Načini napajanja in hlajenja Raspberry Pi: 11 korakov (s slikami)

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:07

Malo je nerodno priznati, da deset Raspberry Pis opravlja različna dela po hiši, vendar sem rekel, pravkar sem kupil še enega, zato sem mislil, da bi bilo dobro dokumentirati in deliti svoje standardne spremembe Pi kot Instructable.

Te modove dodam večini mojega Pisa - omogočajo, da se kateri koli model Raspberry Pi napaja iz rezervnega napajalnika, ki bi sicer le zataknil v predalu - če bi lahko uporabili drugače nezaželen napajalnik, bi morali prihraniti nekaj denarjev in ta ureditev lahko zagotovi tudi uporaben vir energije za druge naprave, kot so releji. Način hlajenja otežuje uporabo priključkov zaslona in kamere, vendar lahko ustavi Pi, da se zmanjša pri overclockanju ali intenzivnem delu procesorja. Dostop do priključka GPIO običajno ni oviran, vendar morate pazljivo namestiti ventilator …

Instructable sem za lažjo berljivost razdelil na dva dela - 1. del zajema spremembo napajalnika, 2. del dodatek hladilnega ventilatorja in hladilnika. Možna novost 2. dela je uporaba 12v dc ventilatorja, ki se napaja iz 5v dc izhoda regulatorja napetosti. Na ta način uporaba 12 -voltnega ventilatorja zagotavlja malo hlajenja z zmanjšanim hrupom, kar je funkcija, ki je potrebna, ko se RasPi (kot medijski center OSMC) uporablja v naši dnevni sobi, saj moj partner lahko sliši padec nožice iz vrtine, skoraj vsako razdaljo, ki jo želite omeniti …

Upoštevajte, da sem poskušal predstaviti podrobnosti, da bi zajel čim širše bralstvo, vendar so potrebne nekatere osnovne spretnosti elektronike, na primer spajkanje, uporaba multimetra itd. Zato se opravičujem, če se naslednje glasi preveč preprosto ali predpostavlja preveč - vsi konstruktivni komentarji so seveda zelo dobrodošli!

1. korak: 1. del Načini napajanja: Orodja in deli

Deli:

• (Raspberry Pi in ohišje) - prozorno ohišje olajša te modele, vendar neprozorno ohišje ni zamašek.
• Predal za smeti za izmenično / enosmerno napajanje, najmanjša izhodna moč 18 W, 9v dc do 30v dc.*
• LM2596 DC-DC preklapljanje, nastavljiv regulator znižanja napetosti DC-DC (na voljo na eBayu pri več različnih prodajalcih)
• Priključek za vtičnico za napajanje z enosmernim tokom za žensko ploščo 5,5 x 2,1 mm ali karkoli, kar potrebujete za namestitev zgornjega napajalnika. To pa je najpogosteje. (eBay, več prodajalcev)
• Žrtveni kabel mikro USB tipa B (škatla za neželene vsebine) ALI
• 1-izklopni mikro USB 5-polni priključek za spajkanje moški za spajkanje (eBay, več prodajalcev)
• Dve 150-milimetrski večžilni žici opreme (npr. Bakrena žica zvočnikov).
• Dva izolirana odmika (kratke dolžine biro ohišja odlično odstranijo, če ga v škatli za smeti nimate)
• Dva samorezna vijaka premera 2,8 mm (škatla za odpadke) - le ta morata biti dolga toliko, kolikor je potrebno, da navoj preide skozi ohišje - uporabil sem 12 mm dolge vijake.
• 2,5 mm identifikator hladilnika in 1/4 "ID hladilnik, ki ustreza (glejte korak 5) (eBay, več prodajalcev).

Orodja:

• Spajkalnik in večjedrni spajkalnik.
• Multimeter, ki lahko meri upor in enosmerno napetost.
• Toplotna pištola (za toplotno krčenje)
• Pištola za vroče lepilo (ni potrebna, če uporabljate žrtev USB)
• Fino pisalo za označevanje
• 1,5 mm in 2,5 mm svedri HSS in vrtalnik.
• Rezalnik in odstranjevalec žice.

*Opombe glede izbire napajalnika:

Pomembna parametra sta izhodna napetost in moč. Regulatorju LM2596 morate na vhodu zagotoviti približno tri volte več, kot jih potrebujete na izhodu, zato za 5v izhod, ki ga potrebuje Pi, potrebujete okoli 8v na vhodu. Priporočam še malo več, zato je zgornji minimum 9V zgoraj. Največja napetost, ki jo lahko uporabite, je pri nekaterih modelih tega regulatorja okoli 35 V, pri drugih pa višja. Jaz bi se držal max 30v.

Napajalnik mora prav tako zagotoviti dovolj toka Pi (tukaj glejte trenutne zahteve za različne modele Pi). Povezava pravi, da potrebujete napajalnik, ki lahko odda najmanj 2,5A za Pi 3. Vendar pa je LM2596 preklopni regulator, zato potrebujete manjši tok od tega, dokler je napetost, ki jo podajate, sorazmerno višja.

Če želite ugotoviti, kaj potrebujete, izračunajte moč, ki jo porabi Pi, in upoštevajte pretvorbene izgube v regulatorju (npr.) Pi 3 potrebuje 5V pri 2.5A, zato je njegova moč 5 x 2,5 = 12,5 W. Pomnožite to z 1,1, da upoštevate izgube v regulatorju in dobite 12,5 x 1,1 = 13,75 W. Ko smo prišli do te številke, nikoli ni dobra ideja, da napajalnik obremenjujemo s 100 -odstotno zmogljivostjo, zato bi dodal vsaj 30 -odstotno rezervo, da zagotovim, da se ne bo preveč segrelo in da bo predčasno potekel.

Da bi vsem olajšali stvari, so tukaj navedene minimalne zahteve glede toka napajanja za različne napetosti, ki temeljijo na zgornjih izračunih:

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

(Slednje je vključeno zaradi popolnosti)

2. korak: Označevanje ohišja

Regulator namestite, kot je prikazano. Vhodne ploščice morajo biti na isti strani ohišja kot priključek za napajanje Pi.

Če nameščate tudi ventilator, ga namestite, kot je prikazano. Upoštevajte, da boste v najboljšem primeru lahko uporabili le tri od štirih odprtin za vijake ventilatorja, saj so izrezi na ohišju pogosto ovirani. Upoštevajte tudi, da ta način ventilatorja ni primeren, če morate uporabiti priključke za kamero ali zaslon (razen če uporabljate novo napeljavo ožičenja).

Prepričajte se, da je montažna luknja regulatorja, ki je najbližje robu ohišja, nameščena nad režo med dvema Pi -jevima vtičnicama USB (da pritrdilni vijak ne pride v stik - glejte korak 4 za fotografijo nameščenega regulatorja, kjer lahko vidite, kje je vijak je postavljen).

S finim trajnim označevalcem označite položaj dveh montažnih lukenj regulatorja na ohišju in, če želite, odprtine za pritrditev ventilatorja in luknjo za pretok zraka ventilatorja.

3. korak: Izvrtajte ohišje

Vzemite zgornji del ohišja in ga obrnite na glavo za kos lesa.

S finim (1,5 mm) vrtalnikom izvrtajte pilotno luknjo, kjer je označena v zadnjem koraku.

Z 2,5-milimetrskim svedrom razširite eno od lukenj in preverite, ali je izbrani samorezni vijak privit brez prevelikega napora. Po potrebi razširite velikost luknje.

Ko ste zadovoljni z velikostjo luknje, izvrtite drugo, ki ustreza.

4. korak: Namestite regulator

Regulator namestite s pomočjo stojal in samoreznih vijakov, kot je prikazano na fotografijah. Bodite pozorni na položaj vijaka med dvema nizoma priključkov USB.

5. korak: Ožičenje

Spajajte žico opreme v vtičnico za napajanje enosmernega toka in jo izolirajte s puščico hladilnika, kot je prikazano. Ob predpostavki, da imate standardni napajalnik, kjer je pozitivna napetost na notranjem priključku, spajkajte rdečo žico na kratko oznako in črno žico na dolgo oznako (to predpostavlja, da je dolga oznaka priključena na zunanjo stran vtičnice - za preverjanje uporabite multimeter). Če je polarnost obrnjena, spajkajte rdeče in črne žice na nasprotne oznake.

Drugi konec žic potisnite pod regulatorno ploščo in spajkajte na vhodne ploščice regulatorja, kot je prikazano (spet rdeče do +ve, črno do -ve).

Če imate žrtven kabel micro USB, ga prerežite tako, da boste na konec mikro USB priključili približno 180 mm kabla. Z drobnim kosom žice in multimetrom v načinu upora ugotovite, katera žica je priključena na pozitivne in negativne kontakte priključka mikro USB (za diagram glejte zgoraj). Rdeča in črna sta običajni barvi, ki se uporabljata v vodilih USB za povezave +ve in -ve (včasih označeni z »Vcc« in »Gnd«). Ostale žice (običajno bele in zelene) skrajšajte. Na njih in zunanji plašč nataknite kos toplotne ohišja in ga skrčite.

Odrezan konec potisnite pod regulator, odstranite in pokosite rdeče in črne žice ter jih spajkajte na izhodne blazinice regulatorja +ve & -ve.

Če ste pogumni (kot sem jaz), si sestavite svoj USB kabel z golim priključkom. Spajate žice na plošče priključkov USB, kot je prikazano, spoje prekrijete s tanko plastjo vročega lepila in ko je nastavljeno, potisnite 1/4 ohišje hladilnika, kot je prikazano.

S toplotno pištolo skrčite rokav in lepilo bo delovalo kot lajšanje napetosti (upajmo!).

Kot zgoraj, potisnite druge konce žice pod regulator in spajkajte na izhodne ploščice.

Vedno je dobro dvakrat preveriti polarnost povezav - z multimetrom in nekaj tanke žice preverite, ali so nožice USB pravilno priključene na regulator.

Korak 6: Nastavitev napetosti

Preden priključite izhod regulatorja v Pi, morate izhodno napetost nastaviti.

Napajalnik priključite na vhodno vtičnico regulatorja dc in ga vklopite. Na regulatorju je modra LED dioda, ki naj bi takoj zasvetila. Če se to ne zgodi in/ali se pojavi vonj dima, prekinite povezavo in (če ste to jaz) v sramoti obesite glavo. Morda vam bo to ušlo, če pa je bilo nekaj dima, to ne kaže dobro. Previdno preverite ožičenje, popravite in poskusite znova. Upajmo, da se je LED prižgala …

Z majhnim izvijačem nastavite potenciometer na regulatorju (modra škatla z medeninastim vijakom na vrhu), dokler multimeter ne odčita manj kot 5,1 V. V nasprotni smeri urinega kazalca se napetost zmanjša in pogosto traja več obratov, kot ste pričakovali, da bi se napetost spremenila - ne obupajte, če traja nekaj zavojev, da vidite učinek.

Izklopite napajanje in priključite izhod regulatorja na Pi. Pripravljeni ste na akcijo!

7. korak: 2. del - Dodajanje hladilnega ventilatorja in hladilnika - orodja in deli

Deli:

• 12v dc 0,12A 50 mm x 50 mm x 10 mm ventilator z rokavom (eBay, več prodajalcev)
• 3-off 15mm 2.8mm OD samorezni vijaki (škatla za odpadke)
• 2-kratni samolepilni toplotni odtoki iz trdega bakra za Raspberry Pi (eBay, več prodajalcev)

Orodja:

• Rezalna žaga ali električno orodje Dremel z rezalnikom
• 1,5 mm in 2,5 mm svedri in vrtalnik
• Spajkalnik in spajkanje
• Rezalniki in odstranjevalec žice.
• Pištola za vroče lepilo (za zadrževanje hladilnikov na mestu)

8. korak: Izrežite luknje za ventilator

Z oznakami na ohišju, narejenem v 2. koraku, izvrtajte tri montažne luknje na enak način kot pri regulatorju (tj.) Izvrtajte luknje s 1,5 -milimetrskim svedrom in razširite eno od lukenj s svedrom 2,5 mm. Preverite pritrditev samoreznih vijakov in če je vse v redu, izvrtajte drugi dve luknji. V nasprotnem primeru po potrebi razširite luknje.

Z žago za žago ali alternativo Dremel odrežite plastično luknjo, da omogočite pretok zraka iz ventilatorja. Robove po potrebi očistite z datoteko (če imam kaj izkušenj, z uporabo električnega orodja neizogibno nastane staljena plastika, ki jo je težko očistiti - zato imam raje žago).

Ventilator dvignite do montažnih lukenj in previdno privijte samorezne vijake. Ventilator je treba namestiti s stranjo z oznako navzdol, tako da je pretok zraka usmerjen v Pi. Jaz bi ga tudi usmeril, tako da ožičenje ne bo tik ob regulatorju, tako da se lahko igrate s kakšno ohlapno žico.

Ročno zavrtite ventilator, da preverite, ali se nič ne lovi.

9. korak: Ožičenje ventilatorja

Moje izkušnje so, da so se vsi, razen enega ventilatorja te vrste na seznamu delov, sami zagnali pri napajanju iz napetosti 5 V DC. V tem primeru sem ugotovil, da je ventilator od 12V dc za približno pet minut zrahljal, nato pa je bilo na 5v dobro. Ventilatorji različnih proizvajalcev se lahko obnašajo drugače, zato boste morda morali ročno zagnati ventilator - potem bi moralo biti v redu in nadaljevati z delovanjem. Če temu ni tako, imate še vedno možnost priključiti ventilator na vhod regulatorja, dokler je ta napetost 9v do 12v in lahko sprejmete povečanje hrupa.

Odrežite priključek ventilatorja in pustite dovolj ožičenja, da doseže regulator. Rumeno žico lahko odrežete še naprej, saj se pri tej vrsti uporabe ne uporablja. Uporabite majhen kos tulca, kot je prikazano, da ga izolirate in ga držite proč. Ožičenje ventilatorja napeljite pod regulatorjem in spajkajte na njegove izhodne ploščice (rdeča na pozitivno, črna na negativno).

10. korak: Dodajanje hladilnikov

Na internetu je kar nekaj informacij o tem, kje (in kdaj) v hladilnik dodati maline Pis. Spodnji koraki so moje osebno mnenje.

Kolikor razumem, je nasvet prek Fundacije Raspberry Pi ta, da vam v nobenem modelu Pi res ni treba dodajati hladilnikov, razen če jih overclockate. Ugotovil pa sem, da se Pi 3 pri poskušanju predvajanja videoposnetkov H265 precej segreje in če se ne ohladi, se lahko v primeru samoohranitve zniža.

V teh okoliščinah se Broadcom SoC (velik čip na zgornji površini Pi) najbolj segreje, zato je vredno razmisliti. Po nekaj nasvetih, za katere trenutno ne najdem vira, na spodnji strani ogrejem tudi čip RAM. Z manjšim LAN čipom se ne obremenjujem, saj se mi zdi, da se ne segreje.

Torej, za posel - odstranite pokrovček s hladilnika in ga previdno postavite na vrh čipa SoC. S pištolo za vroče lepilo previdno dodajte nekaj blokov lepila na obe strani hladilnika, kot je prikazano. Na svojih straneh uporabljam veliko svojega Pisa, zato čez nekaj časa hladilniki zdrsnejo - lepilo to prepreči. Do danes se lepilo med uporabo ni dovolj zmehčalo, da bi izgubilo celovitost (topi se pri okoli 120 ° C, zato ne bi smelo!)

Postopek namestitve hladilnika na čip RAM je enak, le da boste morali na spodnji strani ohišja odrezati nekaj žara, da zagotovite dovolj prostora. Upoštevajte, da ne bo štrlelo čez mejo primera.

11. korak: Ni koraka 11

… In to je to.

Upam, da se bo ta Instructable izkazal za uporabnega in/ali informativnega.

Če opazite napake itd., Mi to sporočite in z veseljem bom ustrezno uredil.