Raspberry Pi Power & Cooling Mods: 11 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:57

Agak memalukan untuk mengakui memiliki sepuluh Raspberry Pis melakukan berbagai pekerjaan di sekitar rumah tetapi yang mengatakan, saya baru saja membeli satu lagi jadi saya pikir itu akan menjadi ide yang baik untuk mendokumentasikan dan membagikan modifikasi Pi standar saya sebagai Instructable.

Saya menambahkan mod ini ke sebagian besar Pis saya - mereka memungkinkan model Raspberry Pi apa pun untuk ditenagai dari catu daya cadangan yang jika tidak hanya akan terjebak di laci - dapat menggunakan catu daya yang tidak diinginkan akan menghemat beberapa sen Anda dan pengaturan ini juga dapat menyediakan sumber daya yang berguna untuk perangkat lain seperti relai. Mod pendingin membuat penggunaan layar dan konektor kamera lebih sulit tetapi dapat menghentikan pelambatan Pi saat di-overclock atau melakukan pekerjaan intensif prosesor. Akses ke konektor GPIO biasanya tidak terhalang tetapi Anda harus memposisikan kipas dengan hati-hati…

Saya telah membagi Instructable menjadi dua bagian untuk memudahkan pembacaan - Bagian 1 mencakup modifikasi catu daya, Bagian 2 penambahan kipas pendingin dan heatsink. Kemungkinan baru dari bagian 2 adalah penggunaan kipas 12v dc yang ditenagai dari output 5v dc dari pengatur tegangan. Penggunaan kipas 12v dengan cara ini adalah untuk memberikan sedikit pendinginan dengan pengurangan kebisingan, fitur yang diperlukan ketika RasPi digunakan (sebagai pusat media OSMC) di ruang tamu kami karena pasangan saya dapat mendengar pin drop dari sumur, hampir semua jarak yang Anda pedulikan….

Harap dicatat bahwa saya telah mencoba untuk memberikan detail untuk mencakup pembaca seluas yang saya bisa, tetapi beberapa keterampilan elektronik dasar diperlukan, seperti menyolder, menggunakan multimeter, dll. Oleh karena itu, saya minta maaf jika yang berikut ini terlalu sederhana atau berasumsi terlalu banyak. - setiap dan semua komentar yang membangun tentu saja sangat diterima!

Langkah 1: Bagian 1 Power Supply Mods: Alat & Suku Cadang

Bagian:

• (A Raspberry Pi dan kasing) - kasing transparan membuat mod ini lebih mudah tetapi kasing buram bukanlah penghenti pertunjukan.
• Laci sampah Catu daya AC ke DC, daya keluaran minimum 18W, 9v dc hingga 30v dc.*
• LM2596 DC-DC Switching Adjustable Step Down Voltage Regulator Buck Converter (tersedia di eBay dari beberapa penjual yang berbeda)
• DC Power Supply Jack Socket Female Panel Mount Connector 5.5 x 2.1mm atau apa pun yang Anda butuhkan agar sesuai dengan catu daya di atas. Padahal ini yang paling umum. (eBay, banyak penjual)
• Kabel USB mikro tipe B korban (kotak sampah) ATAU
• 1-off micro USB Tipe B 5-Pin Male Soldering Jack Socket Connector (eBay, beberapa penjual)
• Dua kawat peralatan multi-untai sepanjang 150mm (misalnya) kawat speaker tembaga.
• Dua stand-off berinsulasi (kotak biro pendek membuat stand-off yang sangat baik jika Anda tidak memilikinya di kotak sampah Anda)
• Dua sekrup self-tapping berdiameter 2.8mm (kotak sampah) - ini hanya harus sepanjang diperlukan agar benang dapat melewati casing - Saya menggunakan sekrup sepanjang 12mm.
• 2.5mm ID heatshrink & 1/4" ID heatshrink yang sesuai (lihat langkah 5) (eBay, beberapa penjual).

Peralatan:

• Solder besi & solder multicore.
• Multimeter mampu mengukur resistansi dan tegangan dc.
• Pistol panas (untuk panas menyusut)
• Pistol lem panas (tidak diperlukan jika menggunakan kabel USB korban)
• spidol halus
• Mata bor dan bor HSS 1,5 mm dan 2,5 mm.
• Pemotong dan pengupas kawat.

*Catatan mengenai pilihan catu daya:

Parameter penting adalah tegangan output dan daya. Anda perlu menyediakan regulator LM2596 dengan sekitar tiga volt lebih banyak pada inputnya daripada yang Anda butuhkan pada output, jadi untuk output 5v yang dibutuhkan oleh Pi, Anda membutuhkan sekitar 8v pada input. Saya akan merekomendasikan sedikit lebih untuk memastikan, maka minimum 9v di atas. Tegangan maksimum yang dapat Anda gunakan adalah sekitar 35v untuk beberapa model regulator ini, lebih tinggi untuk yang lain. Saya akan tetap pada 30v maks.

Catu daya juga harus dapat memberikan arus yang cukup ke Pi (lihat di sini untuk persyaratan saat ini untuk model Pi yang berbeda). Tautan mengatakan bahwa Anda memerlukan catu daya yang mampu memberikan minimal 2.5A untuk Pi 3. Namun, LM2596 adalah regulator switching, jadi Anda membutuhkan lebih sedikit arus dari ini selama tegangan yang Anda berikan secara proporsional lebih tinggi.

Untuk mengetahui apa yang Anda butuhkan, hitung daya yang ditarik oleh Pi dan perhitungkan kerugian konversi pada regulator (misalnya) Pi 3 membutuhkan 5v @ 2.5A, jadi kebutuhan dayanya adalah 5 x 2,5 = 12,5W. Kalikan ini dengan 1,1 untuk memperhitungkan kerugian di regulator dan Anda mendapatkan 12,5 x 1,1 = 13,75W. Setelah sampai pada angka itu, tidak pernah merupakan ide yang baik untuk menekankan catu daya dengan menggunakannya pada kemampuan 100%, jadi saya akan menambahkan setidaknya margin 30% untuk memastikan itu tidak akan menjadi terlalu panas dan kedaluwarsa sebelum waktunya.

Untuk mempermudah semua orang, berikut persyaratan arus catu daya minimum untuk voltase yang berbeda berdasarkan perhitungan di atas:

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 Nol & Nol W: 9v / 1.0A; 12v / 0,7A; 15v / 0,6A; 19v / 0,5A; 26v / 0,3A; 30v / 0,3A

(Yang terakhir disertakan untuk kelengkapan)

Langkah 2: Menandai Kasus

Posisikan regulator seperti yang ditunjukkan. Bantalan input harus berada di sisi casing yang sama dengan konektor daya Pi.

Jika Anda juga memasang kipas, posisikan seperti yang ditunjukkan. Perhatikan bahwa Anda paling baik hanya dapat menggunakan tiga dari empat lubang sekrup kipas karena casing sering kali menghalangi. Perhatikan juga bahwa mod kipas ini tidak cocok jika Anda perlu menggunakan kamera atau konektor layar (kecuali jika Anda menggunakan perutean kabel baru).

Pastikan lubang pemasangan regulator yang paling dekat dengan tepi casing diposisikan di atas celah antara dua tumpukan soket USB Pi (sehingga sekrup pemasangan tidak rusak - lihat langkah 4 untuk foto regulator yang terpasang di mana Anda dapat melihat di mana sekrupnya diposisikan).

Gunakan spidol permanen yang halus untuk menandai posisi dua lubang pemasangan regulator pada casing dan, jika diinginkan, lubang pemasangan kipas dan lubang untuk aliran udara kipas.

Langkah 3: Bor Kasusnya

Ambil bagian atas kasing dan balikkan ke atas sepotong kayu sebagai penyangga.

Gunakan bor halus (1,5 mm) untuk mengebor lubang pilot yang ditandai pada langkah terakhir.

Gunakan bor 2,5 mm untuk memperlebar salah satu lubang dan periksa apakah sekrup self-tapping yang dipilih dapat disekrup tanpa terlalu banyak usaha. Perluas ukuran lubang jika perlu.

Setelah Anda puas dengan ukuran lubangnya, bor lubang lainnya yang sesuai.

Langkah 4: Pasang Regulator

Pasang regulator menggunakan stand-off dan sekrup self-tapping seperti yang ditunjukkan pada foto. Perhatikan posisi sekrup di antara dua tumpukan konektor USB.

Langkah 5: Pengkabelan

Solder kabel peralatan ke soket catu daya dc dan isolasi dengan selongsong heatshrink seperti yang ditunjukkan. Dengan asumsi Anda memiliki catu daya standar di mana tegangan positif ada di konektor bagian dalam, solder kabel merah ke tag pendek dan kabel hitam ke tag panjang (ini mengasumsikan tag panjang terhubung ke bagian luar soket - gunakan multimeter untuk memeriksanya). Jika polaritasnya terbalik, solder kabel merah dan hitam ke tag yang berlawanan.

Dorong ujung kabel yang lain di bawah papan regulator dan solder ke bantalan input regulator seperti yang ditunjukkan (sekali lagi, merah ke +ve, hitam ke -ve).

Jika Anda memiliki kabel micro USB yang dikorbankan, potonglah sehingga Anda memiliki sekitar 180mm kabel yang terhubung ke ujung micro USB. Menggunakan sepotong kawat halus dan multimeter Anda dalam mode resistansi, identifikasi kabel mana yang terhubung ke kontak positif dan negatif dari konektor micro USB (lihat diagram di atas). Merah dan hitam adalah warna yang biasa digunakan pada kabel USB untuk koneksi +ve dan -ve (kadang-kadang ditandai masing-masing 'Vcc' dan 'Gnd'). Potong kabel lainnya (biasanya putih & hijau). Selipkan sepotong selongsong heatshrink di atasnya dan selubung luar dan susut di tempatnya.

Dorong ujung yang terpotong di bawah regulator, kupas dan timah kabel merah & hitam dan solder masing-masing ke bantalan keluaran +ve & -ve regulator.

Jika Anda berani (seperti wot I woz), buat kabel USB Anda sendiri menggunakan konektor telanjang. Solder kabel ke bantalan konektor USB seperti yang ditunjukkan, tutup sambungan dengan lapisan tipis lem panas dan saat dipasang, selipkan selongsong heatshrink 1/4 seperti yang ditunjukkan.

Kecilkan selongsong dengan senapan panas dan lem akan bertindak sebagai pelepas ketegangan (semoga!).

Seperti di atas, selipkan ujung kabel lainnya di bawah regulator dan solder ke bantalan keluaran.

Itu selalu merupakan ide yang baik untuk memeriksa kembali polaritas koneksi Anda - gunakan multimeter dan beberapa kabel tipis untuk memverifikasi pin USB terhubung dengan benar ke regulator.

Langkah 6: Mengatur Tegangan

Sebelum mencolokkan output regulator ke Pi, tegangan output perlu diatur.

Hubungkan catu daya ke soket input dc regulator dan nyalakan. Ada LED biru di regulator yang seharusnya langsung menyala. Jika tidak dan/atau ada bau asap, putuskan sambungan dan (jika Anda saya) gantung kepala karena malu. Anda mungkin lolos begitu saja, tetapi jika ada asap, itu tidak pertanda baik. Periksa kabel Anda dengan hati-hati, perbaiki dan coba lagi. semoga led nya nyala…

Dengan menggunakan obeng kecil, sesuaikan potensiometer pada regulator (kotak biru dengan sekrup kuningan di atasnya) hingga multimeter membaca sedikit di bawah 5.1v. Berlawanan arah jarum jam mengurangi voltase dan seringkali dibutuhkan lebih banyak putaran daripada yang Anda harapkan untuk voltase berubah - jangan putus asa jika dibutuhkan beberapa putaran untuk melihat efeknya.

Matikan catu daya dan hubungkan output regulator ke Pi. Anda siap beraksi!

Langkah 7: Bagian 2 - Menambahkan Kipas Pendingin dan Heatsink - Alat dan Suku Cadang

Bagian:

• 12v dc 0.12A kipas bantalan lengan 50mm x 50mm x 10mm (eBay, beberapa penjual)
• 3-off 15mm 2.8mm OD Sekrup self-tapping (kotak sampah)
• Heat sink berperekat tembaga solid 2-off untuk Raspberry Pi (eBay, banyak penjual)

Peralatan:

• Gergaji fret atau alat tipe Dremel listrik dengan pemotong tipe duri
• Mata bor dan bor 1,5 mm dan 2,5 mm
• Besi solder dan solder
• Pemotong kawat dan stripper.
• Pistol lem panas (untuk menahan unit pendingin di tempatnya)

Langkah 8: Memotong Lubang untuk Kipas Angin

Dengan menggunakan tanda pada kotak yang dibuat pada langkah 2, bor tiga lubang pemasangan dengan cara yang sama seperti untuk regulator (yaitu) bor lubang pilot dengan bor 1,5 mm dan lebarkan salah satu lubang dengan bor 2,5 mm. Uji kecocokan sekrup self-tapping dan jika semuanya baik-baik saja, bor dua lubang lainnya. Jika tidak, perluas lubang sesuai kebutuhan.

Dengan menggunakan gergaji fret atau alternatif Dremel, potong lubang plastik untuk memungkinkan aliran udara kipas. Bersihkan ujung-ujungnya dengan file jika perlu (jika pengalaman saya adalah sesuatu untuk dilalui, menggunakan alat listrik pasti menciptakan plastik meleleh yang sulit dibersihkan - maka preferensi saya untuk fret saw).

Tawarkan kipas ke lubang pemasangan dan kencangkan self-tapper dengan hati-hati. Kipas harus dipasang dengan sisi label menghadap ke bawah, sehingga aliran udara diarahkan ke Pi. Saya juga akan mengorientasikannya sehingga kabel tidak berbatasan langsung dengan regulator sehingga Anda memiliki beberapa kabel kendur untuk dimainkan.

Putar kipas secara manual untuk memeriksa tidak ada yang tersangkut.

Langkah 9: Menghubungkan Kipas Angin

Pengalaman saya adalah bahwa semua kecuali satu kipas dari jenis dalam daftar bagian mulai sendiri ketika ditenagai dari 5v dc. Dalam hal ini saya menemukan bahwa menjalankan kipas dari 12v dc selama sekitar lima menit melonggarkannya dan setelah itu baik-baik saja pada 5v. Namun, kipas dari pabrikan yang berbeda mungkin berperilaku berbeda, jadi Anda mungkin harus menyalakan kipas secara manual - maka kipas akan baik-baik saja dan terus berjalan. Jika ini tidak terjadi, Anda masih memiliki pilihan untuk menghubungkan kipas ke input regulator selama tegangan ini adalah 9v hingga 12v dan Anda dapat menerima peningkatan kebisingan.

Potong konektor kipas meninggalkan cukup kabel untuk mencapai regulator. Anda dapat memotong kabel kuning lebih jauh ke belakang karena tidak digunakan dalam jenis aplikasi ini. Gunakan sepotong kecil selongsong seperti yang ditunjukkan untuk mengisolasi dan menjauhkannya. Rutekan kabel kipas di bawah regulator dan solder ke bantalan keluarannya (merah ke positif, hitam ke negatif).

Langkah 10: Menambahkan Heatsink

Ada sedikit informasi di internet tentang di mana (dan kapan) menambahkan heatsink ke Raspberry Pis. Langkah-langkah di bawah ini adalah langkah pribadi saya.

Sejauh yang saya dapat kumpulkan, saran melalui Raspberry Pi Foundation adalah Anda tidak perlu menambahkan heatsink ke model Pi apa pun kecuali Anda melakukan overclocking. Namun, saya telah menemukan bahwa Pi 3 menjadi agak panas ketika mencoba memutar video H265 dan jika tidak didinginkan dapat mencekik kembali dalam tindakan pelestarian diri.

Dalam keadaan ini, Broadcom SoC (chip besar di permukaan atas Pi) menjadi yang terpanas, sehingga layak untuk di-heatsink. Mengikuti beberapa saran yang saya tidak dapat menemukan sumbernya saat ini, saya juga memanaskan chip RAM di bagian bawah. Saya tidak peduli dengan chip LAN yang lebih kecil karena sepertinya tidak terlalu panas.

Jadi, untuk urusan bisnis - lepaskan strip penutup dari heatsink dan posisikan dengan hati-hati di atas chip SoC. Dengan menggunakan pistol lem panas, dengan hati-hati tambahkan beberapa gumpalan lem di kedua sisi unit pendingin seperti yang ditunjukkan. Saya menggunakan banyak Pis saya di sisinya, jadi setelah beberapa saat heatsink terlepas - lem membantu mencegahnya. Sampai saat ini lem belum cukup melunak saat digunakan untuk kehilangan integritas (meleleh pada sekitar 120 ° C, jadi seharusnya tidak!)

Prosedur untuk memasang heatsink pada chip RAM adalah sama kecuali Anda harus memotong beberapa panggangan di bagian bawah casing untuk memberikan ruang yang cukup. Perhatikan bahwa itu tidak akan keluar melewati batas kasing.

Langkah 11: Tidak Ada Langkah 11

…dan itu saja.

Saya harap Instruksi ini terbukti bermanfaat dan/atau informatif.

Jika Anda menemukan kesalahan, dll., beri tahu saya dan saya akan dengan senang hati mengeditnya.