Raspberry Pi Power & Cooling Mods: 11 trinn (med bilder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:24

Det er litt flaut å innrømme å ha ti Raspberry Pis som gjør forskjellige jobber rundt i huset, men som sagt, jeg har nettopp kjøpt en til, så jeg tenkte at det ville være en god idé å dokumentere og dele mine standard Pi -modifikasjoner som en instruerbar.

Jeg legger disse modene til de fleste av mine Pis - de lar enhver modell av Raspberry Pi få strøm fra en ekstra strømforsyning som ellers bare ville sitte fast i en skuff - å kunne bruke en ellers uønsket strømforsyning bør spare deg for noen få øre og dette arrangementet kan også gi en nyttig strømkilde for andre enheter, for eksempel reléer. Avkjølingsmodusen gjør bruken av skjermen og kamerakontaktene vanskeligere, men kan stoppe Pi -strupen når den overklokkes eller utfører prosessorkrevende arbeid. Tilgang til GPIO -kontakten er normalt ikke hindret, men du må plassere viften forsiktig …

Jeg har delt Instructable i to deler for å lette lesbarheten - Del 1 dekker endring av strømforsyning, del 2 tillegg av kjølevifte og kjøleribber. Den mulige nyheten i del 2 er bruk av en 12v likestrømvifte drevet fra 5v likestrøm utgangen til spenningsregulatoren. Bruken av en 12v vifte på denne måten er å gi et kjøleevne med redusert støy, en funksjon som er nødvendig når RasPi brukes (som et OSMC mediesenter) i stua vår, da min partner kan høre en tapp falle fra brønnen, praktisk talt hvilken som helst avstand du vil nevne ….

Vær oppmerksom på at jeg har prøvd å presentere detaljene for å dekke et så bredt lesertall som jeg kan, men noen grunnleggende elektroniske ferdigheter er nødvendige, for eksempel lodding, bruk av et multimeter osv. Jeg beklager derfor hvis følgende leser for enkelt eller antar for mye - Alle konstruktive kommentarer er selvfølgelig veldig velkomne!

Trinn 1: Del 1 Strømforsyningsmoduser: Verktøy og deler

Deler:

• (En Raspberry Pi og etui) - et gjennomsiktig etui gjør disse modene enklere, men en ugjennomsiktig sak er ikke en stopper.
• En søppel skuff AC til DC strømforsyning, minimum utgangseffekt 18W, 9v DC til 30V DC.*
• LM2596 DC-DC Switching Adjustable Step Down Voltage Regulator Buck Converter (tilgjengelig på eBay fra flere forskjellige selgere)
• DC Power Supply Jack Socket Female Panel Mount Connector 5.5 x 2.1mm eller hva du trenger for å passe til strømforsyningen ovenfor. Dette er imidlertid det vanligste. (eBay, flere selgere)
• En offermikro -USB type B -ledning (søppelboks) ELLER
• 1-off mikro USB Type B 5-pinners mannlig loddestikkontakt (eBay, flere selgere)
• To 150 mm lengder med multistrengs utstyrstråd (f.eks. Kobberhøyttalertråd.
• To isolerte stand-offs (korte lengder av biro-etui gir gode stand-offs hvis du ikke har noen i søppelfeltet ditt)
• To 2,8 mm dia selvskærende skruer (søppelboks) - disse må bare være så lange som trengs for at tråden skal gå gjennom saken - jeg brukte 12 mm lange skruer.
• 2,5 mm ID -varmekrymp og 1/4 "ID -varmekrymping som passer (se trinn 5) (eBay, flere selgere).

Verktøy:

• Loddejern og flerkjerners loddetinn.
• Multimeter som er i stand til å måle motstand og likspenning.
• Varmepistol (for varmekrymping)
• Varm limpistol (ikke nødvendig hvis du bruker en offer -USB -ledning)
• Fin markørpenn
• 1,5 mm og 2,5 mm HSS -bor og bor.
• Wire cutter og stripper.

*Merknader angående valg av strømforsyning:

De viktige parameterne er utgangsspenning og effekt. Du må gi LM2596 -regulatoren omtrent tre volt mer på inngangen enn du trenger på utgangen, så for 5v -utgangen som Pi trenger, trenger du rundt 8v på inngangen. Jeg vil anbefale litt mer for å være sikker, derav 9v minimum ovenfor. Maksimal spenning du kan bruke er rundt 35v for noen modeller av denne regulatoren, høyere for andre. Jeg holder meg til maks 30V.

Strømforsyningen må også kunne gi nok strøm til Pi (se her for gjeldende krav til forskjellige modeller av Pi). Koblingen sier at du trenger en strømforsyning som kan levere minimum 2,5A for en Pi 3. Imidlertid er LM2596 en koblingsregulator, så du trenger mindre strøm enn dette så lenge spenningen du gir er forholdsmessig høyere.

For å finne ut hva du trenger, beregner du effekten som Pi trekker og tar hensyn til konverteringstapene i regulatoren (f.eks.) En Pi 3 trenger 5v @ 2,5A, så effektbehovet er 5 x 2,5 = 12,5W. Multipliser dette med 1,1 for å ta hensyn til tapene i regulatoren, og du får 12,5 x 1,1 = 13,75W. Etter å ha kommet til dette tallet, er det aldri en god idé å stresse en strømforsyning ved å bruke den til 100% kapasitet, så jeg vil legge til minst en 30% margin for å sikre at det ikke kommer til å bli for varmt og utløpe for tidlig.

For å gjøre ting enklere for alle, her er minimumskravene til strømforsyning for forskjellige spenninger basert på beregningene ovenfor:

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

(Sistnevnte er inkludert for fullstendighet)

Trinn 2: Merk ut saken

Plasser regulatoren som vist. Inngangspadene skal være samme side av saken som Pi -strømkontakten.

Hvis du også monterer en vifte, plasserer du den som vist. Vær oppmerksom på at du i beste fall bare kan bruke tre av viftens fire skruehull, ettersom kappekuttene ofte er i veien. Vær også oppmerksom på at denne viftemodellen er uegnet hvis du trenger å bruke kameraet eller skjermkontaktene (med mindre du bruker en ny kabelføring).

Sørg for at regulatorens monteringshull nærmest kanten på saken er plassert over gapet mellom Pi's to USB -sokkelstabler (slik at monteringsskruen ikke ødelegger - se trinn 4 for et bilde av den monterte regulatoren der du kan se hvor skruen er plassert).

Bruk en fin permanent markør for å markere posisjonen til de to regulatorens monteringshull på saken og, hvis ønskelig, viftens monteringshull og et hull for viftens luftstrøm.

Trinn 3: Bor saken

Ta toppen av saken og snu den opp ned på et treverk for støtte.

Bruk et fint (1,5 mm) bor til å bore et pilothull der det var merket i det siste trinnet.

Bruk et 2,5 mm bor for å utvide et av hullene og sjekk at den valgte selvskruende skruen kan skrues inn uten for stor innsats. Bred hullstørrelsen om nødvendig.

Når du er fornøyd med hullstørrelsen, borer du ut den andre som passer.

Trinn 4: Monter regulatoren

Monter regulatoren ved hjelp av distanser og selvskruende skruer som vist på fotografiene. Legg merke til plasseringen av skruen mellom de to USB -kontaktstablene.

Trinn 5: Kabling

Lodd utstyrskabelen til likestrømuttaket og isoler med varmekrympemuffen som vist. Forutsatt at du har en standard strømforsyning der den positive spenningen er på den indre kontakten, lodder du den røde ledningen til den korte taggen og den svarte ledningen til den lange taggen (dette forutsetter at den lange taggen er koblet til utsiden av kontakten - bruk et multimeter for å sjekke). Hvis polariteten er reversert, loddes de røde og svarte ledningene til de motsatte etikettene.

Skyv den andre enden av ledningene under regulatorbordet og loddetinnet til regulatorens inngangsputer som vist (igjen, rødt til +ve, svart til -ve).

Hvis du har en offer -mikro -USB -ledning, kutter du den slik at du har rundt 180 mm kabel koblet til mikro -USB -enden. Bruk et fint stykke ledning og multimeteret ditt i motstandsmodus, og identifiser hvilken ledning som er koblet til de positive og negative kontaktene til mikro -USB -kontakten (se diagrammet ovenfor). Rød og svart er de vanlige fargene som brukes i USB -ledninger for +ve og -ve tilkoblinger (noen ganger merket henholdsvis 'Vcc' og 'Gnd'). Klipp de andre ledningene (vanligvis hvite og grønne) korte. Sett et stykke varmekrympemuff over dem og den ytre kappen og krympe på plass.

Skyv kuttenden under regulatoren, ta av og tinn de røde og svarte ledningene og lodd dem til henholdsvis regulatorens +ve & -ve utgangsputer.

Hvis du er modig (som wot I woz), må du lage din egen USB -ledning med en bar kontakt. Lodd ledningene til USB -kontaktputene som vist, dekk leddene med et tynt lag varmt lim, og sett inn 1/4 varmekrympemuffen som vist.

Krymp ermet med varmepistolen og limet vil fungere som strekkavlastning (forhåpentligvis!).

Som ovenfor, skyv de andre endene av ledningen under regulatoren og loddetinnet til utgangsputene.

Det er alltid en god idé å dobbeltsjekke polariteten til tilkoblingene dine - bruk multimeteret og en tynn ledning for å kontrollere at USB -pinnene er koblet korrekt til regulatoren.

Trinn 6: Stille inn spenningen

Før du kobler regulatorens utgang til Pi, må utgangsspenningen innstilles.

Koble strømforsyningen til regulatorens DC -inngang og slå den på. Det er en blå LED på regulatoren som skal lyse umiddelbart. Hvis det ikke gjør det og/eller det er en snert av røyk, koble fra og (hvis du er meg) heng hodet i skam. Du kan komme unna med det, men hvis det har vært noe røyk, ser det ikke godt ut. Kontroller kablingene nøye, korriger og prøv igjen. Forhåpentligvis lyser LED -lampen …

Bruk en liten skrutrekker til å justere potensiometeret på regulatoren (den blå boksen med en messingskrue på toppen) til multimeteret leser litt under 5.1v. Mot klokken reduseres spenningen, og det tar ofte flere svinger enn du forventer før spenningen endres - ikke fortvil hvis det tar noen svinger for å se en effekt.

Slå av strømforsyningen og koble regulatorens utgang til Pi. Du er klar for handling!

Trinn 7: Del 2 - Legge til kjølevifte og kjøleribber - verktøy og deler

Deler:

• 12v DC 0.12A 50mm x 50mm x 10mm hylselagervifte (eBay, flere selgere)
• 3-off 15 mm 2,8 mm OD selvskruende skruer (søppelboks)
• 2-off solid kobber selvklebende kjøleribber for Raspberry Pi (eBay, flere selgere)

Verktøy:

• Båndsag eller elektrisk verktøy av Dremel-type med en kutttype
• 1,5 mm og 2,5 mm bor og bor
• Loddejern og loddetinn
• Wire cutters og stripper.
• Varm limpistol (for å holde kjøleribben på plass)

Trinn 8: Klippe hullene til viften

Ved å bruke merkene på saken gjort i trinn 2, borer du de tre monteringshullene på samme måte som for regulatoren (dvs.) bor pilothull med 1,5 mm boret og utvider et av hullene med 2,5 mm boret. Test passformen til de selvskruende skruene, og hvis alt er bra, bor ut de to andre hullene. Ellers utvider du hullene etter behov.

Ved å bruke båndsagen eller Dremel -alternativet, kutter du bort plasthullet for å tillate viftens luftstrøm. Rengjør kantene med en fil om nødvendig (hvis min erfaring er noe å gå etter, skaper uunngåelig bruk av et smeltet plast som er smertefullt å rydde opp - derav min preferanse for en båndsag).

Tilby viften til monteringshullene og skru forsiktig inn selvtappene. Viften skal monteres med etikettsiden ned, slik at luftstrømmen ledes inn i Pi. Jeg vil også orientere den slik at ledningene ikke er i umiddelbar nærhet av regulatoren, så du har litt slak ledning å leke med.

Spinn viften manuelt for å sjekke at det ikke er noe som fanger.

Trinn 9: Koble til viften

Min erfaring er at alle unntatt en fan av typen i delelisten startet av seg selv da den ble drevet fra 5v DC. I så fall fant jeg ut at det å løfte viften fra 12v likestrøm i rundt fem minutter løsnet den, og den ble deretter fin på 5v. Imidlertid kan forskjellige produsenters fans oppføre seg annerledes, så du må kanskje starte viften manuelt - den skal da være OK og fortsette å kjøre. Hvis dette ikke er tilfelle, har du fortsatt muligheten til å koble viften til inngangen til regulatoren så lenge denne spenningen er 9v til 12v, og du kan godta støyøkningen.

Kutt av viftekontakten og la nok ledninger komme til regulatoren. Du kan kutte den gule ledningen lenger bak, siden den ikke brukes i denne typen applikasjoner. Bruk et lite stykke ermer som vist for å isolere det og holde det unna. Før viftekabelen under regulatoren og loddetinnet til utgangsputene (rød til positiv, svart til negativ).

Trinn 10: Legge til kjøleribber

Det er ganske mye informasjon på internett om hvor (og når) du skal legge kjøleribber til Raspberry Pis. Trinnene nedenfor er min personlige oppfatning.

Så langt jeg kan samle inn, er rådet via Raspberry Pi Foundation at du egentlig ikke trenger å legge til kjøleribber til noen modeller av Pi med mindre du overklokker dem. Imidlertid har jeg funnet ut at Pi 3 blir ganske varm når du prøver å spille av H265-videoer, og hvis den ikke er avkjølt, kan den stryke tilbake i en handling av selvbevaring.

Under disse omstendighetene blir Broadcom SoC (den store brikken på den øvre overflaten av Pi) den hotteste, så det er verdt kjøling. Etter noen råd som jeg ikke finner kilden til for øyeblikket, kjøler jeg også RAM -brikken på undersiden. Jeg gidder ikke med den mindre LAN -brikken, da den ikke ser ut til å bli så varm.

Så for virksomheten - ta av dekklisten fra kjøleribben og plasser den forsiktig på toppen av SoC -brikken. Bruk den varme limpistolen og legg forsiktig til et par klatter lim på hver side av kjøleribben som vist. Jeg bruker mye av Pis på sidene, så etter en tid glir kjøleribben av - limet forhindrer dette. Til dags dato har limet ikke myknet tilstrekkelig i bruk for å miste integriteten (det smelter ved rundt 120 ° C, så det burde ikke!)

Fremgangsmåten for montering av en kjøleribbe på RAM -brikken er den samme, bortsett fra at du må kutte bort noe av grillen på undersiden av saken for å gi nok plass. Vær oppmerksom på at det ikke kommer ut av grensen til saken.

Trinn 11: Det er ingen trinn 11

… og det er det.

Jeg håper denne instruksen viser seg nyttig og/eller informativ.

Gi meg beskjed hvis du oppdager feil osv., Så redigerer jeg det gjerne.