Quando il computer a scheda singola Raspberry Pi era annunciato per la prima volta nel 2012, dubito che molte persone stessero considerando l'utilità di un Pi in un ambiente completamente off-grid, soprattutto considerando lo stato della tecnologia delle batterie in quel momento.
Avanti veloce fino ad oggi. Anche se non abbiamo fatto (ancora) un'opzione con i reattori nucleari fatti in casa, abbiamo accesso a batterie robuste e tecnologia solare insieme a nuovi motivi per distribuire Raspberry Pis in scenari di edge computing.
Perché Raspberry Pi?
Esistono numerosi microcontrollori e computer a scheda singola ridotti (SBC) come il Raspberry Pi Zero è più efficiente dal punto di vista energetico di un Raspberry Pi 4. Ma tale efficienza ha un costo proprio in termini di funzionalità e funzionalità ridotte.
Forse la domanda che dovremmo porci è: "Perché mai dovremmo voler distribuire un Raspberry Pi in remoto?"
La risposta? Di solito non lo faresti!
Tuttavia, ci sono alcune eccezioni legittime a questo:
Potenza della CPU
Se tu sei esecuzione di modelli di Machine Learning in remoto che devono essere elaborati con un ritardo minimo, la CPU ARM Cortex-A72 che funziona a 1.5 GHz è difficile da battere. Specifica TinyML i carichi di lavoro possono essere eseguiti in millisecondi su MCU, ma se il tuo progetto deve eseguire lavori di visione artificiale, un SBC è la soluzione migliore.
Facilità di espansione
L'ecosistema Pi HAT è maturo e offre opzioni di espansione pronte per la produzione per quasi tutti gli scenari. Caso in questione, il Notecard e Portanote Pi HAT di Blues Wireless consentono comunicazioni cellulari drop-in (a 8 mA quando inattivo) per scenari in cui l'inoltro dei dati a distanza è un requisito fondamentale.
Python
I Raspberry Pi OS viene fornito con una distribuzione Python completa. Sebbene CircuitPython e MicroPython siano accettabili per la maggior parte dei progetti IoT, alcune librerie Python non supportano questi due derivati.
Suggerimenti per l'ottimizzazione della potenza
L'ancora intorno al collo del Raspberry Pi è stimata Consumo di corrente attivo 600mA.
Ecco alcune tecniche che possiamo usare per ridurlo a un valore gestibile con alcune semplici modifiche alla configurazione:
Disabilita il controller USB
Risparmio energetico stimato: circa 100 mA.
Se stai eseguendo il tuo Raspberry Pi in una configurazione senza testa, probabilmente puoi farla franca senza alimentare il controller USB integrato. Nota che anche se non stai usando un mouse o una tastiera, sono comunque alimentati!
Per disabilitare il controller USB sul tuo Raspberry Pi, esegui il seguente comando:
echo '1-1' |sudo tee /sys/bus/usb/drivers/usb/unbind
E poi per riattivare il controller USB quando è di nuovo necessario:
echo '1-1' |sudo tee /sys/bus/usb/drivers/usb/bind
Dopo un riavvio, il controller USB verrà abilitato automaticamente.
Disattiva uscita HDMI
Risparmio energetico stimato: circa 30 mA.
Quando si utilizza un Raspberry Pi in una configurazione senza testa, per definizione, non è necessario collegare un monitor. In tal caso, puoi disabilitare anche l'uscita HDMI.
Per disabilitare l'uscita HDMI sul tuo Raspberry Pi, esegui il seguente comando:
sudo /opt/vc/bin/tvservice -o
E poi, per riattivare l'uscita HDMI quando ne hai bisogno di nuovo, usa questo comando:
sudo /opt/vc/bin/tvservice -p
Come per la disabilitazione del controller USB, l'uscita HDMI viene abilitata dopo un riavvio.
Disattiva Wi-Fi e Bluetooth
Risparmio energetico stimato: circa 40 mA.
Se la tua soluzione non utilizza Wi-Fi o Bluetooth, probabilmente puoi disabilitarli anche. Tieni presente, tuttavia, che se disabiliti HDMI, USB e Wi-Fi contemporaneamente, avrai problemi a interfacciarti con il tuo Pi!
Per disabilitare Wi-Fi e Bluetooth, apri /boot/config.txt, aggiungi questi parametri e riavvia:
[all]
dtoverlay=disable-wifi
dtoverlay=disable-bt
Per riattivare Wi-Fi e Bluetooth (o solo uno di essi), è sufficiente rimuovere i parametri dal file e riavviare.
Clock Down della CPU
Risparmio energetico stimato: variabile in base alle applicazioni.
Se non hai bisogno della piena potenza della CPU Raspberry Pi (che è comunque eccessiva per molte situazioni di monitoraggio remoto), potresti risparmiare qualche mA eseguendo un underclocking della CPU.
Ad esempio, per impostare la velocità di clock della CPU su un massimo di 900 MHz, è possibile aggiornare /boot/config.txt e modificare i seguenti parametri:
[all]
arm_freq=900
arm_freq_max=900
Puoi anche giocare con il core_freq_min, over_voltage, over_voltage_min e molti altri parametri che sono ben documentati nel Opzioni di overclock del Raspberry Pi.
Tieni presente che potresti non vedere il risparmio energetico in alcuni scenari. Ad esempio, se hai un processo che viene eseguito più a lungo a una velocità di clock più lenta rispetto a un processo più corto a una velocità di clock più elevata, non vedrai una variazione netta nel consumo di energia.
Disattiva i LED integrati
Risparmio energetico stimato: circa 10 mA.
Possiamo disabilitare i LED integrati sul Pi modificando nuovamente il pulsante /boot/config.txt file, aggiungendo quanto segue e riavviando:
[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
Si prega di notare che queste configurazioni sono specifiche per Raspberry Pi 4 Modello B; documentazione sulle variabili utilizzabili nel /boot/config.txt file può essere trovato qui.
Rendere permanenti le modifiche (o ripristinare le impostazioni predefinite)
Eventuali modifiche apportate al tuo /boot/config.txt il file persisterà dopo un riavvio. Se desideri emettere i comandi di disabilitazione USB, HDMI, Wi-Fi e Bluetooth all'avvio, modifica il tuo .bashrc file e aggiungi quei comandi.
Allo stesso modo, l'eliminazione delle modifiche apportate e il riavvio ripristinerà il tuo Raspberry Pi al suo stato predefinito.
Potere supplementare
Forse il consiglio più ovvio di tutti per le distribuzioni remote è quello di fonte di energia aggiuntiva dal sole. Aggiungendo un array solare di dimensioni ragionevoli al tuo Raspberry Pi, puoi prolungare significativamente la durata della batteria (anche rendendolo una soluzione teoricamente completamente sostenibile in ambienti di pieno sole).
Usando il CAPPELLO PiJuice è un modo semplice per aggiungere un pannello solare al tuo Raspberry Pi. Fornisce inoltre meccanismi per arresti regolari (e riavvii) a livelli di carica della batteria predefiniti.
Puoi vedere un PiJuice utilizzato in questo progetto Hackster: Crypto mining a energia solare con Raspberry Pi.
In alternativa, puoi utilizzare un power bank USB con ricarica pass-through. Ciò consente al power bank di alimentare il Pi e un array solare per caricare la batteria contemporaneamente.
Questa disposizione è stata testata in un altro progetto Hackster: Birding remoto con TensorFlow Lite e Raspberry Pi.
Cellulare a risparmio energetico per Raspberry Pi
Le soluzioni di monitoraggio remoto sono spesso al di fuori della gamma delle tradizionali opzioni di comunicazione di rete come il Wi-Fi. Questo è uno dei motivi per cui Blues Wireless ha creato il programma per sviluppatori biglietto per fornire cellulari convenienti per soluzioni IoT.
La Notecard è un minuscolo System on Module (SoM) di 30 mm x 35 mm e viene spedito pronto per essere integrato in un progetto tramite il connettore M.2. Per facilitare la prototipazione, Blues Wireless fornisce anche una serie di schede di espansione (chiamate Notecarrier).
Il Notecarrier-Pi funge da HAT host per la Notecard. Fornisce un'interfaccia tra Raspberry Pi e Notecard. Con le intestazioni pass-through, si adatta perfettamente a qualsiasi altro Pi HAT che stai utilizzando (come il PiJuice HAT nella foto sopra).
La bellezza della Notecard si può riassumere in:
- La semplicità dell'API (JSON in e JSON out).
- La natura agnostica della piena compatibilità SBC e MCU.
- Il prezzo ($ 49 per 10 anni e 500 MB di dati).
- Il modello di sicurezza integrato con traffico crittografato che viaggia attraverso i tunnel VPN.
- Gli 8mA che consumano energia quando sono inattivi
Platone Ai. Web3 reinventato. Intelligenza dei dati amplificata.
Clicca qui per accedere.
Fonte: https://www.iotforall.com/optimizing-raspberry-pi-power-consumption
