Mods de refrigeració i alimentació de Raspberry Pi: 11 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:15

És una mica vergonyós admetre haver tingut deu Raspberry Pis realitzant diversos treballs per casa, però això va dir: acabo de comprar-ne un altre, així que vaig pensar que seria una bona idea documentar i compartir les meves modificacions estàndard del Pi com a instrucció.

Afegeixo aquestes modificacions a la majoria dels meus Pis: permeten que qualsevol model de Raspberry Pi s’alimenti des d’una font d’alimentació de recanvi que d’altra manera només quedaria enganxada en un calaix. Si poguessis utilitzar una font d’alimentació no desitjada, hauríeu d’estalviar uns cèntims. i aquesta disposició també pot proporcionar una font d’energia útil per a altres dispositius com els relés. El mod de refrigeració fa més difícil l’ús de la pantalla i els connectors de la càmera, però pot aturar la reducció del Pi quan es realitza un overclock o quan s’executa un treball intensiu en el processador. L'accés al connector GPIO normalment no està impedit, però cal situar el ventilador amb cura …

He dividit l’instructible en dues parts per facilitar la llegibilitat: la primera part cobreix la modificació de la font d’alimentació, la segona part l’addició d’un ventilador de refrigeració i dissipadors de calor. La possible novetat de la part 2 és l’ús d’un ventilador de 12 V CC alimentat per la sortida de 5 V CC del regulador de voltatge. L’ús d’un ventilador de 12v d’aquesta manera és proporcionar un mínim de refrigeració amb un soroll reduït, una característica que es necessita quan s’utilitza el RasPi (com a centre multimèdia OSMC) a la nostra sala d’estar ja que la meva parella pot escoltar un pin que cau del pou, pràcticament qualsevol distància que vulgueu esmentar …

Tingueu en compte que he intentat oferir el detall per cobrir un públic tan ampli com puc, però són necessàries algunes habilitats bàsiques en electrònica, com ara la soldadura, l’ús d’un multímetre, etc. Per tant, em disculpo si el següent es llegeix de manera massa senzilla o suposa massa - Per descomptat, tots els comentaris constructius són benvinguts.

Pas 1: part 1 Mods de font d'alimentació: eines i peces

Parts:

• (A Raspberry Pi i una funda): una funda transparent facilita aquestes modificacions, però una funda opaca no és un tap.
• Un subministrador d’alimentació de CA a CC per a calaixos brossa, potència de sortida mínima de 18 W, 9 V CC a 30 V CC. *
• LM2596 DC-DC Switching Ajustable Down Down Voltage Regulator Buck Converter (disponible a eBay de diversos venedors)
• Connector femella de presa d'alimentació de corrent continu de 5,5 x 2,1 mm o el que necessiteu per adaptar-se a la font d'alimentació anterior. Això és el més comú. (eBay, diversos venedors)
• Un cable micro USB de sacrifici tipus B (caixa brossa) O
• Connector de presa de soldadura masculí de 5 pines micro USB tipus B de 5 pins (eBay, diversos venedors)
• Dos llargs de 150 mm de filferro per a equips multi-cadenes (per exemple) filferro d’altaveu de coure.
• Dos separadors aïllats (els estiraments curts de la caixa Biro són excel·lents diferències si no en teniu cap a la brossa)
• Dos cargols autorroscants de 2,8 mm de diàmetre (caixa brossa): només han de ser el temps que calgui perquè el fil pugui travessar la caixa. He utilitzat cargols de 12 mm de llarg.
• Reductor de calor d'identificació de 2,5 mm i contracció de calor d'identificació de 1/4 "per adaptar-lo (vegeu el pas 5) (eBay, diversos venedors).

Eines:

• Soldador i soldadura de diversos nuclis.
• Multímetre capaç de mesurar la resistència i la tensió de corrent continu.
• Pistola de calor (per reduir la calor)
• Pistola de cola calenta (no cal si utilitzeu un cable USB sacrificat)
• Retolador fi
• Broques i broques HSS de 1,5 mm i 2,5 mm.
• Tallador de filferro i pelador.

* Notes sobre l'elecció de la font d'alimentació:

Els paràmetres importants són la tensió de sortida i la potència. Heu de proporcionar al regulador LM2596 aproximadament tres volts més a la seva entrada del que necessiteu a la sortida, de manera que per a la sortida de 5v que necessita el Pi, necessiteu uns 8v a l’entrada. Recomanaria una mica més per estar segur, d’aquí el mínim de 9v anterior. La tensió màxima que podeu utilitzar és d’uns 35v per a alguns models d’aquest regulador, més alta per a altres. Em quedaria amb el màxim de 30 V

La font d'alimentació també ha de ser capaç de proporcionar prou corrent al Pi (vegeu aquí els requisits actuals dels diferents models de Pi). L’enllaç diu que necessiteu una font d’alimentació capaç de subministrar un mínim de 2,5 A per a un Pi 3. Tanmateix, el LM2596 és un regulador de commutació, de manera que necessiteu menys corrent que aquest sempre que la tensió que proporcioneu sigui proporcionalment superior.

Per esbrinar el que necessiteu, calculeu la potència extreta pel Pi i tingueu en compte les pèrdues de conversió al regulador (per exemple), un Pi 3 necessita 5v @ 2.5A, de manera que el seu requisit de potència és de 5 x 2,5 = 12,5W. Multipliqueu-ho per 1,1 per tenir en compte les pèrdues del regulador i obtindreu 12,5 x 1,1 = 13,75 W. Arribats a aquesta xifra, mai no és bona idea estressar una font d’alimentació utilitzant-la al 100% de capacitat, de manera que afegiria almenys un marge del 30% per assegurar-me que no escalfarà massa i caducarà prematurament.

Per facilitar les coses a tothom, aquí teniu els requisits mínims de corrent de subministrament elèctric per a diferents tensions basats en els càlculs anteriors:

Pi 3: 9v / 2A; 12v / 1,5A; 15v / 1,2A; 19v / 0,9A; 26v / 0,7A; 30v / 0,6A

Pi B + i 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

(Aquest últim s'inclou per completar-lo)

Pas 2: marcar el cas

Col·loqueu el regulador tal com es mostra. Els coixinets d’entrada haurien de ser del mateix costat de la caixa que el connector d’alimentació del Pi.

Si també esteu instal·lant un ventilador, col·loqueu-lo tal com es mostra. Tingueu en compte que, en el millor dels casos, només podreu utilitzar tres dels quatre forats de cargol del ventilador, ja que els retallables de la caixa sovint es troben en el camí. Tingueu en compte també que aquest mod de ventilador no és adequat si necessiteu utilitzar la càmera o els connectors de visualització (tret que utilitzeu un nou encaminament de cablejat).

Assegureu-vos que el forat de muntatge del regulador més proper a la vora de la caixa estigui situat per sobre de la bretxa entre les dues piles de sòcol USB del Pi (de manera que el cargol de muntatge no falla). Vegeu el pas 4 per obtenir una foto del regulador muntat on es pot veure on es troba el cargol. està posicionat).

Utilitzeu un marcador permanent fi per marcar la posició dels dos forats de muntatge del regulador a la caixa i, si es vol, els forats de muntatge del ventilador i un forat per al flux d’aire del ventilador.

Pas 3: perforar la caixa

Agafeu la part superior de la caixa i gireu-la cap per avall sobre un tros de fusta com a suport.

Utilitzeu un trepant fi (1,5 mm) per perforar un forat pilot on s’ha marcat a l’últim pas.

Utilitzeu un trepant de 2,5 mm per eixamplar un dels forats i comproveu que el cargol autofilant seleccionat es pugui cargolar sense massa esforç. Amplieu la mida del forat si cal.

Quan estigueu contents de la mida del forat, traieu l’altre per adaptar-lo.

Pas 4: munteu el regulador

Munteu el regulador utilitzant els separadors i els cargols autofiletants tal com es mostra a les fotografies. Tingueu en compte la posició del cargol entre les dues piles de connectors USB.

Pas 5: cablejat

Soldeu el cable de l’equip a la presa d’alimentació de corrent continu i aïlleu-lo amb la mànega termorretractable tal com es mostra. Suposant que teniu una font d’alimentació estàndard on hi ha una tensió positiva al connector interior, soldeu el fil vermell a l’etiqueta curta i el fil negre a l’etiqueta llarga (això suposa que l’etiqueta llarga està connectada a l’exterior del sòcol … utilitzeu un multímetre per comprovar-ho). Si la polaritat s’inverteix, soldeu els cables negres i vermells a les etiquetes oposades.

Premeu l’altre extrem dels cables sota el tauler regulador i soldeu-lo als coixinets d’entrada del regulador tal com es mostra (de nou, vermell a + ve, negre a -ve).

Si teniu un cable micro USB sacrificial, talleu-lo de manera que tingueu uns 180 mm de cable connectats a l’extrem micro USB. Mitjançant un tros de fil fi i el multímetre en mode resistència, identifiqueu quin filferro està connectat als contactes positius i negatius del connector micro USB (vegeu un diagrama més amunt). El vermell i el negre són els colors habituals que s’utilitzen als cables USB per a les connexions + ve i -ve (de vegades marcades com a "Vcc" i "Gnd" respectivament). Talla els altres cables (generalment blancs i verds). Feu lliscar un tros de màniga termorretractable sobre ells i la funda exterior i reduïu-la al lloc.

Premeu l'extrem de tall sota el regulador, desproveu-los i esteneu els cables vermells i negres i soldeu-los als coixinets de sortida del regulador + ve & -ve respectivament.

Si ets valent (com wot jo woz), configura el teu propi cable USB mitjançant un connector nu. Soldeu els cables als coixinets del connector USB tal com es mostra, cobriu les juntes amb una fina capa de cola calenta i, quan estigui fixat, feu lliscar la màniga termorretractable de 1/4 com es mostra.

Reduïu la màniga amb la pistola de calor i la cola actuarà com un alleujament de la tensió (amb sort!).

Com a l’anterior, llisqueu els altres extrems del cable sota el regulador i soldeu-los als coixinets de sortida.

Sempre és una bona idea comprovar la polaritat de les vostres connexions: utilitzeu el multímetre i algun cable fi per verificar que els pins USB estiguin connectats correctament al regulador.

Pas 6: Configuració del voltatge

Abans de connectar la sortida del regulador al Pi, cal configurar la tensió de sortida.

Connecteu la font d'alimentació a la presa d'entrada de corrent regulador i engegueu-la. Hi ha un LED blau al regulador que s’ha d’encendre immediatament. Si no ho fa i / o hi ha un fum de fum, desconnecteu i (si sou jo) pengeu el cap de vergonya. És possible que se n’escapi, però si hi ha fum, no augura bé. Comproveu acuradament el cablejat, rectifiqueu-ho i torneu-ho a provar. Tant de bo el LED s’hagi encès …

Amb un petit tornavís, ajusteu el potenciòmetre al regulador (la caixa blava amb un cargol de llautó a la part superior) fins que el multímetre llegeixi una mica menys de 5,1 v. En sentit antihorari, es redueix el voltatge i sovint es produeixen més girs del que s'espera que canviï el voltatge.

Apagueu la font d'alimentació i connecteu la sortida del regulador al Pi. Ja esteu a punt per accionar!

Pas 7: Part 2: afegir un ventilador de refrigeració i dissipadors de calor: eines i peces

Parts:

• Ventilador de rodaments de màniga de 12 v dc 0,12 A 50 mm x 50 mm x 10 mm (eBay, diversos venedors)
• 3 cargols autorroscants de 15 mm de 2,8 mm de diàmetre (caixa brossa)
• Dissipadors de calor autoadhesius de coure sòlid per a Raspberry Pi (eBay, diversos venedors)

Eines:

• Serra de trast o eina elèctrica tipus Dremel amb un tallador de rebaves
• Broques i trepants de 1,5 mm i 2,5 mm
• Soldador i soldador
• Cortadores de filferro i pelador.
• Pistola de cola calenta (per mantenir els dissipadors de calor al seu lloc)

Pas 8: tallar els forats del ventilador

Utilitzant les marques de la caixa feta al pas 2, foradeu els tres forats de muntatge de la mateixa manera que per al regulador (és a dir), foradeu els pilots amb el trepant de 1,5 mm i eixampleu un dels forats amb el trepant de 2,5 mm. Comproveu l'ajust dels cargols autotornellants i, si tot està bé, foradeu els altres dos forats. En cas contrari, eixampleu els forats segons sigui necessari.

Utilitzant la serra per a trasts o l’alternativa Dremel, talleu el forat de plàstic per permetre el flux d’aire del ventilador. Neteja les vores amb un fitxer si és necessari (si la meva experiència és alguna cosa que passa, l’ús d’una eina elèctrica crea inevitablement un plàstic fos que és un dolor per netejar, d’aquí la meva preferència per una serra de trasts).

Col·loqueu el ventilador als forats de muntatge i enrosqueu-los amb cura. El ventilador s’ha de muntar amb l’etiqueta cap avall, de manera que el flux d’aire es dirigeixi cap al Pi. També m'orientaria perquè el cablejat no estigui immediatament adjacent al regulador, de manera que teniu una mica de filferro per jugar.

Gireu el ventilador manualment per comprovar que no hi ha res que atrapi.

Pas 9: Cablatge del ventilador

La meva experiència és que tots els ventiladors menys un d’un de la llista de peces van començar per si sols quan s’alimentaven a partir de 5 V CC. En aquest cas, vaig trobar que el funcionament del ventilador des de 12v dc durant uns cinc minuts el va afluixar i, després, va estar bé en 5v. Tanmateix, els diferents ventiladors del fabricant poden comportar-se de manera diferent, de manera que és possible que hàgiu d'iniciar el ventilador manualment; hauria d'estar bé i continuar funcionant. Si no és el cas, encara teniu l'opció de connectar el ventilador a l'entrada del regulador sempre que aquesta tensió sigui de 9v a 12v i pugueu acceptar l'augment de soroll.

Talleu el connector del ventilador deixant suficient cablejat per arribar al regulador. Podeu tallar el fil groc més enrere, ja que no s’utilitza en aquest tipus d’aplicacions. Utilitzeu un petit tros de màniga com es mostra per aïllar-lo i mantenir-lo fora del camí. Dirigeixi el cablejat del ventilador sota el regulador i la soldadura cap als seus coixinets de sortida (vermell a positiu, negre a negatiu).

Pas 10: Afegir els dissipadors de calor

Hi ha força informació a Internet sobre on (i quan) per afegir dissipadors de calor a Raspberry Pis. Els passos següents són la meva idea personal.

Pel que puc recollir, el consell a través de la Fundació Raspberry Pi és que realment no cal afegir dissipadors de calor a cap model de Pi tret que els faci overclocking. Tot i això, he descobert que el Pi 3 s’escalfa força quan intento reproduir vídeos H265 i, si no es refreda, pot restringir-se en un acte d’autoconservació.

En aquestes circumstàncies, el Broadcom SoC (el gran xip de la superfície superior del Pi) és el més calent, de manera que val la pena dissipar-lo. Seguint alguns consells que en aquest moment no trobo la font, també dissenyo el xip de RAM de la part inferior. No em molesto amb el xip LAN més petit, ja que no sembla que faci tanta calor.

Per tant, per a les empreses: retireu la tira de la tapa del dissipador de calor i col·loqueu-la amb cura a sobre del xip SoC. Amb la pistola de cola calenta, afegiu acuradament un parell de taques de cola a banda i banda del dissipador de calor com es mostra. Faig servir molts dels meus Pis als seus costats, de manera que després d’un temps els dissipadors de calor es llisquen; la cola ajuda a prevenir-ho. Fins ara la cola no s’ha suavitzat prou per perdre la integritat (es fon a uns 120 ° C, així que no hauria de ser-ho).

El procediment per muntar un dissipador de calor al xip RAM és el mateix, tret que haureu de tallar part de la graella a la part inferior de la caixa per deixar espai suficient. Tingueu en compte que no sortirà del límit del cas.

Pas 11: no hi ha cap pas 11

… i això és això.

Espero que aquest instructiu resulti útil i / o informatiu.

Si detecteu algun error, etc., si us plau, aviseu-me i, amb molt de gust, editaré en conseqüència.