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Raspberry Pi 전력 소비 최적화

라즈베리 파이 전력 소비
일러스트 : © IoT For All

라즈베리파이 싱글보드 컴퓨터가 있던 시절 2012 년에 처음 발표, 특히 당시 배터리 기술의 상태를 고려할 때 많은 사람들이 완전히 오프 그리드 설정에서 Pi의 유용성을 고려하고 있었는지 의심스럽습니다.

오늘로 빨리감. 우리가 집에서 만든 원자로에 대한 옵션은 아직 없지만(아직) 강력한 배터리 및 태양열 기술과 함께 새로운 이유를 사용할 수 있습니다. 엣지 컴퓨팅 시나리오에서 Raspberry Pi 배포.

왜 라즈베리 파이인가?

수많은 마이크로컨트롤러와 단일 보드 컴퓨터(SBC)가 있습니다. 라스베리 파이 제로 이는 전체 Raspberry Pi 4보다 에너지 효율적입니다. 그러나 그 효율성에는 감소된 기능 및 기능 측면에서 비용이 따릅니다.

아마도 우리가 물어야 할 질문은 "도대체 왜 우리는 Raspberry Pi를 원격으로 배포하고 싶어 할까요?"일 것입니다.

대답? 일반적으로, 당신은하지 않습니다!

그러나 여기에는 몇 가지 합법적인 예외가 있습니다.

CPU 파워

너라면 머신 러닝 모델 실행 최소한의 지연으로 처리해야 하는 원격으로 72GHz에서 실행되는 ARM Cortex-A1.5 CPU는 이길 수 없습니다. 특정한 TinyML 워크로드는 MCU에서 밀리초 단위로 실행될 수 있지만 프로젝트에서 머신 비전 작업을 수행해야 하는 경우 SBC가 더 적합합니다.

확장 용이성

Pi HAT 에코시스템은 성숙했으며 거의 ​​모든 시나리오에 대해 생산 준비가 된 확장 옵션을 제공합니다. 예를 들어, Notecard 및 Notecarrier Pi HAT Blues Wireless는 원격 데이터 중계가 핵심 요구 사항인 시나리오에 대해 드롭인 셀룰러 통신(유휴 상태일 때 전력 소모 8mA에서)을 허용합니다.

점을 치는 영

그리고, 라즈베리 파이 OS 완전한 Python 배포판과 함께 제공됩니다. CircuitPython 및 MicroPython은 대부분의 IoT 프로젝트에 사용할 수 있지만 일부 Python 라이브러리는 이러한 두 파생물을 지원하지 않습니다.

전력 최적화 팁

Raspberry Pi의 목 주위의 앵커는 예상 600mA 활성 전류 소비.

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다음은 몇 가지 간단한 구성 변경으로 관리 가능한 값으로 줄이는 데 사용할 수 있는 몇 가지 기술입니다.

USB 컨트롤러 비활성화

예상 절전: 약 100mA.

헤드리스 구성에서 Raspberry Pi를 실행하는 경우 온보드 USB 컨트롤러에 전원을 공급하지 않고 벗어날 수 있습니다. 마우스나 키보드를 사용하지 않더라도 전원은 계속 켜져 있습니다!

Raspberry Pi에서 USB 컨트롤러를 비활성화하려면 다음 명령을 실행합니다.

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

그런 다음 다시 필요할 때 USB 컨트롤러를 다시 활성화하려면:

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

재부팅 후 USB 컨트롤러가 자동으로 활성화됩니다.

HDMI 출력 비활성화

예상 절전: 약 30mA.

헤드리스 구성에서 Raspberry Pi를 사용하는 경우 정의에 따라 모니터를 연결할 필요도 없습니다. 이 경우 HDMI 출력도 비활성화할 수 있습니다.

Raspberry Pi에서 HDMI 출력을 비활성화하려면 다음 명령을 실행합니다.

sudo /opt/vc/bin/tvservice -o

그런 다음 다시 필요할 때 HDMI 출력을 다시 활성화하려면 다음 명령을 사용하십시오.

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sudo /opt/vc/bin/tvservice -p

USB 컨트롤러를 비활성화하는 것과 마찬가지로 HDMI 출력은 재부팅 후에 활성화됩니다.

Wi-Fi 및 블루투스 비활성화

예상 절전: 약 40mA.

솔루션에서 Wi-Fi 또는 Bluetooth를 사용하지 않는 경우 해당 기능도 비활성화할 수 있습니다. 그러나 HDMI, USB 및 Wi-Fi를 동시에 비활성화하면 Pi와 인터페이스하는 데 문제가 발생합니다.

Wi-Fi 및 Bluetooth를 비활성화하려면 /boot/config.txt, 다음 매개변수를 추가하고 재부팅하십시오.

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

Wi-Fi 및 Bluetooth(또는 그 중 하나만)를 다시 활성화하려면 파일에서 매개변수를 제거하고 재부팅하면 됩니다.

CPU 클럭 다운

예상 절전: 애플리케이션에 따라 다름.

Raspberry Pi CPU의 전체 전력이 필요하지 않은 경우(어쨌든 많은 원격 모니터링 상황에서 과도함) CPU를 언더클로킹하여 몇 mA를 절약할 수 있습니다.

예를 들어 CPU 클럭 속도를 최대 900MHz로 설정하려면 /boot/config.txt 다음 매개변수를 변경합니다.

[all]
arm_freq=900
arm_freq_max=900

당신은 또한 가지고 놀 수 있습니다 core_freq_minover_voltageover_voltage_min 및 에 잘 문서화되어 있는 다른 많은 매개변수 라즈베리 파이 오버클러킹 옵션.

특정 시나리오에서는 절전이 표시되지 않을 수 있습니다. 예를 들어 더 느린 클록 속도에서 더 오래 실행되고 더 빠른 클록 속도에서 더 짧게 실행되는 프로세스가 있는 경우 전력 소비의 순 변화를 볼 수 없습니다.

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온보드 LED 비활성화

예상 절전: 약 10mA.

다시 편집하여 Pi의 온보드 LED를 비활성화할 수 있습니다. /boot/config.txt 파일에 다음을 추가하고 재부팅합니다.

[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

이러한 구성은 Raspberry Pi 4 Model B에만 해당됩니다. 사용 가능한 변수에 대한 문서 /boot/config.txt 파일을 찾을 수 있습니다 바로가기.

변경 사항을 영구적으로 적용(또는 기본값으로 재설정)

귀하의 모든 변경 사항 /boot/config.txt 파일은 재부팅 후에도 유지됩니다. 부팅 시 USB, HDMI, Wi-Fi 및 Bluetooth 비활성화 명령을 실행하려면 .bashrc 파일을 만들고 해당 명령을 추가합니다.

마찬가지로 변경 사항을 삭제하고 재부팅하면 Raspberry Pi가 기본 상태로 재설정됩니다.

보조 전원

원격 배포에 대한 가장 확실한 팁은 태양으로부터 추가적인 힘을 얻다. 적절한 크기의 태양 전지판을 Raspberry Pi에 추가하면 배터리 수명을 크게 연장할 수 있습니다(심지어 완전한 태양 환경에서 이론적으로 완전히 지속 가능한 솔루션이 될 수도 있음).

를 사용하여 파이쥬스 모자 는 Raspberry Pi에 태양열 어레이를 추가하는 쉬운 방법입니다. 또한 사전 정의된 배터리 충전 수준에서 정상적인 종료(및 부팅)를 위한 메커니즘을 제공합니다.

이 Hackster 프로젝트에서 사용된 PiJuice를 볼 수 있습니다. Raspberry Pi를 사용한 태양광 발전 암호화 마이닝.

또는 패스스루 충전 기능이 있는 USB 보조 배터리를 사용할 수 있습니다. 이를 통해 파워 뱅크는 Pi와 태양 전지판에 전원을 공급하여 배터리를 동시에 충전할 수 있습니다.

이 배열은 다른 Hackster 프로젝트에서 테스트되었습니다. TensorFlow Lite 및 Raspberry Pi를 사용한 원격 새 관찰.

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Raspberry Pi용 전력 최적화 셀룰러

원격 모니터링 솔루션은 종종 Wi-Fi와 같은 기존 네트워크 통신 옵션의 범위를 벗어납니다. 이것이 Blues Wireless가 개발자 친화적인 노트 카드 IoT 솔루션을 위한 비용 효율적인 셀룰러를 제공합니다.

Notecard는 작은 30mm x 35mm 시스템 온 모듈(SoM)이며 M.2 커넥터를 통해 프로젝트에 내장할 준비가 된 상태로 배송됩니다. 프로토타이핑을 쉽게 하기 위해 Blues Wireless는 일련의 확장 보드(Notecarriers라고 함)도 제공합니다.

Notecarrier-Pi는 Notecard의 호스트 HAT 역할을 합니다. Raspberry Pi와 Notecard 간의 인터페이스를 제공합니다. 패스스루 헤더를 사용하면 사용 중인 다른 Pi HAT(예: 위의 PiJuice HAT)와 잘 맞습니다.

Notecard의 아름다움은 다음과 같이 요약할 수 있습니다.

  • API의 단순성(JSON 입력 및 JSON 출력).
  • 완전한 SBC 및 MCU 호환성의 불가지론적 특성.
  • 가격(49년 10달러, 데이터 500MB).
  • VPN 터널을 통해 이동하는 암호화된 트래픽이 포함된 기본 보안 모델입니다.
  • 유휴 상태일 때 전력 소모 8mA

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

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