عندما كان الكمبيوتر أحادي اللوحة Raspberry Pi تم الإعلان عنه لأول مرة في عام 2012، أشك في أن العديد من الأشخاص كانوا يفكرون في فائدة Pi في بيئة خارج الشبكة تمامًا ، لا سيما بالنظر إلى حالة تقنية البطاريات في ذلك الوقت.

تقدم سريعًا إلى اليوم. على الرغم من أننا لم نجعل المفاعلات النووية المنزلية خيارًا دقيقًا (حتى الآن) ، إلا أننا نمتلك إمكانية الوصول إلى بطارية قوية وتكنولوجيا الطاقة الشمسية بالإضافة إلى أسباب جديدة نشر Raspberry Pis في سيناريوهات الحوسبة المتطورة.

لماذا Raspberry Pi؟

هناك العديد من المتحكمات الدقيقة وأجهزة الكمبيوتر أحادية اللوحة المجردة (SBCs) مثل توت العليق بي زيرو هذا هو أكثر كفاءة في استخدام الطاقة من Raspberry Pi الكامل 4. ولكن هذه الكفاءة تأتي مع تكلفة خاصة بها من حيث الميزات والوظائف المخفضة.

ربما يكون السؤال الذي يجب أن نطرحه هو ، "لماذا على الأرض نرغب في نشر Raspberry Pi عن بُعد؟"

الاجابة؟ عادة ، لن تفعل!

ومع ذلك ، هناك بعض الاستثناءات المشروعة لهذا:

طاقة وحدة المعالجة المركزية

إذا كنت تشغيل نماذج التعلم الآلي من الصعب التغلب على وحدة المعالجة المركزية ARM Cortex-A72 التي تعمل بسرعة 1.5 جيجاهرتز والتي تحتاج إلى المعالجة عن بُعد بأقل تأخير. محدد TinyML يمكن تشغيل أحمال العمل بالمللي ثانية على وحدات MCU ، ولكن إذا كان مشروعك يحتاج إلى عمل رؤية الجهاز ، فإن SBC هي الأنسب.

سهولة التوسع

النظام البيئي Pi HAT ناضج ويوفر خيارات توسع جاهزة للإنتاج لكل سيناريو تقريبًا. مثال على ذلك ، فإن Notecard و Notecarrier Pi HAT من Blues Wireless تسمح بالاتصالات الخلوية (بسرعة 8 مللي أمبير عند الخمول) للسيناريوهات التي يكون فيها ترحيل البيانات عن بُعد مطلبًا أساسيًا.

بايثون

• Raspberry Pi OS سفن مع توزيع بايثون كامل. في حين أن CircuitPython و MicroPython مقبولان لمعظم مشاريع إنترنت الأشياء ، فإن بعض مكتبات Python لا تدعم هذين المشتقين.

نصائح لتحسين الطاقة

يقدر المرساة حول عنق Raspberry Pi 600mA الاستهلاك الحالي النشط.

فيما يلي بعض الأساليب التي يمكننا استخدامها لتقليص ذلك إلى قيمة يمكن إدارتها ببعض التغييرات البسيطة في التكوين:

قم بتعطيل وحدة تحكم USB

توفير الطاقة المقدرة: حوالي 100 مللي أمبير.

إذا كنت تقوم بتشغيل Raspberry Pi في تكوين بدون رأس ، فمن المحتمل أن تفلت من عدم تشغيل وحدة تحكم USB المدمجة. لاحظ أنه حتى إذا كنت لا تستخدم الماوس أو لوحة المفاتيح ، فلا تزال تعمل بالطاقة!

لتعطيل وحدة تحكم USB على Raspberry Pi الخاص بك ، قم بتنفيذ الأمر التالي:

echo '1-1' |sudo tee /sys/bus/usb/drivers/usb/unbind

ثم لإعادة تمكين وحدة تحكم USB عند الحاجة إليها مرة أخرى:

echo '1-1' |sudo tee /sys/bus/usb/drivers/usb/bind

بعد إعادة التشغيل ، سيتم تمكين وحدة تحكم USB تلقائيًا.

تعطيل إخراج HDMI

توفير الطاقة المقدرة: حوالي 30 مللي أمبير.

عند استخدام Raspberry Pi في تكوين بدون رأس ، فأنت أيضًا ، بحكم التعريف ، لا تحتاج إلى توصيل شاشة. إذا كان الأمر كذلك ، فيمكنك تعطيل إخراج HDMI أيضًا.

لتعطيل إخراج HDMI على Raspberry Pi الخاص بك ، قم بتنفيذ الأمر التالي:

sudo /opt/vc/bin/tvservice -o

وبعد ذلك ، لإعادة تمكين إخراج HDMI عندما تحتاج إليه مرة أخرى ، استخدم هذا الأمر:

sudo /opt/vc/bin/tvservice -p

كما هو الحال مع تعطيل وحدة تحكم USB ، يتم تمكين إخراج HDMI بعد إعادة التشغيل.

قم بتعطيل Wi-Fi و Bluetooth

معدل التوفير في الطاقة: حوالي 40 مللي أمبير.

إذا كان الحل الخاص بك لا يستخدم Wi-Fi أو Bluetooth ، فيمكنك على الأرجح تعطيلهما أيضًا. ومع ذلك ، يرجى ملاحظة أنه إذا قمت بتعطيل HDMI و USB و Wi-Fi في وقت واحد ، فستواجه مشكلة في التفاعل مع Pi الخاص بك!

لتعطيل Wi-Fi و Bluetooth ، افتح /boot/config.txtوأضف هذه المعلمات وأعد التشغيل:

[all]
dtoverlay=disable-wifi
dtoverlay=disable-bt

لإعادة تمكين Wi-Fi و Bluetooth (أو أحدهما فقط) ، ما عليك سوى إزالة المعلمة (المعلمات) من الملف وإعادة التشغيل.

على مدار الساعة أسفل وحدة المعالجة المركزية

توفير الطاقة المقدّر: متغير بناءً على التطبيقات.

إذا كنت لا تحتاج إلى الطاقة الكاملة لوحدة المعالجة المركزية Raspberry Pi (وهو أمر مبالغ فيه للعديد من مواقف المراقبة عن بُعد على أي حال) ، فيمكنك توفير القليل من مللي أمبير عن طريق خفض سرعة وحدة المعالجة المركزية.

على سبيل المثال ، لضبط سرعة ساعة وحدة المعالجة المركزية على 900 ميجاهرتز كحد أقصى ، يمكنك التحديث /boot/config.txt وقم بتغيير المعلمات التالية:

[all]
arm_freq=900
arm_freq_max=900

يمكنك أيضًا اللعب مع core_freq_min, over_voltage, over_voltage_min والعديد من المعلمات الأخرى الموثقة جيدًا في ملف خيارات رفع تردد التشغيل Raspberry Pi.

يرجى ملاحظة أنك قد لا ترى توفيرًا للطاقة في بعض السيناريوهات. على سبيل المثال ، إذا كانت لديك عملية تعمل لفترة أطول بسرعة ساعة أبطأ مقابل أقصر بسرعة ساعة أسرع ، فلن ترى صافي تغيير في استهلاك الطاقة.

قم بتعطيل مصابيح LED المدمجة

توفير الطاقة المقدرة: حوالي 10 مللي أمبير.

يمكننا تعطيل مصابيح LED المدمجة على Pi عن طريق تحرير ملف /boot/config.txt ملف وإضافة ما يلي وإعادة التشغيل:

[pi4]
# Disable the PWR LED
dtparam=pwr_led_trigger=none
dtparam=pwr_led_activelow=off
# Disable the Activity LED
dtparam=act_led_trigger=none
dtparam=act_led_activelow=off
# Disable ethernet port LEDs
dtparam=eth_led0=4
dtparam=eth_led1=4

يرجى ملاحظة أن هذه التكوينات خاصة بـ Raspberry Pi 4 Model B ؛ وثائق حول المتغيرات التي يمكن استخدامها في /boot/config.txt يمكن العثور على الملف هنا.

إجراء التغييرات بشكل دائم (أو إعادة التعيين إلى الوضع الافتراضي)

أي تغييرات تم إجراؤها على /boot/config.txt سيستمر الملف بعد إعادة التشغيل. إذا كنت ترغب في إصدار أوامر تعطيل USB و HDMI و Wi-Fi و Bluetooth عند التمهيد ، فقم بتحرير ملف .bashrc ملف وإضافة تلك الأوامر.

وبالمثل ، سيؤدي حذف التغييرات التي أجريتها وإعادة التشغيل إلى إعادة تعيين Raspberry Pi إلى حالته الافتراضية.

القوة التكميلية

ربما تكون النصيحة الأكثر وضوحًا لعمليات النشر عن بُعد هي مصدر طاقة إضافية من الشمس. من خلال إضافة مجموعة شمسية ذات حجم معقول إلى Raspberry Pi ، يمكنك إطالة عمر البطارية بشكل كبير (حتى جعلها حلاً مستدامًا من الناحية النظرية في بيئات الشمس الكاملة).

باستخدام PiJuice هات طريقة سهلة لإضافة مصفوفة شمسية إلى Raspberry Pi الخاص بك. كما أنه يوفر آليات لعمليات الإغلاق (وعمليات التمهيد) السهلة عند مستويات شحن البطارية المحددة مسبقًا.

يمكنك رؤية PiJuice المستخدمة في مشروع Hackster هذا: تعدين العملات المشفرة بالطاقة الشمسية باستخدام Raspberry Pi.

بدلاً من ذلك ، يمكنك استخدام بنك طاقة USB مع الشحن المار. يتيح ذلك لبنك الطاقة تشغيل Pi ومجموعة الطاقة الشمسية لشحن البطارية في وقت واحد.

تم اختبار هذا الترتيب في مشروع Hackster آخر: الطيور عن بعد مع TensorFlow Lite و Raspberry Pi.

خلية محسنة للطاقة لـ Raspberry Pi

غالبًا ما تكون حلول المراقبة عن بُعد خارج نطاق خيارات اتصالات الشبكة التقليدية مثل Wi-Fi. هذا هو أحد أسباب إنشاء Blues Wireless للمطورين بطاقة الملاحظة لتوفير خدمات خلوية فعالة من حيث التكلفة لحلول إنترنت الأشياء.

Notecard عبارة عن نظام صغير بحجم 30 مم × 35 مم على الوحدة النمطية (SoM) ويشحن جاهزًا للتضمين في مشروع عبر موصل M.2 الخاص به. لتسهيل النماذج الأولية ، توفر Blues Wireless أيضًا سلسلة من لوحات التوسيع (تسمى Notecarriers).

يعمل Notecarrier-Pi كمضيف HAT لـ Notecard. يوفر واجهة بين Raspberry Pi و Notecard. مع الرؤوس التمريرية ، تتناسب تمامًا مع أي قبعات Pi أخرى تستخدمها (مثل PiJuice HAT المصورة أعلاه).

يمكن تلخيص جمال Notecard في:

• بساطة واجهة برمجة التطبيقات (JSON in و JSON out).
• الطبيعة الحيادية للتوافق الكامل مع SBC و MCU.
• التسعير (49 دولارًا لمدة 10 سنوات و 500 ميجابايت من البيانات).
• نموذج الأمان المخبأ مع حركة المرور المشفرة التي تنتقل عبر أنفاق VPN.
• 8mA يحتشف الطاقة عند الخمول

أفلاطون. Web3 مُعاد تصوره. تضخيم ذكاء البيانات.
انقر هنا للوصول.

المصدر: https://www.iotforall.com/optimizing-raspberry-pi-power-consumption