Načini napajanja i hlađenja Raspberry Pi: 11 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:37

Pomalo je neugodno priznati da deset Raspberry Pis radi razne poslove po kući, ali to je reklo: upravo sam kupio još jedan pa sam mislio da bi bilo dobro dokumentirati i podijeliti svoje standardne Pi modifikacije kao Instructable.

Ove modove dodajem u većinu svojih pisaca - oni dopuštaju da se bilo koji model Raspberry Pi napaja iz rezervnog izvora napajanja koji bi inače samo bio zaglavljen u ladici - mogućnost korištenja inače neželjenog napajanja trebala bi vam uštedjeti nekoliko novčića a ovaj raspored također može pružiti koristan izvor napajanja za druge uređaje poput releja. Način hlađenja otežava uporabu priključaka zaslona i kamere, ali može zaustaviti smanjenje Pi pri overclockanju ili intenzivnom radu procesora. Pristup GPIO konektoru obično nije otežan, ali morate pažljivo postaviti ventilator …

Podijelio sam Instructable na dva dijela radi lakše čitljivosti - 1. dio pokriva izmjenu napajanja, 2. dio dodaje ventilator za hlađenje i hladnjake. Moguća novost dijela 2 je uporaba 12v dc ventilatora koji se napaja iz 5v dc izlaza regulatora napona. Korištenje ventilatora od 12 V na ovaj način osigurava umjereno hlađenje sa smanjenom bukom, što je značajka koja je potrebna kada se RasPi koristi (kao OSMC medijski centar) u našoj dnevnoj sobi jer moj partner može čuti pinski pad iz bušotine, gotovo svaku udaljenost koju želite spomenuti….

Imajte na umu da sam pokušao prikazati pojedinosti kako bih obuhvatio što šire čitateljstvo, ali potrebne su neke osnovne vještine elektronike, poput lemljenja, korištenja multimetra itd. Ispričavam se stoga ako sljedeće glasi previše jednostavno ili pretpostavlja previše - svi konstruktivni komentari su naravno dobrodošli!

Korak 1: 1. dio Modovi napajanja: Alati i dijelovi

Dijelovi:

• (Raspberry Pi i kućište) - prozirno kućište olakšava ove modove, ali neprozirno kućište nije prepreka.
• Ladica za smeće AC / DC napajanje, minimalna izlazna snaga 18W, 9v dc do 30v dc.*
• LM2596 DC-DC prebacivanje podesivog regulatora napona za sniženje napona DC-DC (dostupno na eBayu od više različitih prodavača)
• Utičnica za utičnicu za napajanje istosmjernom strujom, ženski priključak za montažu na ploču 5,5 x 2,1 mm ili bilo što drugo što vam treba za postavljanje gore navedenog izvora napajanja. Ovo je ipak najčešći. (eBay, više prodavača)
• Žrtveni mikro USB kabel tipa B (kutija za smeće) ILI
• 1-off mikro USB utičnica za utikač utičnice za lemljenje tipa B s 5 utičnica za muškarce (eBay, više prodavača)
• Dvije dvodimenzionalne žice opreme od 150 mm (npr.) Bakrena žica zvučnika.
• Dva izolirana stajališta (kratke duljine biro futrole čine izvrsne zastoje ako ih nemate u kutiji za smeće)
• Dva samorezna vijka promjera 2,8 mm (kutija za smeće) - oni moraju biti dugi samo onoliko koliko je potrebno da navoj prođe kroz kućište - koristio sam vijke dugačke 12 mm.
• 2,5 mm identifikacijski hladnjak i 1/4 "ID hladnjak koji odgovara (pogledajte korak 5) (eBay, više prodavača).

Alati:

• Lemilo i višežilno lemljenje.
• Multimetar sposoban za mjerenje otpora i istosmjernog napona.
• Toplinski pištolj (za termoskupljanje)
• Pištolj za vruće ljepilo (nije potreban ako koristite žrtveni USB kabel)
• Fina marker olovka
• Burgije od 1,5 mm i 2,5 mm HSS i svrdlo.
• Rezač žice i skidač žice.

*Napomene o izboru napajanja:

Važni parametri su izlazni napon i snaga. Morate regulatoru LM2596 osigurati približno tri volta više na svom ulazu nego što vam je potrebno na izlazu, pa vam za izlaz od 5v koji je potreban za Pi potrebno oko 8v na ulazu. Preporučio bih još malo da budem siguran, dakle gornji minimum od 9V. Maksimalni napon koji možete koristiti je oko 35v za neke modele ovog regulatora, veći za druge. Ja bih se držao max 30V.

Napajanje također mora moći osigurati dovoljnu struju za Pi (ovdje pogledajte trenutne zahtjeve za različite modele Pi). Veza kaže da vam je potrebno napajanje sposobno isporučiti najmanje 2,5 A za Pi 3. Međutim, LM2596 je prekidački regulator, pa vam je potrebna manja struja od ove sve dok je napon koji osiguravate proporcionalno veći.

Da biste shvatili što vam je potrebno, izračunajte snagu koju uzima Pi i uzmite u obzir gubitke pretvorbe u regulatoru (npr.) Pi 3 treba 5v @ 2.5A, pa je njegova snaga 5 x 2,5 = 12,5W. Pomnožite ovo s 1,1 da biste uzeli u obzir gubitke u regulatoru i dobit ćete 12,5 x 1,1 = 13,75 W. Nakon što smo došli do te brojke, nikada nije dobra ideja naglasiti napajanje korištenjem na 100% sposobnosti, pa bih dodao najmanje 30% marže kako se osiguralo da se neće previše zagrijati i prerano istjeći.

Kako bismo svima olakšali, evo minimalnih zahtjeva struje za različite napone na temelju gornjih izračuna:

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

(Potonji je uključen radi potpunosti)

Korak 2: Označavanje kućišta

Postavite regulator kako je prikazano. Ulazni jastučići trebaju biti na istoj strani kućišta kao i priključak za napajanje Pi.

Ako ugrađujete i ventilator, postavite ga kao što je prikazano. Imajte na umu da ćete u najboljem slučaju moći koristiti samo tri od četiri rupe za vijke ventilatora jer su izrezi na kućištu često prepreka. Također imajte na umu da je ovaj mod ventilatora neprikladan ako trebate koristiti priključke za kameru ili zaslon (osim ako ne koristite novo usmjeravanje ožičenja).

Uvjerite se da je rupa za montažu regulatora najbliža rubu kućišta postavljena iznad razmaka između dva Pi -jeva USB priključka (tako da se montažni vijak ne pokvari - pogledajte korak 4 za fotografiju montiranog regulatora gdje možete vidjeti gdje je vijak je pozicioniran).

Pomoću finog trajnog markera označite položaj dviju rupa za montažu regulatora na kućištu i, ako želite, rupe za montažu ventilatora i otvor za protok zraka ventilatora.

Korak 3: Izbušite kućište

Uzmite vrh kućišta i okrenite ga naopako na komad drveta za potporu.

Bušilicom za fino (1,5 mm) izbušite probnu rupu na mjestu označenom u posljednjem koraku.

Bušilicom od 2,5 mm proširite jednu od rupa i provjerite može li se odabrani samorezni vijak uvrnuti bez previše napora. Po potrebi proširite veličinu rupe.

Kad budete zadovoljni veličinom rupe, izbušite drugu koja odgovara.

Korak 4: Montirajte regulator

Postavite regulator pomoću držača i samoreznih vijaka kao što je prikazano na fotografijama. Obratite pozornost na položaj vijka između dva snopa USB priključaka.

Korak 5: Ožičenje

Lemite žicu opreme na utičnicu za napajanje istosmjernom strujom i izolirajte čahurom hladnjaka kao što je prikazano. Pod pretpostavkom da imate standardno napajanje gdje je pozitivni napon na unutarnjem konektoru, lemite crvenu žicu na kratku oznaku, a crnu žicu na dugu oznaku (ovo pretpostavlja da je dugačka oznaka spojena na vanjsku stranu utičnice - ipak provjerite pomoću multimetra). Ako je polaritet obrnut, lemite crvene i crne žice na suprotne oznake.

Gurnite drugi kraj žica ispod ploče regulatora i lemite na ulazne pločice regulatora kao što je prikazano (opet, crveno do +ve, crno do -ve).

Ako imate žrtveni mikro USB kabel, izrežite ga tako da imate oko 180 mm kabela spojenog na kraj mikro USB -a. Koristeći fini komad žice i svoj multimetar u načinu otpora, identificirajte koja je žica spojena na pozitivne i negativne kontakte mikro USB konektora (pogledajte dijagram gore). Crvena i crna su uobičajene boje koje se koriste u USB vodičima za +ve i -ve veze (ponekad označene s 'Vcc' i 'Gnd'). Ostale žice (obično bijele i zelene) prekratite. Navucite komad navlake za hladnjak preko njih i vanjskog omotača i skupite se na mjestu.

Gurnite odsječeni kraj ispod regulatora, skinite i kosite crvene i crne žice i lemite ih na +ve & -ve izlazne pločice regulatora.

Ako ste hrabri (poput wow woz), sastavite vlastiti USB kabel pomoću golog priključka. Lemite žice na jastučiće USB konektora, kao što je prikazano, prekrijte spojeve tankim slojem vrućeg ljepila, a kad se postave, prevucite 1/4 navlaku hladnjaka kako je prikazano.

Skupite rukav toplinskom pištoljem i ljepilo će djelovati kao rasterećenje (nadamo se!).

Kao i gore, gurnite druge krajeve žice ispod regulatora i lemite do izlaznih pločica.

Uvijek je dobro dvaput provjeriti polaritet vaših veza - pomoću multimetra i tanke žice provjerite jesu li USB pinovi ispravno spojeni na regulator.

Korak 6: Postavljanje napona

Prije nego što priključite izlaz regulatora u Pi, potrebno je postaviti izlazni napon.

Priključite napajanje na ulaznu DC utičnicu regulatora i uključite ga. Na regulatoru je plava LED dioda koja bi trebala odmah zasvijetliti. Ako se to ne dogodi i/ili se pojavi dašak dima, odspojite i (ako ste to ja) sramite glavu. Možda ćete se izvući, ali ako je bilo dima, to ne pojačava dobro. Pažljivo provjerite ožičenje, ispravite ga i pokušajte ponovno. Nadajmo se da se LED dioda ipak upalila …

Pomoću malog odvijača namještajte potenciometar na regulatoru (plava kutija s mjedenim vijkom na vrhu) dok multimetar ne očita mrvu ispod 5,1 V. Smanjuje napon u smjeru suprotnom od kazaljke na satu i često je potrebno više okretaja nego što očekujete da se napon promijeni - nemojte očajavati ako je potrebno nekoliko okretaja da biste vidjeli učinak.

Isključite napajanje i spojite izlaz regulatora na Pi. Spremni ste za akciju!

Korak 7: Dio 2 - Dodavanje ventilatora za hlađenje i hladnjaka - alati i dijelovi

Dijelovi:

• 12v dc 0,12A Ventilator s ležajem s rukavom od 50 mm x 50 mm x 10 mm (eBay, više prodavača)
• 3-off 15-milimetarski samorezni vijci 2,8 mm OD (kutija za smeće)
• 2-off samoljepljivi hladnjaci od čvrstog bakra za Raspberry Pi (eBay, više prodavača)

Alati:

• Lamelasta pila ili električni alat tipa Dremel s glodalicom
• Svrdla i svrdla od 1,5 mm i 2,5 mm
• Lemilica i lemljenje
• Rezači žice i skidač.
• Pištolj za vruće ljepilo (za držanje hladnjaka na mjestu)

Korak 8: Izrezivanje rupa za ventilator

Koristeći oznake na kućištu napravljene u koraku 2, izbušite tri montažne rupe na isti način kao i za regulator (tj.) Izbušite probne rupe bušilicom od 1,5 mm, a jednu rupu proširite bušilicom od 2,5 mm. Ispitajte pristajanje samoreznih vijaka i ako je sve u redu, izbušite ostale dvije rupe. U protivnom proširite rupe prema potrebi.

Pilicom ili Dremel alternativom izrežite plastični otvor kako biste omogućili protok zraka iz ventilatora. Očistite rubove turpijom ako je potrebno (ako imam iskustva, korištenje električnog alata neizbježno stvara rastopljenu plastiku koju je bolno očistiti - otuda i moja sklonost kružnoj pili).

Ponudite ventilator otvorima za pričvršćivanje i pažljivo uvrnite samoreznike. Ventilator treba postaviti sa oznakom okrenutom prema dolje, tako da je protok zraka usmjeren u Pi. Također bih ga orijentirao tako da ožičenje nije odmah uz regulator, pa se morate opustiti.

Okrećite ventilator ručno kako biste provjerili da ništa ne hvata.

Korak 9: Ožičenje ventilatora

Moje iskustvo je da su svi osim jednog ventilatora ove vrste na popisu dijelova sami krenuli kada su se napajali iz 5V DC -a. U tom slučaju otkrio sam da ga je ventilator od 12v dc otprilike pet minuta olabavio i da je nakon toga bilo dobro na 5v. Međutim, ventilatori različitih proizvođača mogu se ponašati drugačije, pa ćete možda morati ručno pokrenuti ventilator - tada bi to trebalo biti u redu i nastaviti s radom. Ako to nije slučaj, još uvijek imate mogućnost ožičenja ventilatora na ulaz regulatora sve dok je ovaj napon 9v do 12v i možete prihvatiti povećanje buke.

Odrežite konektor ventilatora ostavljajući dovoljno ožičenja do regulatora. Možete rezati žutu žicu unatrag jer se ne koristi u ovoj vrsti primjene. Upotrijebite mali komad rukava kao što je prikazano kako biste ga izolirali i držali dalje od puta. Provedite ožičenje ventilatora ispod regulatora i lemite do njegovih izlaznih pločica (crveno na pozitivno, crno na negativno).

Korak 10: Dodavanje hladnjaka

Na internetu postoji dosta informacija o tome gdje (i kada) dodati hladnjake u Raspberry Pis. Koraci u nastavku su moje osobno mišljenje.

Koliko mogu shvatiti, savjet preko Raspberry Pi Foundation -a je da zapravo ne morate dodavati hladnjake u bilo koji model Pi -a, osim ako ih ne pretjerate. Međutim, otkrio sam da se Pi 3 prilično zagrijava pri pokušaju reprodukcije video zapisa H265, a ako se ne ohladi, može se smanjiti u činu samoodržanja.

U tim okolnostima, Broadcom SoC (veliki čip na gornjoj površini Pi) postaje najtopliji, pa je vrijedno hladnjaka. Slijedeći neke savjete za koje trenutno ne mogu pronaći izvor, također hladim RAM čip sa donje strane. Ne zamaram se manjim LAN čipom jer izgleda da nije toliko vruć.

Dakle, za posao - odlijepite pokrovnu traku s hladnjaka i pažljivo je postavite na SoC čip. Pištoljem za vruće ljepilo pažljivo dodajte par mrvica ljepila s obje strane hladnjaka, kao što je prikazano. Koristim puno svog Pisa s njihovih strana, pa nakon nekog vremena hladnjaci skliznu - ljepilo pomaže u sprječavanju toga. Do danas ljepilo nije dovoljno omekšalo u uporabi da bi izgubilo integritet (topi se na oko 120 ° C, pa ne bi trebalo!)

Postupak ugradnje hladnjaka na RAM čip je isti, samo što ćete morati odrezati dio roštilja na donjoj strani kućišta kako biste omogućili dovoljno prostora. Imajte na umu da neće proviriti izvan granice slučaja.

Korak 11: Nema koraka 11

… I to je to.

Nadam se da će se ovaj Instructable pokazati korisnim i/ili informativnim.

Ako uočite bilo kakve pogreške itd., Javite mi i rado ću to urediti.