Lorsque l'ordinateur monocarte Raspberry Pi a été annoncé pour la première fois en 2012, je doute que beaucoup de gens envisagent l'utilité d'un Pi dans un environnement entièrement hors réseau, en particulier compte tenu de l'état de la technologie de la batterie à l'époque.
Avance rapide jusqu'à aujourd'hui. Bien que nous n'ayons pas (encore) d'option avec les réacteurs nucléaires fabriqués à la maison, nous avons accès à une batterie robuste et à une technologie solaire ainsi que de nouvelles raisons de déployer Raspberry Pis dans des scénarios d'informatique de périphérie.
Pourquoi Raspberry Pi ?
Il existe de nombreux microcontrôleurs et ordinateurs à carte unique (SBC) dépouillés comme le Raspberry Pi Zero qui est plus économe en énergie qu'un Raspberry Pi 4 complet. Mais cette efficacité a son propre coût en termes de fonctionnalités et de fonctionnalités réduites.
La question que nous devrions peut-être nous poser est la suivante : « Pourquoi diable voudrions-nous déployer un Raspberry Pi à distance ? »
La réponse? Habituellement, vous ne le feriez pas !
Cependant, il existe quelques exceptions légitimes à cela :
Puissance CPU
Si vous êtes exécuter des modèles d'apprentissage automatique à distance qui doivent être traités avec un délai minimal, le processeur ARM Cortex-A72 fonctionnant à 1.5 GHz est difficile à battre. Spécifique MinusculeML les charges de travail peuvent s'exécuter en quelques millisecondes sur les MCU, mais si votre projet doit faire du travail de vision industrielle, un SBC est mieux adapté.
Facilité d'expansion
L'écosystème Pi HAT est mature et offre des options d'extension prêtes pour la production pour presque tous les scénarios. Exemple concret, le Notecard et Notecarrier Pi HAT de Blues Wireless permettent des communications cellulaires directes (à une consommation de 8 mA en cas d'inactivité) pour les scénarios où le relais de données à distance est une exigence clé.
Python
La Raspberry Pi OS est livré avec une distribution Python complète. Alors que CircuitPython et MicroPython sont acceptables pour la plupart des projets IoT, certaines bibliothèques Python ne prennent pas en charge ces deux dérivés.
Conseils d'optimisation de l'alimentation
L'ancre autour du cou du Raspberry Pi est son estimation Consommation de courant active 600mA.
Voici quelques techniques que nous pouvons utiliser pour réduire cela à une valeur gérable avec quelques modifications de configuration simples :
Désactiver le contrôleur USB
Économies d'énergie estimées : environ 100 mA.
Si vous exécutez votre Raspberry Pi dans une configuration sans tête, vous pouvez probablement vous en sortir sans alimenter le contrôleur USB intégré. Notez que même si vous n'utilisez pas de souris ou de clavier, ils sont toujours alimentés !
Pour désactiver le contrôleur USB sur votre Raspberry Pi, exécutez la commande suivante :
echo '1-1' |sudo tee /sys/bus/usb/drivers/usb/unbind
Et puis pour réactiver le contrôleur USB lorsque vous en avez à nouveau besoin :
echo '1-1' |sudo tee /sys/bus/usb/drivers/usb/bind
Après un redémarrage, le contrôleur USB sera activé automatiquement.
Désactiver la sortie HDMI
Économies d'énergie estimées : environ 30 mA.
Lorsque vous utilisez un Raspberry Pi dans une configuration sans tête, vous n'avez pas non plus, par définition, besoin de brancher un moniteur. Si tel est le cas, vous pouvez également désactiver la sortie HDMI.
Pour désactiver la sortie HDMI sur votre Raspberry Pi, exécutez la commande suivante :
sudo /opt/vc/bin/tvservice -o
Et puis, pour réactiver la sortie HDMI lorsque vous en aurez à nouveau besoin, utilisez cette commande :
sudo /opt/vc/bin/tvservice -p
Comme pour la désactivation du contrôleur USB, la sortie HDMI est activée après un redémarrage.
Désactiver le Wi-Fi et le Bluetooth
Économies d'énergie estimées : environ 40 mA.
Si votre solution n'utilise pas le Wi-Fi ou le Bluetooth, vous pouvez probablement les désactiver également. Notez cependant que si vous désactivez simultanément HDMI, USB et Wi-Fi, vous aurez du mal à vous connecter à votre Pi !
Pour désactiver le Wi-Fi et le Bluetooth, ouvrez /boot/config.txt, ajoutez ces paramètres et redémarrez :
[all]
dtoverlay=disable-wifi
dtoverlay=disable-bt
Pour réactiver le Wi-Fi et le Bluetooth (ou un seul d'entre eux), supprimez simplement le(s) paramètre(s) du fichier et redémarrez.
Chronométrer le CPU
Économies d'énergie estimées : variable en fonction des applications.
Si vous n'avez pas besoin de toute la puissance du processeur Raspberry Pi (ce qui est de toute façon excessif pour de nombreuses situations de surveillance à distance), vous pouvez économiser quelques mA en sous-cadençant le processeur.
Par exemple, pour régler la vitesse d'horloge du processeur à un maximum de 900 MHz, vous pouvez mettre à jour /boot/config.txt et modifiez les paramètres suivants :
[all]
arm_freq=900
arm_freq_max=900
Vous pouvez également jouer avec le core_freq_min, over_voltage, over_voltage_min et de nombreux autres paramètres bien documentés dans le Options d'overclocking du Raspberry Pi.
Veuillez noter que vous ne verrez peut-être pas d'économies d'énergie dans certains scénarios. Par exemple, si vous avez un processus qui s'exécute plus longtemps à une vitesse d'horloge plus lente par rapport à plus court à une vitesse d'horloge plus rapide, vous n'allez pas voir un changement net de la consommation d'énergie.
Désactiver les LED intégrées
Économies d'énergie estimées : environ 10 mA.
Nous pouvons désactiver les LED embarquées sur le Pi en éditant à nouveau le /boot/config.txt fichier, en ajoutant ce qui suit et en redémarrant :
[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
Veuillez noter que ces configurations sont spécifiques au Raspberry Pi 4 Model B ; documentation sur les variables utilisables dans le /boot/config.txt le fichier peut être trouvé ici.
Rendre les modifications permanentes (ou réinitialiser les valeurs par défaut)
Toute modification apportée à votre /boot/config.txt le fichier persistera après un redémarrage. Si vous souhaitez émettre les commandes de désactivation USB, HDMI, Wi-Fi et Bluetooth au démarrage, modifiez votre .bashrc fichier et ajoutez ces commandes.
De même, la suppression des modifications que vous avez apportées et le redémarrage réinitialiseront votre Raspberry Pi à son état par défaut.
Puissance supplémentaire
Le conseil le plus évident de tous pour les déploiements à distance est peut-être de source d'énergie supplémentaire du soleil. En ajoutant un panneau solaire de taille raisonnable à votre Raspberry Pi, vous pouvez prolonger considérablement la durée de vie de la batterie (ce qui en fait même une solution théoriquement entièrement durable dans des environnements en plein soleil).
Le CHAPEAU PiJuice est un moyen facile d'ajouter un panneau solaire à votre Raspberry Pi. Il fournit également des mécanismes pour des arrêts (et des démarrages) en douceur à des niveaux de charge de batterie prédéfinis.
Vous pouvez voir un PiJuice utilisé dans ce projet Hackster : Extraction de crypto à l'énergie solaire avec Raspberry Pi.
Alternativement, vous pouvez utiliser une banque d'alimentation USB avec charge directe. Cela permet à la banque d'alimentation d'alimenter le Pi et à un panneau solaire de charger la batterie simultanément.
Cet arrangement a été testé dans un autre projet Hackster : Observation des oiseaux à distance avec TensorFlow Lite et Raspberry Pi.
Cellulaire à puissance optimisée pour le Raspberry Pi
Les solutions de surveillance à distance sont souvent en dehors de la gamme des options de communication réseau traditionnelles comme le Wi-Fi. C'est l'une des raisons pour lesquelles Blues Wireless a créé le logiciel convivial pour les développeurs Fiche; fiche cartonnée fournir des solutions cellulaires rentables pour l'IoT.
La Notecard est un petit système sur module (SoM) de 30 mm x 35 mm et est livrée prête à être intégrée dans un projet via son connecteur M.2. Pour faciliter le prototypage, Blues Wireless propose également une série de cartes d'extension (appelées Notecarriers).
Le Notecarrier-Pi agit comme un hôte HAT pour la Notecard. Il fournit une interface entre le Raspberry Pi et la Notecard. Avec les en-têtes pass-through, il s'intègre parfaitement avec tous les autres Pi HAT que vous utilisez (comme le PiJuice HAT illustré ci-dessus).
La beauté de la Notecard peut se résumer à :
- La simplicité de l'API (JSON in et JSON out).
- La nature agnostique de la compatibilité totale SBC et MCU.
- Le prix (49 $ pour 10 ans et 500 Mo de données).
- Le modèle de sécurité intégré avec un trafic chiffré transitant par des tunnels VPN.
- Le 8mA à faible consommation d'énergie en cas d'inactivité
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Source : https://www.iotforall.com/optimizing-raspberry-pi-power-consumption
