أوضاع التبريد والطاقة الخاصة بـ Raspberry Pi: 11 خطوة (بالصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:40

من المحرج بعض الشيء الاعتراف بوجود عشرة Raspberry Pis يقومون بوظائف مختلفة في المنزل ولكن مع ذلك ، لقد اشتريت للتو واحدًا آخر لذلك اعتقدت أنه سيكون من الجيد توثيق ومشاركة تعديلات Pi القياسية الخاصة بي باعتبارها Instructable.

أقوم بإضافة هذه التعديلات إلى معظم أجهزة Pis الخاصة بي - فهي تسمح لأي طراز من Raspberry Pi بأن يتم تشغيله من مصدر طاقة احتياطي كان سيظل عالقًا في الدرج بخلاف ذلك - القدرة على استخدام مصدر طاقة غير مرغوب فيه يجب أن يوفر لك بضعة بنسات ويمكن أن يوفر هذا الترتيب أيضًا مصدرًا مفيدًا للطاقة للأجهزة الأخرى مثل المرحلات. يجعل وضع التبريد استخدام موصلات الشاشة والكاميرا أكثر صعوبة ، ولكن يمكن أن يوقف Pi الاختناق مرة أخرى عند زيادة تردد التشغيل أو القيام بعمل مكثف للمعالج. لا يتم إعاقة الوصول إلى موصل GPIO عادةً ولكن يجب عليك وضع المروحة بعناية …

لقد قسمت Instructable إلى جزأين لتسهيل القراءة - يغطي الجزء 1 تعديل مزود الطاقة ، والجزء 2 إضافة مروحة تبريد ومبددات حرارة. الحداثة المحتملة للجزء 2 هي استخدام مروحة بجهد 12 فولت تعمل بالتيار المستمر من خرج 5 فولت من منظم الجهد. إن استخدام مروحة بجهد 12 فولت بهذه الطريقة هو توفير قدر ضئيل من التبريد مع ضوضاء أقل ، وهي ميزة مطلوبة عند استخدام RasPi (كمركز وسائط OSMC) في غرفة المعيشة لدينا حيث يمكن لشريكي سماع قطرة دبوس من البئر ، عمليا أي مسافة يهمك ذكرها….

يرجى ملاحظة أنني حاولت عرض التفاصيل لتغطية أكبر عدد ممكن من القراء ، لكن بعض المهارات الإلكترونية الأساسية ضرورية ، مثل اللحام ، واستخدام مقياس متعدد وما إلى ذلك. أعتذر لذلك إذا كان ما يلي يقرأ ببساطة أكثر من اللازم أو يفترض الكثير - أي وجميع التعليقات البناءة هي بالطبع موضع ترحيب كبير!

الخطوة 1: الجزء 1 تعديلات مصدر الطاقة: الأدوات والأجزاء

القطع:

• (A Raspberry Pi والحالة) - العلبة الشفافة تجعل هذه التعديلات أسهل ولكن الحافظة غير الشفافة ليست سدادة للعرض.
• درج غير هام من التيار المتردد إلى مصدر طاقة تيار مستمر ، والحد الأدنى لطاقة الإخراج 18 واط ، و 9 فولت من التيار المستمر إلى 30 فولت. *
• LM2596 DC-DC Switching Step Down Voltage Regulator Buck Converter (متوفر على eBay من عدة بائعين مختلفين)
• DC Power Supply Jack Socket Female Panel Mount Connector 5.5x2.1mm أو كل ما تحتاجه ليناسب مصدر الطاقة أعلاه. هذا هو الأكثر شيوعًا على الرغم من ذلك. (eBay ، بائعون متعددون)
• سلك USB صغير مضحي من النوع B (صندوق خردة) أو
• 1-off micro USB Type B 5-Pin Male Soldering Jack Socket Connector (eBay ، عدة بائعين)
• طولان 150 مم من أسلاك المعدات متعددة الأشرطة (على سبيل المثال) سلك السماعات النحاسي.
• اثنان من المواضع المعزولة (أطوال قصيرة من علبة biro تجعل المواجهة ممتازة إذا لم يكن لديك أي منها في صندوق القمامة الخاص بك)
• اثنان من البراغي ذاتية التنصت بقطر 2.8 مم (صندوق خردة) - يجب أن تكون هذه فقط طالما كانت مطلوبة حتى يمر الخيط عبر العلبة - لقد استخدمت براغي بطول 12 مم.
• 2.5mm ID heatshrink و 1/4 "ID heatshrink ليناسب (راجع الخطوة 5) (eBay ، بائعون متعددون).

أدوات:

• لحام الحديد واللحام متعدد النواة.
• جهاز متعدد قادر على قياس المقاومة والجهد المستمر.
• مسدس حراري (للتقلص الحراري)
• مسدس الغراء الساخن (غير مطلوب في حالة استخدام سلك USB قرباني)
• قلم تحديد رفيع
• 1.5 مم و 2.5 مم لقم الثقب HSS والحفر.
• قاطع ومزيل للأسلاك.

* ملاحظات بخصوص اختيار مصدر الطاقة:

المعلمات المهمة هي جهد الخرج والطاقة. تحتاج إلى تزويد منظم LM2596 بثلاثة فولت تقريبًا على المدخلات الخاصة به أكثر مما تحتاجه في الإخراج ، لذلك بالنسبة لإخراج 5 فولت الذي يحتاجه Pi ، فأنت بحاجة إلى حوالي 8 فولت على الإدخال. أود أن أوصي أكثر قليلاً للتأكد ، ومن هنا الحد الأدنى 9v أعلاه. الحد الأقصى للجهد الذي يمكنك استخدامه هو حوالي 35 فولت لبعض موديلات هذا المنظم ، وأعلى بالنسبة للآخرين. سألتزم بـ 30 فولت كحد أقصى.

يحتاج مزود الطاقة أيضًا إلى أن يكون قادرًا على توفير تيار كافٍ لـ Pi (انظر هنا للحصول على المتطلبات الحالية لنماذج مختلفة من Pi). يوضح الرابط أنك بحاجة إلى مصدر طاقة قادر على توفير 2.5 أمبير كحد أدنى لـ Pi 3. ومع ذلك ، فإن LM2596 هو منظم تبديل ، لذلك تحتاج إلى تيار أقل من هذا طالما أن الجهد الذي توفره أعلى نسبيًا.

لمعرفة ما تحتاجه ، احسب الطاقة التي يسحبها Pi وأخذ في الاعتبار خسائر التحويل في المنظم (على سبيل المثال) يحتاج Pi 3 إلى 5v @ 2.5A ، لذا فإن متطلبات الطاقة الخاصة به هي 5 x 2.5 = 12.5W. اضرب هذا في 1.1 لتأخذ في الاعتبار الخسائر في المنظم وستحصل على 12.5 × 1.1 = 13.75 واط. بعد الوصول إلى هذا الرقم ، ليس من المستحسن أبدًا التأكيد على مصدر طاقة باستخدامه بنسبة 100٪ ، لذلك سأضيف هامشًا بنسبة 30٪ على الأقل للتأكد من أنه لن يصبح ساخنًا جدًا وينتهي قبل الأوان.

لتسهيل الأمور على الجميع ، إليك الحد الأدنى من المتطلبات الحالية لإمداد الطاقة لجهود مختلفة بناءً على الحسابات المذكورة أعلاه:

Pi 3: 9v / 2A ؛ 12 فولت / 1.5 أمبير ؛ 15 فولت / 1.2 أمبير ؛ 19 فولت / 0.9 أمبير ؛ 26 فولت / 0.7 أمبير ؛ 30 فولت / 0.6 أمبير

Pi B + & 2B: 9v / 1.5A ؛ 12 فولت / 1.1 أمبير ؛ 15 فولت / 0.9 أمبير ؛ 19 فولت / 0.7 أمبير ؛ 26 فولت / 0.5 أمبير ؛ 30 فولت / 0.4 أمبير

Pi Zero & Zero W: 9v / 1.0A ؛ 12 فولت / 0.7 أمبير ؛ 15 فولت / 0.6 أمبير ؛ 19 فولت / 0.5 أمبير ؛ 26 فولت / 0.3 أمبير ؛ 30 فولت / 0.3 أمبير

(تم تضمين الأخير للاكتمال)

الخطوة الثانية: تحديد الحالة

ضع المنظم كما هو موضح. يجب أن تكون وسادات الإدخال من نفس الجانب من العلبة مثل موصل طاقة باي.

إذا كنت تقوم أيضًا بتركيب مروحة ، فضعها كما هو موضح. لاحظ أنك في أفضل الأحوال ستكون قادرًا فقط على استخدام ثلاثة من فتحات المسامير الأربعة للمروحة لأن فتحات العلبة غالبًا ما تكون في الطريق. لاحظ أيضًا أن تعديل المروحة هذا غير مناسب إذا كنت بحاجة إلى استخدام موصلات الكاميرا أو الشاشة (إلا إذا كنت تستخدم توجيهًا جديدًا للأسلاك).

تأكد من أن فتحة التثبيت الخاصة بالمنظم الأقرب لحافة العلبة موضوعة فوق الفجوة بين مكدسي مقابس USB في باي (بحيث لا يفسد برغي التثبيت - راجع الخطوة 4 للحصول على صورة للمنظم المُثبت حيث يمكنك رؤية مكان البرغي يقع).

استخدم علامة دائمة دقيقة لتحديد موضع فتحتين تركيب المنظمين على العلبة ، وإذا لزم الأمر ، فتحات تركيب المروحة وفتحة لتدفق هواء المروحة.

الخطوة 3: حفر القضية

خذ الجزء العلوي من العلبة وقلبها رأسًا على عقب على قطعة من الخشب للدعم.

استخدم مثقابًا دقيقًا (1.5 مم) لحفر ثقب تجريبي حيث تم تحديده في الخطوة الأخيرة.

استخدم مثقابًا مقاس 2.5 مم لتوسيع أحد الثقوب وتحقق من إمكانية ربط المسمار اللولبي المحدد دون بذل الكثير من الجهد. قم بتوسيع حجم الفتحة إذا لزم الأمر.

بمجرد أن تصبح راضيًا عن حجم الثقب ، قم بالبحث عن الآخر الذي يناسبك.

الخطوة 4: قم بتركيب المنظم

قم بتركيب المنظم باستخدام المثبتات ومسامير التنصت الذاتية كما هو موضح في الصور. لاحظ موضع المسمار بين مجموعتي موصل USB.

الخطوة 5: الأسلاك

قم بلحام سلك الجهاز بمقبس إمداد الطاقة بالتيار المستمر وعزله باستخدام غلاف الانكماش الحراري كما هو موضح. بافتراض حصولك على مصدر طاقة قياسي حيث يكون الجهد الموجب على الموصل الداخلي ، قم بتوصيل السلك الأحمر بالعلامة القصيرة والسلك الأسود بالعلامة الطويلة (يفترض هذا أن العلامة الطويلة متصلة بالجزء الخارجي من المقبس - استخدم مقياسًا متعددًا للتحقق من ذلك). إذا تم عكس القطبية ، فقم بلحام الأسلاك الحمراء والسوداء بالعلامات المعاكسة.

ادفع الطرف الآخر من الأسلاك أسفل لوحة المنظم واللحام إلى وسادات إدخال المنظم كما هو موضح (مرة أخرى ، أحمر إلى + الخامس ، أسود إلى -في).

إذا كان لديك سلك USB صغير مضحي ، فقم بقصه بحيث يكون لديك حوالي 180 مم من الكابلات المتصلة بطرف micro USB. باستخدام قطعة سلك رفيعة وجهاز القياس المتعدد في وضع المقاومة ، حدد السلك المتصل بجهات الاتصال الإيجابية والسلبية لموصل USB الصغير (انظر أعلاه للحصول على رسم تخطيطي). الأحمر والأسود هما اللونان المعتادان المستخدمان في وصلات USB للتوصيلات + ve و -ve (يشار إليها أحيانًا بـ "Vcc" و "Gnd" على التوالي). قطع الأسلاك الأخرى (عادة الأبيض والأخضر) قصيرة. ضع قطعة من غلاف الانكماش الحراري عليها والغمد الخارجي وانكمش في مكانه.

ادفع الطرف المقطوع أسفل المنظم ، وقم بشريط وصفيح الأسلاك الحمراء والسوداء ولحامها في وسادات إخراج المنظم + ve & -ve على التوالي.

إذا كنت شجاعًا (مثل wot I woz) ، فقم بتكوين سلك USB الخاص بك باستخدام موصل عارية. قم بلحام الأسلاك في وسادات موصل USB كما هو موضح ، وقم بتغطية الوصلات بطبقة رقيقة من الغراء الساخن وعند الضبط ، قم بإزاحة غلاف الانكماش الحراري 1/4 بوصة كما هو موضح.

قم بتقليص الكم بمسدس الحرارة وسيعمل الغراء على تخفيف الضغط (نأمل!).

كما هو مذكور أعلاه ، قم بتمرير الأطراف الأخرى من السلك أسفل المنظم واللحام إلى وسادات الإخراج.

من الجيد دائمًا التحقق من قطبية اتصالاتك - استخدم المتر المتعدد وبعض الأسلاك الرفيعة للتحقق من توصيل دبابيس USB بالمنظم بشكل صحيح.

الخطوة 6: ضبط الجهد

قبل توصيل خرج المنظم بـ Pi ، يحتاج جهد الخرج إلى الإعداد.

قم بتوصيل مصدر الطاقة بمقبس إدخال منظم التيار المستمر وتشغيله. يوجد مؤشر LED أزرق على المنظم يجب أن يضيء على الفور. إذا لم يحدث ذلك و / أو كانت هناك نفحة من الدخان ، فافصل و (إذا كنت أنا) علق رأسك بالخجل. قد تفلت من العقاب ولكن إذا كان هناك بعض الدخان ، فهذا لا يبشر بالخير. تحقق بعناية من الأسلاك الخاصة بك ، وقم بتصحيحها وحاول مرة أخرى. نأمل أن يأتي مؤشر LED على الرغم من …

باستخدام مفك براغي صغير ، اضبط مقياس الجهد على المنظم (الصندوق الأزرق مع برغي نحاسي في الأعلى) حتى يقرأ المتر المتعدد صبيًا أقل من 5.1 فولت. يعمل عكس اتجاه عقارب الساعة على تقليل الجهد ، وغالبًا ما يستغرق الأمر دورات أكثر مما تتوقع لتغيير الجهد - لا تيأس إذا استغرق الأمر بضع لفات لرؤية التأثير.

قم بإيقاف تشغيل مصدر الطاقة وتوصيل خرج المنظم بـ Pi. أنت جاهز للعمل!

الخطوة 7: الجزء 2 - إضافة مروحة التبريد والمبددات الحرارية - الأدوات والأجزاء

القطع:

• مروحة تحمل الأكمام 12 فولت تيار مستمر 0.12 أمبير 50 مم × 50 مم × 10 مم (eBay ، بائعون متعددون)
• 3-off 15mm 2.8mm OD مسامير التنصت الذاتية (صندوق القمامة)
• 2-Off أحواض حرارية ذاتية اللصق من النحاس الصلب لـ Raspberry Pi (eBay ، بائعون متعددون)

أدوات:

• منشار فريت أو أداة كهربائية من نوع Dremel مع قاطع من نوع لدغ
• 1.5 مم و 2.5 مم لقم الثقب والحفر
• لحام الحديد ولحام
• قواطع ومجرد الأسلاك.
• مسدس الغراء الساخن (لتثبيت أحواض الحرارة في مكانها)

الخطوة 8: قطع فتحات المروحة

باستخدام العلامات الموجودة على العلبة التي تم إجراؤها في الخطوة 2 ، قم بحفر ثقوب التثبيت الثلاثة بنفس الطريقة كما هو الحال بالنسبة للمنظم (على سبيل المثال) حفر ثقوب تجريبية مع مثقاب 1.5 مم وتوسيع أحد الثقوب باستخدام مثقاب 2.5 مم. اختبر مدى ملاءمة المسامير اللولبية ، وإذا كان كل شيء على ما يرام ، فقم بحفر الفتحتين الأخريين. خلاف ذلك ، قم بتوسيع الثقوب حسب الضرورة.

باستخدام منشار الحنق أو بديل Dremel ، قم بقطع الفتحة البلاستيكية للسماح بتدفق هواء المروحة. قم بتنظيف الحواف بملف إذا لزم الأمر (إذا كانت تجربتي هي أي شيء يجب أن تمر به ، فإن استخدام أداة كهربائية يؤدي حتمًا إلى إنشاء بلاستيك ذائب وهو ألم للتنظيف - ومن هنا أفضلي لمنشار الحنق).

قدم المروحة إلى فتحات التركيب وقم بلفها بحذر في المراوح الذاتية. يجب تثبيت المروحة بحيث يكون جانب الملصق لأسفل ، بحيث يتم توجيه تدفق الهواء إلى Pi. أود أيضًا أن أقوم بتوجيهها بحيث لا تكون الأسلاك متاخمة للجهة المنظمة على الفور ، لذلك لديك بعض الأسلاك الرخوة لتلعب بها.

قم بتدوير المروحة يدويًا للتحقق من عدم وجود شيء يلتقطه.

الخطوة 9: توصيل المروحة

تجربتي هي أن جميع المعجبين من هذا النوع في قائمة الأجزاء ، باستثناء واحد ، بدأوا من تلقاء أنفسهم عند تشغيله من 5 فولت تيار مستمر. في هذه الحالة ، وجدت أن تشغيل المروحة من 12 فولت تيار مستمر لمدة خمس دقائق تقريبًا أدى إلى تخفيفها وأصبح بعد ذلك جيدًا على 5 فولت. ومع ذلك ، قد تتصرف مراوح الشركات المصنعة المختلفة بشكل مختلف ، لذلك قد تضطر إلى بدء تشغيل المروحة يدويًا - يجب أن يكون الأمر جيدًا ويستمر في التشغيل. إذا لم يكن الأمر كذلك ، فلا يزال لديك خيار توصيل المروحة بمدخل المنظم طالما أن هذا الجهد هو 9 فولت إلى 12 فولت ويمكنك قبول زيادة الضوضاء.

قم بقطع موصل المروحة وترك ما يكفي من الأسلاك للوصول إلى المنظم. يمكنك قطع السلك الأصفر مرة أخرى لأنه لا يستخدم في هذا النوع من التطبيقات. استخدم قطعة صغيرة من الجلب كما هو موضح لعزلها وإبعادها عن الطريق. قم بتوجيه أسلاك المروحة أسفل المنظم واللحام إلى وسادات الإخراج (الأحمر إلى الموجب ، والأسود إلى السالب).

الخطوة 10: إضافة خافضات الحرارة

هناك قدر كبير من المعلومات على الإنترنت حول مكان (ومتى) إضافة خافضات حرارة إلى Raspberry Pis. الخطوات أدناه هي وجهة نظري الشخصية.

بقدر ما أستطيع أن أجمع ، فإن النصيحة عبر مؤسسة Raspberry Pi Foundation هي أنك لست بحاجة حقًا إلى إضافة خافضات حرارة إلى أي نموذج من Pi إلا إذا كنت تقوم برفع تردد التشغيل عنها. ومع ذلك ، فقد وجدت أن Pi 3 تصبح ساخنة إلى حد ما عند محاولة تشغيل مقاطع فيديو H265 وإذا لم يتم تبريدها يمكن أن تتراجع في عملية الحفاظ على الذات.

في ظل هذه الظروف ، فإن Broadcom SoC (الشريحة الكبيرة الموجودة على السطح العلوي لـ Pi) هي الأكثر سخونة ، لذا فإن هذا يستحق التبريد. باتباع بعض النصائح التي لا يمكنني العثور على مصدرها في الوقت الحالي ، أقوم أيضًا بتبديد حرارة شريحة ذاكرة الوصول العشوائي على الجانب السفلي. لا أزعجني بشريحة LAN الأصغر حيث لا يبدو أنها ساخنة.

لذلك ، للعمل - انزع شريط الغطاء من غرفة التبريد وضعه بعناية أعلى شريحة SoC. باستخدام مسدس الغراء الساخن ، أضف بعناية بضع نقاط من الغراء على جانبي غرفة التبريد كما هو موضح. أستخدم الكثير من Pis على جوانبها ، لذلك بعد مرور بعض الوقت تنزلق المبددات الحرارية - يساعد الغراء على منع ذلك. حتى الآن ، لم يلين الغراء بشكل كافٍ لفقد سلامته (يذوب عند حوالي 120 درجة مئوية ، لذلك لا ينبغي!)

الإجراء الخاص بتركيب غرفة التبريد على شريحة ذاكرة الوصول العشوائي هو نفسه باستثناء أنه سيتعين عليك قطع بعض الشواية في الجانب السفلي من العلبة للسماح بمساحة كافية. لاحظ أنه لن يتجاوز حدود الحالة.

الخطوة 11: لا توجد خطوة 11

…وهذا هو الذي.

آمل أن يثبت هذا Instructable أنه مفيد و / أو غني بالمعلومات.

إذا لاحظت أي أخطاء وما إلى ذلك ، فيرجى إبلاغي بذلك وسأقوم بكل سرور بالتعديل وفقًا لذلك.