PowerBook 2400cの近況 1999
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- 1999.12.23(7060 時間使用)
- INTERWARE BOOSTER PB2400 G3 400 はその後も快調です。
- PB2400cのバッテリがだいぶへったっている気がします(2個持っていますが両方とも)。先日NIFTYのFMACLIFE,FMACPBでバッテリの単独入手は難しく,故障として交換するのもかなり高いという話がありました。また,FMACUSでは,Duoのバッテリの中身を換装して復活させる話もありました。
そこで,リチウムイオン電池のPB2400cでも中身の換装が出来ないかと思い,各電池メーカーのWebサイトなどでリチウムイオン電池の仕様(寸法,電圧,容量,充電方式など)を調べてみました。PB2400cの純正のバッテリパックは以前分解したことがあり,電池セルはSONY ENERGYTECの「US18650S STG」というもので,円筒型で約18mm×65mmの物ということは分かっていました。
この寸法の物は各社で作っており,現在1600〜1800mAh辺りが最大の容量の様です。充電はCCCVという方式(充電電流がある線を超えない様電圧をコントロールし,電圧はある線以上は上げない)が一般的の様で,最大充電電圧は各社とも4.1〜4.2Vの様です。また,放電では電圧が2.75V辺りになるまでをその電池セルの容量としている様で,公称電圧は各社とも3.6〜3.7V辺りです。
PB2400cが純正のバッテリを充電しているとき,Jeremy's Battery CSMでバッテリ電圧を見ていると,最初は電圧が低く徐々に上がって行き(充電するのに伴って電池の起電力が増加するので電圧を上げて最大充電電流近辺に保っている?),電圧が12.5〜12.6辺りになるとその後は電圧が変化しません(この段階では,徐々に充電電流が低下して行く?)。その後しばらくして充電中の表示が消えます(電池の起電力と充電電圧とが同じになり,電流がほぼゼロになる?)。
以上の点から,PB2400cもCCCV方式なのだろうと思いました。PB2400cのバッテリパックには6本の電池セルが入っており,2本を並列にしたものを3組直列にしてあります。このことから,セル当たりの充電電圧は各社の一般的な仕様と同じ(12.5〜12.6/3=約4.2V)と思われます。また,放電時は電圧が8.4V辺りまで低下したときに強制スリープする様なので,電圧の下限も各社の一般的な仕様の範囲(8.4V/3=2.8V)と思われます。
以上のことから,換装は問題なさそうだと判断しました(電池に関しては素人の判断です。間違いがあった場合や作業上のミスによっては,電池の爆発や発火それに伴う怪我や家財の破損なども考えられる様です。改造は御自分の判断と責任で行って下さい)。問題は,出来るだけ容量の大きな電池セルをどうやって入手するかですが,何処でも売っている訳ではなさそうでした。秋葉で探せばあるのかも知れませんが,面倒なのでビデオカメラのバッテリパックの中身などで利用できるものがないかと電器屋を覗いたところ,SONYのNP-F950が同サイズの電池セルが必要な数だけ入っていそうでした(パッケージに書いてあったバッテリパック全体の寸法や容量から推測)。
NP-F950をWebで検索したところ,'98/3頃の発売の様でPB2400cより新しい型の電池セルを使っている可能性があり,パッケージに書いてある32.4Whと公称電圧7.2Vから単純計算するとセル1本当たり1500mAh(NP-F950の前の世代のバッテリパックの電池セルは1350mAh)で,現在の純正の電池セルの実効容量(単純計算で930mAh位)よりだいぶ大きそうでした。純正電池セルのSONY「US18650S STG」のスペックは見つかりませんでしたが,US18650と近い世代で仕様としては1300〜1500mAh辺りでしょうか。
そういうことで,SONYのNP-F950を買い(標準価格\18,000,L商会で\17,010だった),その電池セルに入れ替えてみました。NP-F950の電池セルはSONYの「US18650GR」というもので電池セルの仕様としては1600mAh,公称電圧3.7Vの様です。現在SONYには「US18650G3」という1800mAhのものもある様です。(東芝だったと思いますが1900mAhの目処が立ったという情報もWebで見つかりました)
純正の電池セルは,セル間の接続を薄い金属板を溶接(スポット溶接というやつか)することで行っていて,素人が同じ状態で換装するのは難しいです。このため,新しい電池セルでは取り敢えずリード線をハンダ付けする方法にしました。半田付けに関しては,どこかのメーカーで二百数十℃で5秒以内と書いてある所がありました。(ハンダ付けは駄目としている所もあった気がします)
NP-F950の電池セルは組み込み用の為か,電池セルのプラス極以外の部分は全部マイナス極が露出していて,そこに薄いフィルムを被せただけの構造です(バラで売っているマンガン電池やアルカリ電池は,円筒の周辺を樹脂でカバーしてその上に商品名などを印刷した金属の板を巻いてある)。PB2400c純正電池セルもNP-F950の電池セルと同じ構造です。このため,隣の電池セルなどと接触する部分のフィルムが擦れて裂けるとショートするので,配線の関係からショートしてはマズい所をビニールテープなどで補強しました。また,配線はバラす前にメモしておき,同じ配線を再現できる様にしました。ちなみに,2個並列のものを3組直列(2P3Sなどと言うらしい)にしているので,直列の各組の特性の差(経時的な変化も含めた)にどう対処しているのか気になっていましたが,直列の各組の間2箇所にも配線(末端よりも細い線)がありますので,ここから全部の組が同じ電圧になる様各組個別に充電可能な仕掛けということでしょうか(多分そうだろうということで,新しい電池セルの充電容量のばらつきなどは気にせず繋ぎました)。
今回は突貫工事だったため,太いリード線を使ったりその取り回しの問題や絶縁のビニールテープのせいでバッテリパックが膨らんでしまい,PB2400cに差し込むのがちょっときつくなりました。(^ ^;そのうち,もう少しまともな形に組み直そうと思います。
早速電池セルを換装したバッテリパックを使ってみたところ,充放電とも特に問題ない様で,バッテリ温度も純正と大きな違いはない様です。消費電力が13.3Wの一定した負荷で持続時間を測定したところ,純正が1時間29分で強制スリープしたのに対し,改造したものは2時間19分で強制スリープしました(実容量56%アップ。1800mAhのセルなら75%位アップする?)。現状確かめられる状況でないですが,ノーマルPB2400c/180+ノーマル新品バッテリパックより長持ちかも知れません。持続時間を測定したときのJeremy's Battery CSMの表示データをグラフ化したものを下に示します。
グラフを見ると,へたった純正バッテリ(改造したやつも改造前は同じ位の持続時間でした)は,最初の段階から電圧が11V台に下がり,本来の特性から大きく外れているため残り時間の表示などがリニアに変化しないのではないかと思います。
改造した方は最初の極端な電圧降下がなく,前半2/3の電圧降下がほぼ一定です。最初の10分は残量が100%のまま変化していませんが,新しい電池セルはSONYの古いタイプ(US18650)より公称電圧が高いためかも知れません。残り時間はかなりリニアに変化しましたが,純正の新品より同一電圧における残容量が大きい分,前半では実際より短か目の表示となったのかも知れません。電圧の降下率が大きくなる部分以降の持続時間は,純正も改造したものも同じ位の様です。
改造したバッテリパックの実容量は,13.3W×140分で計算すると31.0Whで,NP-F950の32.4Whという仕様に近い値となります。NP-F950は本来2.6Wのビデオカメラで12時間使用できるものなので,今回のPB2400cの測定条件の様にセル当たりの電流が5倍以上の負荷条件としてはまずまずの結果ではないかと思います。10W位の負荷なら3時間位持ちそうです。ちなみに,プロセッササイクリング等の節電設定なしで液晶の明るさ最低&HDD回転中の場合,何もしないと消費電力8.2W/残り時間2時間40分位です。プロセッササイクリングONで何もしないときは,6.4W/残り時間3時間20分位です(更にHDDを止めてもほとんど変化しない)。
電池セルの入手は,もしバラで売っている所が有るならその方が安そうです。ごく最近のノートパソコンやビデオカメラ用のバッテリパックでPB2400cと同タイプのセルのものなら,1800mAhクラスのセルを使っているものもあるでしょうか。1800mAhのセルなら,多少へたっても純正&新品程度の容量を確保できるかも知れません。
<測定条件>
- OSはMacOS8.6。G3ではプロセッササイクリングと別の節電機能も働くので,下記の様に人の操作(ばらつきがある)などが影響しない条件で,かつ測定に余り時間が掛からない様に比較的消費電力が大きい条件にした。
- 節電設定(スリープ,プロセッササイクリング,液晶の減光,HDD停止)はなし。
- 液晶は32000色。明るさは丁度真ん中。
- L2は1MBフルに使い,200MHz。
- 240*320*24fpsのムービー(90秒,41MB)を2倍サイズでループ再生。
- QuickTime Playerの音量はゼロ。(間を置いて測定するときに前の音量を忘れてしまうと行けないのと,五月蝿いから)
- 経過時間は,MonitorというソフトのFinderの動作時間で確認。(起動直後にACアダプタを外してムービーとMonitorを起動して測定開始)
- Jeremy's Battery CSMの電力表示は13.3W。電力表示は電圧が大きく変化しても変化しないので,電流値(充電制御用の回路を利用して測定?)に特定の電圧(例えば3.6V)を掛けたものを表示している?
- 純正バッテリの測定では,若干充電が不十分だったかも知れない(満タン状態のものを1日程抜いてあった物で,僅かの時間で充電完了し,その後10〜20分で測定開始)。改造した方は,充電完了後4〜5時間PB2400cに差したままにしておき,その後測定開始。
<測定結果>
- 1999.11.22(6807 時間使用)
- INTERWARE BOOSTER PB2400 G3 400 のCPUパッケージはNUpowr G3 2400 240MHz/512KBと同じサイズだったので,CPUの放熱をこれまでNUpowr G3 2400 240MHz/512KBで行っていた様に(厳密には去年の大晦日に試した構造)にしてみました。各部の密着の状態を細かく調整するのが面倒なため,今回は結構いい加減に組み立てました。
この結果CPU温度がだいぶ下がった様で,付属のコントロールバーの表示は負荷の大小によって2〜3目盛りの範囲になり,いまのところXLR8 Processor InfoでみたCPU温度が44〜56℃,PowerBook内部温度が47〜55℃くらいの様です。NIFTYのログを読んだりしているときは,CPUが48〜52℃,PowerBook内部が48〜50℃くらいです。PowerBookの内部温度をみる限りでは,全体の発熱量はNUpowr G3 2400 240MHz/512KBより若干少ないのかも知れません。
温度の測定条件は,AC駆動,PB2400cを大きなアルミ板の上に設置,MacOS8.6,節電はプロセッササイクリング含めて一切なしです。
- これまでXLR8 Processor Infoで幾つかの条件でCPU温度とコントロールバーの表示温度の関係を見た限りでは,44℃では2,48℃〜60℃では3,68℃では4の様でした(44℃未満,64℃,68℃より上は未確認)。SpeedMeterによるCPU温度の測定は,BOOSTER PB2400 G3のコントロールバーの測定と競合してしまうのかそれともCPUやキャッシュのクロックを認識できないためか,表示温度がだいぶ高く値が安定しませんでした。XLR8 MACh Speed ControlはXLR8 Processor Infoと同じ値を示しました。
- CPUには「IBM PPC750L-FB0B400」,「U34030XA PQ」,「99J6466」と書いてあります。IBMのサイトにある資料を見ると,Revision 3.1,Application Conditions が 2.0〜2.1V, 0〜85℃ ということの様です。
キャッシュのチップには,「SEC KOREA 916」,「KM736V799T-50」,「TVB035GC」(片方は「TVB035GD」)と書いてあります。
- 試しにPowerlogix R&D の G3 Cache Control 1.4.1 でバックサイドキャッシュを1:1.5にしてみたところ,固まりました。(^ ^; 手持ちの他のツールでは1:1.5には設定できない様でした。
- Linux(MACLIFE 10月号の付録に2.0.1をマージしたものでフルインストール)は,バックサイドキャッシュ200MHzの状態をGrabG3CacheSettingで設定して動かしてみましたが,ごく小さなプログラムではほぼCPUクロック分速くなりました。LinuxでCPU利用率がほぼ100%の状態で30分くらい負荷を掛けてみましたが,特に異常はない様です。ちなみに,LinuxでもBootX Appの設定ファイルのL2CRレジスタ値をResEditで変更してバックサイドキャッシュ速度1:1.5を試しましたが,ブート開始のところで固まりました。
- 1999.11.20(6769 時間使用)
- これまでNUpowr G3 2400 240MHz/512KBを付けていましたが,INTERWARE BOOSTER PB2400 G3 400 に替えました。いまのところ問題なく動いています。自分で装着しましたが,CPUカード交換時はPRAMの製造年月日や使用時間の情報が消えてしまうので,事前にTechToolでPRAM情報を保存し換装後にリストアしました。
- 普段大きなCPU性能を必要とするソフトは使わないので目立った性能向上は感じませんが,Roland Virtual Sound Canvas VSC-88(ソフトMIDI)ではCPU負荷と同時発音数の関係がほぼCPUクロック分位向上しました。NUpowr G3 2400 240MHz/512KBではMIDIファイルによっては厳しいものが結構あり,同時発音数優先で同時60発音辺りが限界でしたが, BOOSTER PB2400 G3 400では同時発音数優先で同時95発音位は行けそうです。ちなみに,Roland Virtual Sound Canvasは新しいバージョンが出ている様で,ローランドのホームページに体験版が置いてありました。
- BOOSTER PB2400 G3 400の付属ソフトは,機能拡張,コントロールバー項目,CPU/Bus/Cacheのクロックを表示するアプリ, BOOSTER PB2400 G3 400装着後の動作確認アプリです。コントロールバーではバックサイドキャッシュのON/OFFとクロック(200/160/133MHz)が設定でき,バッテリ駆動時のみ自動的にバックサイドキャッシュOFFとするモードも選べます。また,CPU温度をバッテリ残量の様な7段階の棒グラフで表示出来ます。今のところ負荷によって3〜5の範囲ですが,7に達するのは温度が高すぎるということになっています。
- 発熱の状況は,最近気温が下がって来ているのでNUpowr G3 2400 240MHz/512KBの時と同じ条件で比べられませんが,大きな差はない様な気がします。最近のCPU温度測定ソフトを持っていませんが,コントロールバーが4のときXLR8 Processor Info 1.0b3 では68〜72℃です。CPUの放熱部分は BOOSTER PB2400 G3 400の標準状態のまま使っています。
- バッテリ駆動時間は計っていません。
- PB2400cのメンテ(システムの修復や再インストール,パーティションの切り直し時のHDDのバックアップなど)用に20GBの外付けHDDを買いました。このHDDは普段はQuadra800に繋いでいます。
- LinuxをMACLIFE 10月号のものに入れ替えました。PB2400用のCD-ROMドライブを持っていないので,外付けHDDにHFSとext2のパーティションを作って置き,最初にQuadra800でCD-ROMをHFSにコピーし,それをPB2400に入れていた以前のLinuxでext2パーティションへコピーし,その後にext2パーティションからインストールしました。
Linuxはこれといった使用目的はありませんが,仕事で作っている物のテスト用ソフトのデバグに少し使ってみました。
- 1999.6.6(5805 時間使用)
- MacOS 8.6へアップデートしました。
- アップデートはインターネットでアップデータを取って来たのもので行いました。サイトによって作成日付けが違うものがあり,31分割のものは,違う日付けのものをまぜこぜにするとマウントできませんでした。私は5月11日付けのものでアップデートしました。
- 節電の効果はかなりある様です。私は普段AC電源で使うときにはプロセッササイクリングOFFですが,これまで負荷によらずCPU温度は64℃位だったのが,MacOS 8.6では負荷によって変化する様になり,私の普段の使い方では48〜52℃位です。涼しいときに何もしないでいると44℃まで下がります。ローランドのVSC-88でMIDIの演奏を行っているときでも,負荷の変化でCPUの温度が変化しますので,かなり積極的にCPUの節電機能を使っている様です。
- 本体内部温度は,以前CPUが64℃に達したときに60℃位だったのが,MacOS 8.6では50〜53℃辺りです。
- バッテリによる駆動時間は計っていませんが,伸びているのではないかと思います。
- これは前からだったのか覚えが有りませんが,最近ローランドのVSC-88のソングリストのスピーカーアイコンをクリックしたとき,スピーカーアイコンが五倍の大きさで表示されることがときどきあります。(ちなみにMacOS 8.6にする前からですが,うちではVSC-88が前面にあるときにoption+デスクトップのクリック(ウインドウを隠す操作)をするとVSC-88が落ちます)
- 節電機能の強化の影響か,パッチしたComNiftyでMreadの様な負荷(DTE速度をSerialSpeed230で230.4kbpsにし,Quadra800で自作のちょっとしたプログラムを動かしてNIFTYのログを一気に送り込む)で20KB/sec位だったのが,16〜17KB/secになった様です。見ていると,どうもスクロールが定期的に遅くなるための様です。
- MacOS 8.6にアップデートした次の日に,PRAMの製造日付けと稼動時間がリセットされているのに気が付きました。アップデートのせいなのか,無意識にパワーマネージャのリセットを行ってしまったのか定かでありません。私はTechToolで時々稼動時間を確認して記録していますので,これでその時点のおよその稼動時間を推測して製造日付けと一緒に再設定しました(以前NIFTYのFMACUSに書きましたが,TechToolでセーブしたPRAMデータの該当部分をResEditで修正してからリストアすることが出来ます)。ちなみに,稼動時間をダイアログで入力することで簡単に再設定できるソフトがInfo-Macにありますが,ドキュメントを見た限りではPRAMに格納されている稼動時間のビット数を誤っている様でした(16ビットと書いてあるが,5分単位の記録なので現在の私の3台のMacの稼動時間は16ビットでは表現できない所まで来ている。たぶん稼動時間は20ビットで,10年弱まで表現できると思います)。
- 前回交換したHDDは,その後も問題なく動いています。容量に余裕が出来たので,ケチケチしなくて良くなりました。ただ,ときどき何処かに当たっている様な感じの大きな音(初期不良で交換したのが壊れたときとそれ程違わない位大きい音)がして,何となく心配にさせてくれます。パーティションは,5GB(HFS+でMacOS用),50MB(HFSでMacOSとLinux間のデータ交換用),残り1GB弱(Linux用のスワップとシステムのパーティション)に分割しています。外付けCD-ROMドライブを持っていないので,異常が起きたときはQuadra800の外付けHDDにMacOS8.5のCD-ROMをコピーして,これでPB2400cを起動するなどして対処することにしています。
- 1999.4.24(5584 時間使用)
- HDDが狭くなって来たので交換しました。HDDの機種は,ネット上でPB2400cへの装着実績があるということで IBM DADA-26480 にしました。価格は秋葉で税込み\29,925でした。
最初の物はフォーマット後システムを戻して20分位でアクセスできなくなり,リセットして再起動すると異音(コンコンと当たっている様なかなり大きな音)が出て起動できなくなりましたので初期不良として交換しました(壊れたのはタイ製,交換後のはハンガリー製でした)。
交換後は特に問題なく動いています。スリープ後の復帰も問題ない様です。PB2400cを停止したとき,元の1.3GBの様なコトッという音がしなくなりました。
- HDDが広くなったので,はやりのLinux(MACLIFE 3月号の付録CD-ROMのLinux for PPC Japanese Edition)を入れてみました。外付けのCD-ROMドライブがないので,MacOSのインストール同様にCD-ROMを外付けHDDにコピーしたものでインストールしました。特にLinuxで何かする目的はありませんが取りあえず動いています。MACLIFE 5月号にはアップデータも入っていました。
- 1999.1.16(4831 時間使用)
- 前回CPUの放熱を見直した後に起動後の温度上昇の様子を測定してみました。見直し後半月経過しましたが,暖房している状態で内部58〜61℃,CPUはほとんど60℃台(ごく稀に64℃になっている様)で安定しています。これまで帰宅直後で部屋もPBも冷えていている状態で測定開始していることが多かったですが,今回は部屋もPBも温まった状態で測定開始しました。
設定などの条件は,AC駆動,液晶の明るさが3/4の他はプロセッササイクリング含めて節電一切なし,CPU 240MHz/キャッシュ160MHz,350×420×4mm位のアルミ板の上にPB2400cを設置した条件です。キーボード裏のチップの放熱対策は行っていません。
計測後プロセッササイクリングをONにして,素早くデスクトップ上のファイルのファイル名更新中のままにして放置すると,キャレットの点滅が遅くなったのとほぼ同時にCPU温度が56℃になり,その後10秒で52℃,37秒で48℃,120秒で44℃まで下がります。このことからPB2400cの底の温度は50℃前後と推測し,CPU温度が63℃辺りとするとその差(各放熱パーツやその接合部分の熱抵抗で生じる温度差の合計)は15℃弱ということかも知れません。ちなみに,気温は分かりませんが暖房なしでは内部53℃/CPU 56℃辺りです。
- 前回CPUの放熱対策の結果を考察しましたが,その後アルミ板とヒートシンクの接合部分の面精度もかなり影響がある様な気もしました。
この部分を改善するとしたら(やっても300MHzでの長時間安定動作までは無理だと思うので当面やらないと思いますが),アルミ板とヒートシンクの間に研摩材を付けて少し擦り合わせるのが手っ取り早いかと考えています。これは反射望遠鏡の主鏡を自作する手法から思い付きました。(小口径の反射望遠鏡の主鏡の自作は,鏡と同じサイズのガラス材を固定して研摩材を付け,鏡になるガラス材を上に乗せて擦り合わせると上が凹面(ほぼ球面)になることを利用し,最後にテカテカに磨く段階で放物面など目的の形状に補正します)
ただし,擦り合わせの際にヒートパイプに無理な力が繰り返し掛かると,ヒートパイプにヒビが入って冷媒が抜けてしまうかも知れないので注意が必要と思います。また,ヒートシンクは面積が大きいので,この面のどちらかに細い溝を縦横に切って余分なグリスの逃げ道を作って,グリスの層が薄くなる様にすると良いのではないかと考えています。
ダイに接触する側も,理想的にはもう少し精度の高い面にしたいですが,今は机に1000番の紙やすりを敷いてそこで削った後,シリコーングリスを付けたティッシュで少し磨いた程度です。(かなり斜めに反射させるとモニタの文字がはっきり読める程度)
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