Raspberry Pi Power & Cooling Mods: 11 stappe (met foto's)

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:27

Dit is 'n bietjie verleentheid om toe te gee dat ek tien framboospis in die huis het, maar ek het pas 'n ander een gekoop, en ek het gedink dat dit 'n goeie idee sou wees om my standaard Pi -aanpassings te dokumenteer en te deel as 'n instruksie.

Ek voeg hierdie mods by die meeste van my Pis - dit laat toe dat enige model van Raspberry Pi van 'n ekstra kragtoevoer voorsien word wat andersins net in 'n laai sou vassteek. en hierdie reëling kan ook 'n nuttige kragbron bied vir ander toestelle soos relais. Die verkoelingsmodus bemoeilik die gebruik van die skerm en die kamera -aansluitings, maar kan die Pi stop om terug te keer as dit oorgeklok word of as die verwerker intensief werk verrig. Toegang tot die GPIO -aansluiting word normaalweg nie belemmer nie, maar u moet die waaier versigtig plaas …

Ek het die Instructable in twee dele verdeel om die leesbaarheid te vergemaklik - Deel 1 dek die aanpassing van die kragtoevoer, deel 2 die toevoeging van 'n koelwaaier en heatsinks. Die moontlike nuwigheid van deel 2 is die gebruik van 'n waaier van 12v gelykstroom wat aangedryf word deur die 5v gelykstroom -uitset van die spanningsreguleerder. Die gebruik van 'n 12V -waaier op hierdie manier is om 'n bietjie verkoeling te bied met verminderde geraas, 'n funksie wat nodig is wanneer die RasPi (as 'n OSMC -mediasentrum) in ons sitkamer gebruik word, aangesien my maat 'n speld van 'n put kan hoor val, feitlik enige afstand wat u wil noem …

Let daarop dat ek probeer het om die besonderhede so breed moontlik aan te spreek, maar 'n paar basiese elektroniese vaardighede is nodig, soos soldeer, 'n multimeter, ens. Ek vra om verskoning as die volgende te eenvoudig lees of te veel veronderstel - alle konstruktiewe opmerkings is natuurlik baie welkom!

Stap 1: Deel 1 kragbronmodusse: gereedskap en onderdele

Dele:

• ('N Framboos Pi en omhulsel) - 'n deursigtige omhulsel vergemaklik hierdie mods, maar 'n ondeursigtige omhulsel is nie 'n vertoonstop nie.
• 'N Vuilskakelaar AC tot DC kragbron, minimum uitsetkrag 18W, 9v DC tot 30V DC.*
• LM2596 DC-DC-skakelaar Verstelbare stap-na-spanningsreguleerder-omskakelaar (beskikbaar op eBay by verskeie verkopers)
• DC -kragtoevoer -aansluiting, vroulike paneelhouer, 5,5 x 2,1 mm of wat u ook al benodig om by die kragtoevoer hierbo te pas. Dit is egter die algemeenste. (eBay, verskeie verkopers)
• 'N Opofferende mikro -USB tipe B -lood (rommeldoos) OF
• Eenmalige mikro-USB tipe B 5-pins male-soldeer jack-aansluiting (eBay, verskeie verkopers)
• Twee 150 mm-lengtes multidraad-toerustingdraad (bv.) Koper-luidsprekerdraad.
• Twee geïsoleerde stand-offs (kort lengtes biro-omhulsel bied uitstekende stand-offs as u niks in u rommelbak het nie)
• Twee self -tappende skroewe van 2,8 mm (rommelbak) - dit hoef net so lank te wees as wat nodig is vir die draad om deur die kas te gaan - ek het 12 mm lang skroewe gebruik.
• 2.5 mm ID -krimp en 1/4 "ID -verhittingskrimp om by te pas (sien stap 5) (eBay, verskeie verkopers).

Gereedskap:

• Soldeerbout en multicore soldeersel.
• Multimeter wat weerstand en gelykstroom kan meet.
• Hittegeweer (vir hitte krimp)
• Warm gomgeweer (nie nodig as u 'n opofferende USB -kabel gebruik nie)
• Fyn merkpen
• 1.5 mm en 2.5 mm HSS boorpunte en boor.
• Draadsnyer en -stropper.

*Opmerkings oor die keuse van kragtoevoer:

Die belangrike parameters is die uitsetspanning en krag. U moet die ingang van die LM2596 -reguleerder ongeveer drie volt meer voorsien as wat u benodig op die uitset, dus vir die 5v -uitset wat die Pi benodig, benodig u ongeveer 8v op die ingang. Ek sou 'n bietjie meer aanbeveel, dus die minimum 9v hierbo. Die maksimum spanning wat u kan gebruik, is ongeveer 35v vir sommige modelle van hierdie reguleerder, hoër vir ander. Ek hou by maksimum 30v.

Die kragtoevoer moet ook genoeg stroom aan die Pi kan verskaf (sien hier die huidige vereistes vir verskillende modelle van Pi). Die skakel sê dat u 'n kragtoevoer benodig wat 'n minimum van 2,5A vir 'n Pi 3. kan lewer. Die LM2596 is egter 'n skakelreguleerder, dus u benodig minder stroom as dit, solank die spanning wat u verskaf, proporsioneel hoër is.

Om uit te vind wat u benodig, bereken die krag wat deur die Pi getrek word en neem die omskakelingsverliese in die reguleerder in ag (bv. 'N Pi 3 benodig 5v @ 2.5A, dus die kragvereiste daarvan is 5 x 2.5 = 12.5W. Vermenigvuldig dit met 1,1 om die verliese in die reguleerder in ag te neem, en u kry 12,5 x 1,1 = 13,75W. As ons hierdie syfer bereik het, is dit nooit 'n goeie idee om 'n kragtoevoer te beklemtoon deur dit 100% te gebruik nie, so ek voeg ten minste 'n marge van 30% by om te verseker dat dit nie te warm word nie en te vroeg verval.

Om dinge vir almal makliker te maak, is die minimum vereistes vir die stroomvoorsiening vir verskillende spannings gebaseer op die berekeninge hierbo:

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

(Laasgenoemde is vir volledigheid ingesluit)

Stap 2: Merk die saak uit

Plaas die reguleerder soos aangedui. Die invoerblokkies moet dieselfde kant van die saak wees as die kragstekker van die Pi.

As u ook 'n waaier pas, plaas dit soos aangedui. Let daarop dat u ten beste slegs drie van die waaier se vier skroefgate kan gebruik, aangesien die uitsparings in die kas dikwels in die pad is. Let ook daarop dat hierdie waaiermodus nie geskik is as u die kamera of die aansluitings vir die skerm moet gebruik nie (tensy u 'n nuwe bedrading gebruik).

Maak seker dat die monteergat van die reguleerder die naaste aan die rand van die omhulsel bo die gaping tussen die twee USB -voetstukke van die Pi geleë is (sodat die monteerskroef nie vuil raak nie - sien stap 4 vir 'n foto van die gemonteerde reguleerder, waar u kan sien waar die skroef is geposisioneer is).

Gebruik 'n fyn permanente merker om die posisie van die twee monteergate vir die reguleerder op die omhulsel en, indien nodig, die waaiermonteringsgate en 'n gat vir die waaier se lugvloei te merk.

Stap 3: Boor die kas

Neem die bokant van die omhulsel en draai dit onderstebo op 'n stuk hout vir ondersteuning.

Gebruik 'n fyn (1,5 mm) boor om 'n loodgat te boor, waar dit in die laaste stap gemerk is.

Gebruik 'n boor van 2,5 mm om een van die gate te verbreed en kyk of die gekose selfskroef sonder te veel moeite ingeskroef kan word. Verbreed die gatgrootte indien nodig.

As u tevrede is met die gatgrootte, boor u die ander een wat by u pas.

Stap 4: Monteer die reguleerder

Monteer die reguleerder met behulp van die afstande en selfskroefskroewe soos op die foto's getoon. Let op die posisie van die skroef tussen die twee USB -aansluitstapels.

Stap 5: Bedrading

Soldeer die toerustingdraad aan die gelykstroomkragaansluiting en isoleer met die hitte -krimpmou soos aangedui. Gestel jy het 'n standaard kragbron waar die positiewe spanning op die binneste aansluiting is, soldeer die rooi draad aan die kort tag en die swart draad aan die lang tag (dit veronderstel dat die lang tag aan die buitekant van die aansluiting gekoppel is - Gebruik 'n multimeter om dit te kontroleer). As die polariteit omgekeer is, soldeer die rooi en swart drade aan die teenoorgestelde etikette.

Druk die ander kant van die drade onder die reguleerderbord en soldeer na die ingangskussings van die reguleerder soos getoon (weer rooi na +ve, swart na -ve).

As u 'n opofferende mikro -USB -kabel het, sny dit af, sodat u ongeveer 180 mm kabel aan die mikro -USB -uiteinde gekoppel het. Gebruik 'n fyn stuk draad en u multimeter in weerstandsmodus en identifiseer watter draad aan die positiewe en negatiewe kontakte van die mikro -USB -aansluiting gekoppel is (sien 'n diagram hierbo). Rooi en swart is die gewone kleure wat in USB -kabels gebruik word vir +ve en -ve verbindings (soms onderskeidelik 'Vcc' en 'Gnd' gemerk). Sny die ander drade (gewoonlik wit en groen) kort. Gooi 'n stukkie heatsink -mou oor hulle en die buitenste skede en krimp in plek.

Druk die gesnyde einde onder die reguleerder, strook en trek die rooi en swart drade vas en soldeer dit aan die regulator se +ve & -ve output pads.

As u dapper is (soos wot I woz), maak u eie USB -kabel met 'n blote aansluiting. Soldeer die drade aan die USB -aansluitblokkies soos aangedui, bedek die voeë met 'n dun lagie warm gom en gooi die 1/4 heatsink -mou oor as dit aangebring is.

Krimp die mou met die hittegeweer en die gom sal as 'n rekverligting (hopelik!)

Soos hierbo, skuif die ander ente van die draad onder die reguleerder en soldeer na die uitvoerblokkies.

Dit is altyd 'n goeie idee om die polariteit van u verbindings te kontroleer - gebruik die multimeter en 'n dun draad om te sien of die USB -penne korrek aan die reguleerder gekoppel is.

Stap 6: Stel die spanning in

Voordat die uitset van die reguleerder in die Pi gekoppel word, moet die uitgangsspanning ingestel word.

Koppel die kragtoevoer aan die reguleerder se ingangsaansluiting en skakel dit aan. Daar is 'n blou LED op die reguleerder wat onmiddellik moet brand. As dit nie die geval is nie en/of daar is 'n reuk van rook, ontkoppel en (as jy ek is) hang jou kop in skaamte. U kan daarmee wegkom, maar as daar rook was, word dit nie goed nie. Kontroleer u bedrading noukeurig, stel dit reg en probeer weer. Hopelik het die LED egter aangeskakel …

Gebruik 'n klein skroewedraaier om die potensiometer op die reguleerder aan te pas (die blou boks met 'n koperskroef aan die bokant) totdat die multimeter 'n bietjie minder as 5,1 v lees. Teen die kloksgewys verminder die spanning en dit neem dikwels meer draaie as wat u verwag om die spanning te verander - moenie wanhoop as dit 'n paar draaie neem om 'n effek te sien nie.

Skakel die kragtoevoer uit en koppel die uitset van die reguleerder aan die Pi. Jy is gereed vir aksie!

Stap 7: Deel 2 - Voeg 'n koelwaaier en koellichamen by - gereedskap en onderdele

Dele:

• 12v dc 0.12A 50mm x 50mm x 10mm muffer -waaier (eBay, verskeie verkopers)
• 3-off 15mm 2.8mm OD self-tapping skroewe (junk box)
• Selfklevende hittebakke van soliede koper vir Raspberry Pi (eBay, verskeie verkopers)

Gereedskap:

• Fretsaag of elektriese werktuig van die Dremel-tipe met 'n snyer
• 1.5mm en 2.5mm boorpunte en boor
• Soldeerbout en soldeer
• Draadsnyers en ontkleedoeker.
• Warm gomgeweer (om die hitte vas te hou)

Stap 8: Sny die gate vir die waaier

Boor die drie bevestigingsgate op dieselfde manier as vir die reguleerder (dws) met die 1,5 mm boor en maak een van die gate met die 2,5 mm boor, met behulp van die merke op die omhulsel in stap 2. Toets die pas van die self-tappende skroewe, en as alles goed is, boor die ander twee gate uit. Andersins, maak die gate groter as dit nodig is.

Sny die plastiekgat met die fretsaag of Dremel -alternatief weg om die waaier se lugvloei moontlik te maak. Maak die kante skoon met 'n lêer indien nodig (as dit my ervaring is, is dit noodwendig om gesmelte plastiek met 'n elektriese gereedskap te gebruik, en dit is moeilik om skoon te maak - vandaar my voorkeur vir 'n fretsaag).

Gee die waaier aan die bevestigingsgate en skroef die self-tappers versigtig in. Die waaier moet gemonteer word met die etiketkant na onder, sodat die lugvloei na die Pi gestuur word. Ek sou dit ook oriënteer sodat die bedrading nie onmiddellik langs die reguleerder grens nie, sodat u 'n bietjie draad het om mee te speel.

Draai die waaier met die hand om te sien of daar niks is nie.

Stap 9: Koppel die waaier

My ervaring is dat alles behalwe een waaier van die tipe in die onderdele -lys op sy eie begin het toe dit van 5V DC aangedryf is. In daardie geval het ek agtergekom dat die waaier van ongeveer 12 minute van 12V DC af losgemaak word, en dit was daarna goed met 5V. Die waaiers van verskillende vervaardigers gedra hulle egter anders, dus moet u die waaier handmatig begin - dit moet dan regkom en aanhou werk. As dit nie die geval is nie, het u steeds die opsie om die waaier aan die ingang van die reguleerder te koppel, solank hierdie spanning 9v tot 12v is en u die geraasverhoging kan aanvaar.

Sny die waaierverbinding af en laat genoeg bedrading om by die reguleerder te kom. U kan die geel draad verder terug sny, aangesien dit nie in hierdie tipe toepassing gebruik word nie. Gebruik 'n klein mou, soos aangedui, om dit te isoleer en uit die weg te hou. Lei die waaier se bedrading onder die reguleerder en soldeer na die uitgangskussings (rooi na positief, swart na negatief).

Stap 10: Voeg die heatsinks by

Daar is heelwat inligting op die internet oor waar (en wanneer) die heatsinks by Raspberry Pis gevoeg moet word. Die stappe hieronder is my persoonlike opvatting.

Sover ek kan insamel, is die advies via die Raspberry Pi Foundation dat u nie regtig 'n heatsink aan 'n model van Pi hoef te voeg nie, tensy u dit oorklok. Ek het egter agtergekom dat Pi 3 nogal warm word as u probeer om H265-video's te speel, en as dit nie afgekoel word nie, kan dit 'n daad van selfbehoud veroorsaak.

Onder hierdie omstandighede word die Broadcom SoC (die groot chip op die boonste oppervlak van die Pi) die warmste, so dit is die moeite werd om te versink. Na 'n paar advies wat ek nie op die oomblik kan vind nie, verhit ek ook die RAM -chip aan die onderkant. Ek pla my nie met die kleiner LAN -chip nie, want dit lyk nie so warm nie.

Vir die sakewêreld - trek die dekselstrook van die koeler af en plaas dit versigtig bo -op die SoC -chip. Voeg met 'n warm lijmpistool 'n paar klontjies gom aan weerskante van die heatsink by, soos aangedui. Ek gebruik baie van my Pis aan hul kante, so na 'n geruime tyd gly die heatsinks af - die gom help om dit te voorkom. Tot op hede het die gom nie genoeg sag geword tydens gebruik om integriteit te verloor nie (dit smelt by ongeveer 120 ° C, dus moet dit nie!)

Die prosedure vir die montering van 'n heatsink op die RAM -chip is dieselfde, behalwe dat u 'n deel van die rooster aan die onderkant van die omhulsel moet wegsny om genoeg ruimte toe te laat. Let daarop dat dit nie oor die grens van die saak sal steek nie.

Stap 11: Daar is geen stap 11 nie

… en dit is dit.

Ek hoop dat hierdie instruksies nuttig en/of insiggewend blyk te wees.

Laat weet my as u foute, ens.