハブは5Vで動作するモバイル用のものを選定。発熱や電磁波放射は抑えたいので100Mbpsで妥協している。ケーブル回り
ちゃんとした防水コネクタもあるけれど、ペアで1ポート1万円程度はする。ケーブル側も径や防水性能について細かな確認検討が必要なのでちょっと手に余る。高級コネクタであってもなくても、設置場所を考えてなくて他所から水が伝わって腐食する事例、自己融着テープの巻き方ひとつで水の侵入を許してしまったりする事例がある。自然との闘いは知識と想像力、設計における継続的なトライ＆エラーになる。
今回は取り回しやすさ優先で行くので、ケーブル内外は短いLANケーブルを作成し、ケーブルグランドで防水処置とする。外に出たコネクタは、接続先のケーブルと中継アダプタで接続し、その後自己収縮チューブなどで防水処理する。 IP監視カメラの施工でよく使われる方式。
今回はケーブルが通る程度の太さのケーブルグランドを使うので、通したあとでコネクタをカシメる必要がある。 取り回しや仕上がりを気にしないなら、コネクタごと通る大きめの穴を開け、防水粘土で埋めるほうが楽かもしれない。
Raspi回り
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| 防湿処理風景 |
今回はRaspi3Aを選択。 3Bでもよいのだが、あえてUSBハブにすることでUSB端子のレイアウトに自由度が増す。 基板の取り付け方向と垂直にコネクタを出す基板を作ろうかな…。
Raspi2には発熱が少ないという利点があった。3は外気温15℃でCPU温度が35℃台と普段から高め。ギリギリ許容範囲だろうけれど、4は待機電流が大きすぎるのでヒートシンクと強制空冷が必須になるだろう。
発熱は悪いことばかりではない。3月末に着雪があり、ちょっとした降雪試験になった。特に問題は起きなかったけれど、降雪中のCPU温度は20℃以下に下がっていた。
着雪はある程度熱源があればすぐ落雪するので、積もった雪が凍って箱にダメージとなるのをある程度防いでくれる。
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| 固定部を作り直した クロスダイポール |