Režimy napájení a chlazení Raspberry Pi: 11 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:23

Je trochu trapné přiznat, že deset Raspberry Pis dělá různé práce kolem domu, ale to znamená, že jsem si koupil další, takže jsem si myslel, že by bylo dobré zdokumentovat a sdílet své standardní úpravy Pi jako Instructable.

Tyto mody přidávám do většiny svých Pis - umožňují napájení jakéhokoli modelu Raspberry Pi z náhradního napájecího zdroje, který by jinak jen uvízl v zásuvce - možnost použít jinak nechtěný napájecí zdroj by vám měla ušetřit pár drobných a toto uspořádání může také poskytnout užitečný zdroj energie pro jiná zařízení, jako jsou relé. Chladicí režim ztěžuje použití konektorů displeje a kamery, ale může zastavit škrcení Pi při přetaktování nebo práci náročné na procesor. Přístup ke konektoru GPIO není normálně omezen, ale ventilátor musíte umístit opatrně …

Abych usnadnil čitelnost, rozdělil jsem Instructable na dvě části - Část 1 se týká úpravy napájecího zdroje, Část 2 přidáním chladicího ventilátoru a chladičů. Možnou novinkou části 2 je použití ventilátoru 12 V DC napájeného z výstupu 5 V DC regulátoru napětí. Použití ventilátoru 12 V tímto způsobem má zajistit mírné chlazení se sníženým hlukem, což je funkce, která je zapotřebí, když je RasPi používán (jako mediální centrum OSMC) v našem obývacím pokoji, protože můj partner dobře slyší pokles špendlíku, prakticky jakákoli vzdálenost, o kterou se chystáte zmínit …

Vezměte prosím na vědomí, že jsem se pokusil sestavit detail tak, aby pokryl co nejširší okruh čtenářů, ale jsou nutné některé základní dovednosti v oblasti elektroniky, jako je pájení, používání multimetru atd. Omlouvám se tedy, pokud následující text zní příliš jednoduše nebo příliš mnoho - všechny konstruktivní komentáře jsou samozřejmě velmi vítány!

Krok 1: Část 1 Režimy napájení: Nástroje a součásti

Díly:

• (A Raspberry Pi and case) - průhledné pouzdro usnadňuje tyto mody, ale neprůhledné pouzdro není zátkou.
• Nevyžádaná zásuvka AC na DC napájecí zdroj, minimální výstupní výkon 18 W, 9 V DC až 30 V DC.*
• LM2596 DC-DC přepínání nastavitelný krok dolů regulátor napětí Buck Converter (k dispozici na eBay od několika různých prodejců)
• Zásuvka napájecího zdroje DC Zásuvka Konektor pro montáž na panel 5,5 x 2,1 mm nebo cokoli jiného, co potřebujete pro výše uvedené napájení. Toto je však nejčastější. (eBay, více prodejců)
• Obětní kabel micro USB typu B (nevyžádaná pošta) NEBO
• Zásuvkový konektor 5-pinového pájecího konektoru micro USB typu B (eBay, více prodejců)
• Dva 150mm délky vícevodičového vybavení (např.) Měděného reproduktorového drátu.
• Dva izolované distanční sloupky (krátké délky dvojitého pouzdra vytvářejí vynikající distanční sloupky, pokud žádné nemáte ve své nevyžádané poště)
• Dva samořezné šrouby o průměru 2,8 mm (nevyžádaná pošta) - ty musí být pouze tak dlouhé, jak je potřeba, aby nit prošla pouzdrem - použil jsem šrouby o délce 12 mm.
• 2,5mm ID heatshrink & 1/4 "ID heatshrink podle potřeby (viz krok 5) (eBay, více prodejců).

Nástroje:

• Páječka a vícežilová pájka.
• Multimetr schopný měřit odpor a stejnosměrné napětí.
• Tepelná pistole (pro smršťování)
• Horká lepicí pistole (není nutná, pokud používáte obětní USB kabel)
• Jemné značkovací pero
• 1,5 mm a 2,5 mm HSS vrtáky a vrták.
• Řezačka drátu a odizolovač.

*Poznámky k výběru napájecího zdroje:

Důležitými parametry jsou výstupní napětí a výkon. Regulátoru LM2596 musíte na jeho vstupu poskytnout přibližně o tři volty více, než potřebujete na výstupu, takže pro výstup 5 V potřebný pro Pi potřebujete kolem 8 V na vstupu. Pro jistotu bych doporučil trochu více, proto výše uvedené minimum 9 V. Maximální napětí, které můžete použít, je u některých modelů tohoto regulátoru kolem 35 V, u jiných vyšší. Držel bych se max. 30V.

Napájecí zdroj také musí být schopen zajistit dostatek proudu pro Pi (aktuální požadavky pro různé modely Pi viz zde). Odkaz říká, že potřebujete napájecí zdroj schopný dodávat minimálně 2,5 A pro Pi 3. LM2596 je však spínací regulátor, takže potřebujete menší proud, pokud je napětí, které poskytnete, úměrně vyšší.

Chcete -li zjistit, co potřebujete, vypočtěte výkon odebíraný Pi a vezměte v úvahu ztráty z převodu v regulátoru (např.) Pi 3 potřebuje 5v @ 2,5A, takže jeho výkon je 5 x 2,5 = 12,5W. Vynásobením 1,1 vezmete v úvahu ztráty v regulátoru a získáte 12,5 x 1,1 = 13,75 W. Když jsme dospěli k tomuto číslu, nikdy není dobré zdůrazňovat napájecí zdroj tím, že ho využijete na 100%, takže bych přidal alespoň 30% rezervu, abych zajistil, že se příliš nezahřeje a nevyprší předčasně.

Aby to bylo pro každého jednodušší, zde jsou minimální požadavky na napájecí proud pro různá napětí na základě výše uvedených výpočtů:

Pi 3: 9v / 2A; 12v / 1,5A; 15v / 1,2A; 19v / 0,9A; 26v / 0,7A; 30v / 0,6A

Pi B+ & 2B: 9v / 1,5A; 12v / 1,1A; 15v / 0,9A; 19v / 0,7A; 26v / 0,5A; 30v / 0,4A

Pi Zero & Zero W: 9v / 1,0A; 12v / 0,7A; 15v / 0,6A; 19v / 0,5A; 26v / 0,3A; 30v / 0,3A

(Ten je pro úplnost zahrnut)

Krok 2: Vyznačení pouzdra

Umístěte regulátor podle obrázku. Vstupní podložky by měly být na stejné straně skříně jako napájecí konektor Pi.

Pokud také instalujete ventilátor, umístěte jej podle obrázku. Všimněte si, že v nejlepším případě budete moci použít pouze tři ze čtyř otvorů pro šrouby ventilátoru, protože výřezy v pouzdrech často stojí v cestě. Všimněte si také, že tento režim ventilátoru není vhodný, pokud potřebujete použít konektory pro kameru nebo displej (pokud nepoužíváte nové vedení kabeláže).

Zajistěte, aby montážní otvor regulátoru nejblíže okraji pouzdra byl umístěn nad mezerou mezi dvěma zásuvkami USB zásuvky Pi (aby montážní šroub neznečišťoval - viz obrázek 4 pro fotografii namontovaného regulátoru, kde můžete vidět, kde je šroub je umístěn).

Pomocí jemné trvalé značky označte polohu dvou montážních otvorů regulátoru na skříni a v případě potřeby montážních otvorů ventilátoru a otvoru pro proudění vzduchu ventilátoru.

Krok 3: Vyvrtejte pouzdro

Vezměte horní část pouzdra a otočte ho vzhůru nohama na kus dřeva pro podporu.

Pomocí jemného (1,5 mm) vrtáku vyvrtejte pilotní otvor, který je označen v posledním kroku.

Pomocí 2,5 mm vrtáku rozšiřte jeden z otvorů a zkontrolujte, zda lze vybraný samořezný šroub zašroubovat bez přílišného úsilí. V případě potřeby zvětšete velikost otvoru.

Jakmile budete s velikostí otvoru spokojeni, vyvrtejte ten druhý, aby vyhovoval.

Krok 4: Namontujte regulátor

Namontujte regulátor pomocí podstavců a samořezných šroubů, jak je znázorněno na fotografiích. Všimněte si polohy šroubu mezi dvěma hromádkami konektorů USB.

Krok 5: Zapojení

Pájecí kabel zařízení připájejte k zásuvce stejnosměrného napájení a izolujte pomocí smršťovací objímky, jak je znázorněno na obrázku. Za předpokladu, že máte standardní napájecí zdroj, kde je kladné napětí na vnitřním konektoru, připájejte červený vodič ke krátkému štítku a černý vodič k dlouhému přívěsku (to předpokládá, že dlouhý přívěsek je připojen k vnější části zásuvky - ke kontrole použijte multimetr). Pokud je polarita obrácená, připájejte červený a černý vodič k opačným značkám.

Zatlačte druhý konec vodičů pod desku regulátoru a připájejte ke vstupním podložkám regulátoru, jak je znázorněno na obrázku (opět červené až +ve, černé až -ve).

Pokud máte obětavý kabel micro USB, ustřihněte jej, abyste ke konci micro USB připojili přibližně 180 mm kabelu. Pomocí jemného drátu a multimetru v režimu odporu určete, který vodič je připojen ke kladným a záporným kontaktům konektoru micro USB (diagram viz výše). Červená a černá jsou obvyklé barvy používané v kabelech USB pro připojení +ve a -ve (někdy označované „Vcc“a „Gnd“). Ostatní vodiče (obvykle bílé a zelené) zkraťte. Nasuňte na ně kousek teplem smrštitelného pouzdra a vnější plášť a stáhněte je na místo.

Zatlačte odstřižený konec pod regulátor, odizolujte a pocínujte červené a černé vodiče a připájejte je k výstupním podložkám regulátoru +ve & -ve.

Pokud jste odvážní (jako wot I woz), vytvořte si vlastní USB kabel pomocí holého konektoru. Pájujte vodiče k podložkám konektoru USB, jak je znázorněno na obrázku, spoje překryjte tenkou vrstvou horkého lepidla a po nastavení nasuňte 1/4 teplem smrštitelný rukáv podle obrázku.

Zmenšete rukáv tepelnou zbraní a lepidlo bude fungovat jako odlehčení tahu (doufejme!).

Jak je uvedeno výše, zasuňte ostatní konce drátu pod regulátor a pájejte na výstupní podložky.

Vždy je dobré dvakrát zkontrolovat polaritu připojení - pomocí multimetru a tenkého drátu ověřte, zda jsou piny USB správně připojeny k regulátoru.

Krok 6: Nastavení napětí

Před zapojením výstupu regulátoru do Pi je třeba nastavit výstupní napětí.

Připojte napájecí zdroj do vstupní zásuvky stejnosměrného proudu regulátoru a zapněte jej. Na regulátoru je modrá LED dioda, která by se měla okamžitě rozsvítit. Pokud tomu tak není a/nebo se objeví kouř kouře, odpojte se a (pokud jste to já), zahanbeně svěste hlavu. Můžete se z toho dostat, ale pokud se kouří, tak to nepůsobí dobře. Pečlivě zkontrolujte zapojení, opravte a zkuste to znovu. Naštěstí se LED rozsvítila, i když…

Pomocí malého šroubováku upravte potenciometr na regulátoru (modrý rámeček s mosazným šroubem nahoře), dokud multimetr nebude číst trochu pod 5,1 V. Proti směru hodinových ručiček snižuje napětí a často to trvá více otáček, než očekáváte, aby se napětí změnilo - nezoufejte, pokud je potřeba několik otáček, aby se projevil účinek.

Vypněte napájení a připojte výstup regulátoru k Pi. Jste připraveni k akci!

Krok 7: Část 2 - Přidání chladicího ventilátoru a chladičů - Nástroje a součásti

Díly:

• 12V DC 0.12A 50mm x 50mm x 10mm ventilátor s kluzným ložiskem (eBay, více prodejců)
• 3-off 15 mm 2,8 mm OD samořezné šrouby (nevyžádaná pošta)
• 2-off pevné měděné samolepicí chladiče pro Raspberry Pi (eBay, více prodejců)

Nástroje:

• Fret pila nebo elektrický nástroj typu Dremel s frézou typu otřep
• 1,5 mm a 2,5 mm vrtáky a vrták
• Páječka a pájka
• Nůžky na drát a odizolování.
• Horká lepicí pistole (drží chladiče na místě)

Krok 8: Řezání otvorů pro ventilátor

Pomocí značek na pouzdru vyrobeném v kroku 2 vyvrtejte tři montážní otvory stejným způsobem jako u regulátoru (tj.) Vyvrtejte pilotní otvory vrtákem 1,5 mm a rozšiřte jeden z otvorů 2,5 mm vrtákem. Vyzkoušejte lícování samořezných šroubů a pokud je vše v pořádku, vyvrtejte další dva otvory. V opačném případě otvory podle potřeby rozšiřte.

Pomocí pražcové pily nebo alternativy Dremel odřízněte plastový otvor, aby mohl proudit ventilátor. Je -li to nutné, vyčistěte okraje pilníkem (pokud je moje zkušenost něco kolem, použití elektrického nářadí nevyhnutelně vytváří roztavený plast, který je bolestivé vyčistit - proto dávám přednost pražcové pile).

Nabídněte ventilátor do montážních otvorů a opatrně zašroubujte samořezné čepy. Ventilátor by měl být namontován štítkovou stranou dolů, aby proud vzduchu směřoval do Pi. Také bych to orientoval tak, aby kabeláž nebyla bezprostředně sousedící s regulátorem, takže máte trochu volného drátu na hraní.

Ručně roztočte ventilátor a zkontrolujte, zda se nic nechytí.

Krok 9: Zapojení ventilátoru

Moje zkušenost je taková, že všichni kromě jednoho ventilátoru typu v seznamu dílů začali samostatně při napájení z 5 V DC. V takovém případě jsem zjistil, že spuštěním ventilátoru z 12 V DC po dobu přibližně pěti minut se uvolnil a poté to bylo v pořádku na 5 V. Fanoušci různých výrobců se však mohou chovat odlišně, takže možná budete muset ventilátor spustit ručně - poté by to mělo být v pořádku a pokračovat v provozu. Pokud tomu tak není, stále máte možnost zapojit ventilátor na vstup regulátoru, pokud je toto napětí 9v až 12v a můžete přijmout zvýšení hluku.

Odřízněte konektor ventilátoru a ponechte dostatek kabeláže, abyste dosáhli regulátoru. Žlutý vodič můžete oříznout více dozadu, protože se v tomto typu aplikace nepoužívá. Použijte malý kus rukávu, jak je znázorněno na obrázku, abyste jej izolovali a nepřekáželi. Veďte kabeláž ventilátoru pod regulátorem a pájku k jeho výstupním polštářkům (červená na pozitivní, černá na negativní).

Krok 10: Přidání chladičů

Na internetu je docela dost informací o tom, kam (a kdy) přidat chladiče do Raspberry Pis. Následující kroky jsou můj osobní krok.

Pokud mohu shromáždit, rada prostřednictvím Raspberry Pi Foundation zní, že ve skutečnosti nemusíte přidávat chladiče k žádnému modelu Pi, pokud je přetaktujete. Zjistil jsem však, že Pi 3 se při pokusu o přehrávání videí H265 zahřívá, a pokud není ochlazen, může při sebezáchově omezit.

Za těchto okolností je Broadcom SoC (velký čip na horním povrchu Pi) nejžhavější, takže stojí za to jej chladit. Po několika radách, ze kterých v tuto chvíli nemohu najít zdroj, také chladím čip RAM na spodní straně. Neobtěžuji se s menším čipem LAN, protože se nezdá, že by byl tak horký.

Takže do práce - odlepte krycí pásku z chladiče a opatrně ji umístěte na čip SoC. Pomocí horké lepicí pistole opatrně přidejte pár kapek lepidla na obě strany chladiče, jak je znázorněno na obrázku. Používám hodně svých Pis na jejich stranách, takže po nějaké době chladiče sklouznou - lepidlo tomu pomáhá zabránit. K dnešnímu dni lepidlo při používání dostatečně nezměklo, aby ztratilo celistvost (taje kolem 120 ° C, takže by nemělo!)

Postup montáže chladiče na čip RAM je stejný, kromě toho, že budete muset odříznout část grilu ve spodní části skříně, aby bylo k dispozici dostatek místa. Všimněte si, že to nevystrčí za hranici případu.

Krok 11: Neexistuje žádný krok 11

…A tak to je.

Doufám, že se tento Instructable ukáže jako užitečný a/nebo informativní.

Pokud zjistíte nějaké chyby atd., Dejte mi prosím vědět a já je podle toho upravím.