Raspberry Pi Power & Cooling Mods: 11 trin (med billeder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:29

Det er lidt pinligt at indrømme at have ti Raspberry Pis til at lave forskellige opgaver rundt omkring i huset, men når det er sagt, har jeg lige købt et andet, så jeg tænkte, at det ville være en god idé at dokumentere og dele mine standard Pi -ændringer som en instruerbar.

Jeg tilføjer disse mods til de fleste af mine Pis - de tillader enhver model af Raspberry Pi at blive drevet fra en ekstra strømforsyning, som ellers bare ville sidde fast i en skuffe - at kunne bruge en ellers uønsket strømforsyning bør spare dig et par øre og dette arrangement kan også tilvejebringe en nyttig strømkilde til andre enheder, såsom relæer. Kølemodus gør brugen af skærmen og kamerastikkene vanskeligere, men kan stoppe Pi -gasspjældet igen, når det overklokkes eller udfører processorintensivt arbejde. Adgang til GPIO -stikket er normalt ikke forhindret, men du skal placere blæseren omhyggeligt …

Jeg har delt Instructable i to dele for at lette læsbarheden - Del 1 dækker strømforsyningsmodifikationen, del 2 tilføjelse af en køleventilator og køleplader. Den mulige nyhed i del 2 er brugen af en 12v jævnstrømblæser, der drives fra 5v dc -udgangen fra spændingsregulatoren. Brugen af en 12v blæser på denne måde er at give et lille antal afkøling med reduceret støj, en funktion, der er nødvendig, når RasPi bruges (som et OSMC mediecenter) i vores stue, da min partner kan høre en nål falde fra brønden, stort set enhver afstand, du har lyst til at nævne….

Bemærk, at jeg har forsøgt at fremhæve detaljen for at dække et så bredt læserskare som jeg kan, men nogle grundlæggende elektroniske færdigheder er nødvendige, såsom lodning, brug af et multimeter osv. Jeg undskylder derfor, hvis følgende læser for simpelt eller antager for meget - alle konstruktive kommentarer er naturligvis meget velkomne!

Trin 1: Del 1 Strømforsyningsmodeller: Værktøjer og dele

Dele:

• (En Raspberry Pi og etui) - en gennemsigtig sag gør disse mods lettere, men en uigennemsigtig sag er ikke et show -stop.
• En junk skuffe AC til DC strømforsyning, minimum udgangseffekt 18W, 9v DC til 30V DC.*
• LM2596 DC-DC Switching Justerbar Step Down Voltage Regulator Buck Converter (tilgængelig på eBay fra flere forskellige sælgere)
• DC -strømforsyning Jackstik Kvinde Panelmonteret stik 5,5 x 2,1 mm eller hvad du end har brug for for at passe til strømforsyningen ovenfor. Dette er dog det mest almindelige. (eBay, flere sælgere)
• En opofrende mikro USB type B -ledning (uønsket boks) ELLER
• 1-off mikro USB Type B 5-benet han lodning jack stikstik (eBay, flere sælgere)
• To 150 mm længder af multistrenget udstyrstråd (f.eks. Kobberhøjttalertråd.
• To isolerede stand-offs (korte længder af biro-kabinet giver fremragende stand-offs, hvis du ikke har nogen i din junk box)
• To 2,8 mm dia selvskærende skruer (junk box) - disse skal kun være så lange, som det er nødvendigt for at tråden kan gå igennem kassen - jeg brugte 12 mm lange skruer.
• 2,5 mm ID -varmekrymp og 1/4 "ID -varmekrymp, der passer (se trin 5) (eBay, flere sælgere).

Værktøjer:

• Loddejern & multicore lodning.
• Multimeter i stand til at måle modstand og jævnstrøm.
• Varmepistol (til varmekrympning)
• Varm limpistol (ikke nødvendig, hvis du bruger en offer -USB -ledning)
• Fin markørpen
• 1,5 mm og 2,5 mm HSS bor og bor.
• Trådskærer og stripper.

*Bemærkninger om valg af strømforsyning:

De vigtige parametre er udgangsspænding og effekt. Du skal give LM2596 -regulatoren cirka tre volt mere på indgangen, end du har brug for på udgangen, så for 5v -udgangen, som Pi har brug for, har du brug for omkring 8v på indgangen. Jeg vil anbefale lidt mere for at være sikker, derfor minimum 9v ovenfor. Den maksimale spænding, du kan bruge, er omkring 35v for nogle modeller af denne regulator, højere for andre. Jeg ville holde mig til max 30v.

Strømforsyningen skal også være i stand til at levere nok strøm til Pi (se her for de aktuelle krav til forskellige modeller af Pi). Linket siger, at du har brug for en strømforsyning, der er i stand til at levere et minimum på 2,5A til en Pi 3. LM2596 er dog en omskifteregulator, så du har brug for mindre strøm end dette, så længe den spænding, du giver, er forholdsmæssigt højere.

For at finde ud af hvad du har brug for, skal du beregne den effekt, som Pi trækker, og tage hensyn til konverteringstabet i regulatoren (f.eks. En Pi 3 har brug for 5v @ 2,5A, så dens effektbehov er 5 x 2,5 = 12,5W. Gang dette med 1,1 for at tage højde for tabene i regulatoren, og du får 12,5 x 1,1 = 13,75W. Når vi er nået frem til dette tal, er det aldrig en god idé at understrege en strømforsyning ved at bruge den til 100% kapacitet, så jeg vil tilføje mindst en margin på 30% for at sikre, at det ikke bliver for varmt og udløber for tidligt.

For at gøre tingene lettere for alle er her minimumskravene til strømforsyning til forskellige spændinger baseret på ovenstående beregninger:

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

(Sidstnævnte er inkluderet for fuldstændighed)

Trin 2: Markering af sagen

Placer regulatoren som vist. Inputpuderne skal være samme side af sagen som Pi's strømstik.

Hvis du også monterer en blæser, skal du placere den som vist. Bemærk, at du i bedste fald kun vil kunne bruge tre af ventilatorens fire skruehuller, da sagens udskæringer ofte er i vejen. Bemærk også, at denne blæsermod er uegnet, hvis du skal bruge kameraet eller skærmstik (medmindre du bruger en ny kabelføring).

Sørg for, at regulatorens monteringshul nærmest kanten af kabinettet er placeret over mellemrummet mellem Pi's to USB -stakke (så monteringsskruen ikke går i stykker - se trin 4 for et foto af den monterede regulator, hvor du kan se, hvor skruen er placeret).

Brug en fin permanent markør til at markere placeringen af de to regulatormonteringshuller på sagen og, hvis det ønskes, ventilatorens monteringshuller og et hul til ventilatorens luftstrøm.

Trin 3: Bor sagen

Tag toppen af sagen, og vend den på hovedet på et stykke træ til støtte.

Brug et fint (1,5 mm) bor til at bore et pilothul, hvor det var markeret i det sidste trin.

Brug et 2,5 mm bor til at udvide et af hullerne, og kontroller, at den valgte selvskærende skrue kan skrues i uden for stor indsats. Udvid hulstørrelsen, hvis det er nødvendigt.

Når du er tilfreds med hulstørrelsen, skal du bore den anden ud, så den passer.

Trin 4: Monter regulatoren

Monter regulatoren ved hjælp af stand-offs og selvskærende skruer som vist på fotografierne. Bemærk skruens placering mellem de to USB -stikstakke.

Trin 5: Ledningsføring

Lod udstyrskablet til jævnstrømforsyningsstikket, og isoler med varmekrympemuffen som vist. Hvis du antager, at du har en standard strømforsyning, hvor den positive spænding er på det indvendige stik, loddes den røde ledning til det korte mærke og den sorte ledning til den lange mærke (dette forudsætter, at den lange mærke er forbundet til stikkontaktens yderside - brug dog et multimeter til at kontrollere). Hvis polariteten vendes, loddes de røde og sorte ledninger til de modsatte tags.

Skub den anden ende af ledningerne under regulatortavlen og loddetøjet til regulatorens inputpads som vist (igen, rød til +ve, sort til -ve).

Hvis du har et offer -mikro -USB -kabel, skal du skære det, så du har omkring 180 mm kabel forbundet til mikro -USB -enden. Brug et fint stykke ledning og dit multimeter i modstandstilstand til at identificere, hvilken ledning der er forbundet til de positive og negative kontakter på mikro -USB -stikket (se et diagram ovenfor). Rød og sort er de sædvanlige farver, der bruges i USB -ledninger til +ve og -ve -forbindelser (undertiden markeret med henholdsvis 'Vcc' og 'Gnd'). Klip de andre ledninger (normalt hvide og grønne) korte. Læg et stykke varmekrympemuffe hen over dem og den ydre kappe og krymp på plads.

Skub den afskårne ende under regulatoren, strimmel og tin de røde og sorte ledninger og lod dem til henholdsvis regulatorens +ve & -ve output pads.

Hvis du er modig (som wot I woz), skal du lave din egen USB -ledning ved hjælp af et blottet stik. Lod lodtrådene til USB -stikpuderne som vist, dæk leddene med et tyndt lag varm lim, og når de er indstillet, skub 1/4 varmekrympemuffen over som vist.

Krymp ærmet med varmepistolen, og limen vil fungere som en aflastning (forhåbentlig!).

Som ovenfor, slip de andre ender af ledningen under regulatoren og loddet til udgangspuderne.

Det er altid en god idé at dobbelttjekke polariteten af dine forbindelser - brug multimeteret og en tynd ledning til at kontrollere, at USB -benene er korrekt forbundet til regulatoren.

Trin 6: Indstilling af spændingen

Inden tilslutningen af regulatorens udgang til Pi, skal udgangsspændingen indstilles.

Tilslut strømforsyningen til regulatorens DC -indgangsstik, og tænd den. Der er en blå LED på regulatoren, som skal lyse med det samme. Hvis det ikke gør det og/eller der er en støj af røg, skal du afbryde forbindelsen og (hvis du er mig) hænge dit hoved i skam. Du slipper måske med det, men hvis der har været lidt røg, giver det ikke godt udslag. Kontroller omhyggeligt dine ledninger, korriger og prøv igen. Forhåbentlig er LED'en dog tændt …

Brug en lille skruetrækker til at justere potentiometeret på regulatoren (den blå boks med en messingskrue øverst), indtil multimeteret læser en smule under 5,1v. Mod uret reduceres spændingen, og det tager ofte flere sving, end du forventer, før spændingen ændres - fortvivl ikke, hvis det tager et par omgange for at se en effekt.

Sluk for strømforsyningen, og tilslut output fra regulatoren til Pi. Du er klar til handling!

Trin 7: Del 2 - Tilføjelse af en køleventilator og kølelegemer - værktøjer og dele

Dele:

• 12v DC 0.12A 50mm x 50mm x 10mm ærmerleje (eBay, flere sælgere)
• 3-off 15 mm 2,8 mm OD selvskærende skruer (uønsket boks)
• 2-off solid kobber selvklæbende kølelegemer til Raspberry Pi (eBay, flere sælgere)

Værktøjer:

• Båndsav eller elektrisk værktøj af Dremel-typen med en kniv
• 1,5 mm og 2,5 mm bor og bor
• Loddejern og loddetin
• Trådskærere og stripper.
• Varm limpistol (for at holde kølelegeme på plads)

Trin 8: Skæring af hullerne til blæseren

Ved hjælp af mærkerne på sagen i trin 2 bores de tre monteringshuller på samme måde som for regulatoren (dvs.) bor pilothuller med 1,5 mm boret og udvider et af hullerne med 2,5 mm boret. Test pasformen på de selvskærende skruer, og hvis alt er godt, skal du bore de to andre huller ud. Ellers skal hullerne udvides efter behov.

Skær plasthullet væk for at tillade ventilatorens luftstrøm ved hjælp af båndsaven eller Dremel -alternativet. Rengør kanterne med en fil om nødvendigt (hvis min erfaring er noget at gå efter, skaber uundgåeligt brug af et elværktøj smeltet plast, hvilket er en smerte at rydde op - derfor min præference for en båndsav).

Tilbyder blæseren til monteringshullerne, og skru forsigtigt selvudtagene i. Ventilatoren skal monteres med etiketsiden nedad, så luftstrømmen ledes ind i Pi. Jeg vil også orientere det, så ledningerne ikke er umiddelbart ved siden af regulatoren, så du har en slap ledning at lege med.

Drej ventilatoren manuelt for at kontrollere, at der ikke er noget, der fanger.

Trin 9: Tilslutning af blæseren

Min erfaring er, at alle undtagen én fan af typen på delelisten startede af sig selv, da de blev drevet fra 5v DC. I så fald fandt jeg ud af, at kørsel af blæseren fra 12v jævnstrøm i omkring fem minutter løsnede den, og den var derefter fin på 5v. Imidlertid kan forskellige producenters fans opføre sig anderledes, så du skal muligvis starte ventilatoren manuelt - den skulle derefter være OK og fortsætte med at køre. Hvis dette ikke er tilfældet, har du stadig mulighed for at koble blæseren til indgangen på regulatoren, så længe denne spænding er 9v til 12v, og du kan acceptere støjforøgelsen.

Afbryd ventilatorstikket, så der er nok ledninger til at nå regulatoren. Du kan klippe den gule ledning længere tilbage, da den ikke bruges i denne type applikationer. Brug et lille stykke ærmer som vist for at isolere det og holde det ude af vejen. Før ventilatorens ledninger under regulatoren og loddetøjet til dets udgangspuder (rød til positiv, sort til negativ).

Trin 10: Tilføjelse af kølelegemer

Der er en hel del information på internettet om, hvor (og hvornår) der skal tilføjes heatsinks til Raspberry Pis. Trinene herunder er min personlige opfattelse.

Så vidt jeg kan indsamle, er rådet via Raspberry Pi Foundation, at du ikke rigtig behøver at tilføje køleplader til nogen model af Pi, medmindre du overclocker dem. Imidlertid har jeg fundet ud af, at Pi 3 bliver temmelig varm, når man forsøger at afspille H265-videoer, og hvis den ikke er afkølet, kan den smutte tilbage i en handling af selvbevaring.

Under disse omstændigheder bliver Broadcom SoC (den store chip på den øverste overflade af Pi) den hotteste, så det er værd at køle ned. Efter nogle råd, som jeg ikke kan finde kilden til i øjeblikket, køler jeg også RAM -chippen på undersiden. Jeg gider ikke den mindre LAN -chip, da det ikke ser ud til at blive så varmt.

Så til erhvervslivet - tag dækslet af fra kølelegemet og placer det forsigtigt oven på SoC -chippen. Brug den varme limpistol og tilføj forsigtigt et par klatter lim på hver side af kølelegemet som vist. Jeg bruger meget af mine Pis på deres sider, så efter et stykke tid glider kølelegeme af - limen hjælper med at forhindre dette. Til dato er limen ikke blødgjort tilstrækkeligt i brug til at miste integritet (den smelter ved omkring 120 ° C, så den burde ikke!)

Proceduren for montering af en kølelegeme på RAM -chippen er den samme, bortset fra at du bliver nødt til at skære noget af grillen i undersiden af kabinettet for at give plads nok. Bemærk, at det ikke vil stikke ud over sagens grænse.

Trin 11: Der er ingen trin 11

… og det er det.

Jeg håber, at denne instruktive viser sig nyttig og/eller informativ.

Hvis du opdager fejl osv., Så lad mig det vide, så redigerer jeg det gerne.