Da Raspberry Pi-enbordsdatamaskinen var først kunngjort tilbake i 2012, Jeg tviler på at mange mennesker vurderte nytten av en Pi i en helt off-grid-innstilling, spesielt med tanke på tilstanden til batteriteknologi på den tiden.

Spol frem til i dag. Selv om vi ikke nøyaktig har laget hjemme-atomreaktorer til et alternativ (ennå), har vi tilgang til robust batteri- og solenergiteknologi sammen med nye grunner til å distribuer Raspberry Pis i edge computing-scenarier.

Hvorfor Raspberry Pi?

Det er mange mikrokontrollere og nedstrippede enkeltkortsdatamaskiner (SBC-er) som Raspberry Pi Zero det er mer energieffektivt enn en full Raspberry Pi 4. Men den effektiviteten kommer med en egen kostnad når det gjelder reduserte funksjoner og funksjonalitet.

Kanskje spørsmålet vi bør stille er: "Hvorfor i all verden skulle vi ønske å distribuere en Raspberry Pi eksternt?"

Svaret? Vanligvis ville du ikke det!

Det er imidlertid noen legitime unntak fra dette:

CPU-kraft

Hvis du er kjører maskinlæringsmodeller eksternt som må behandles med minimal forsinkelse, ARM Cortex-A72 CPU som kjører på 1.5 GHz er vanskelig å slå. Spesifikk TinyML arbeidsbelastninger kan kjøres på millisekunder på MCU-er, men hvis prosjektet ditt trenger å utføre maskinsynsarbeid, passer en SBC bedre.

Enkel utvidelse

Pi HAT-økosystemet er modent og gir produksjonsklare utvidelsesmuligheter for nesten alle scenarier. Et eksempel er Notecard og Notecarrier Pi HAT fra Blues Wireless gir mulighet for drop-in mobilkommunikasjon (med en strømforbruk på 8mA når inaktiv) for scenarier der ekstern dataoverføring er et nøkkelkrav.

Python

De Raspberry Pi OS sendes med en komplett Python-distribusjon. Mens CircuitPython og MicroPython er akseptable for de fleste IoT-prosjekter, støtter noen Python-biblioteker ikke disse to derivatene.

Tips om strømoptimalisering

Ankeret rundt halsen på Raspberry Pi er estimert 600mA aktivt strømforbruk.

Her er noen teknikker vi kan bruke for å kutte det ned til en håndterbar verdi med noen enkle konfigurasjonsendringer:

Deaktiver USB-kontrolleren

Estimert strømbesparelse: ca. 100mA.

Hvis du kjører Raspberry Pi i en hodeløs konfigurasjon, kan du sannsynligvis slippe unna med å ikke drive den innebygde USB-kontrolleren. Merk at selv om du ikke bruker mus eller tastatur, har de fortsatt strøm!

For å deaktivere USB -kontrolleren på Raspberry Pi, utfør følgende kommando:

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

Og så for å aktivere USB-kontrolleren på nytt når det trengs igjen:

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

Etter en omstart vil USB-kontrolleren aktiveres automatisk.

Deaktiver HDMI-utgang

Estimert strømbesparelse: ca. 30mA.

Når du bruker en Raspberry Pi i en hodeløs konfigurasjon, trenger du heller ikke per definisjon å koble til en skjerm. I så fall kan du også deaktivere HDMI -utgangen.

For å deaktivere HDMI -utgangen på Raspberry Pi, utfør følgende kommando:

sudo /opt/vc/bin/tvservice -o

Og deretter, for å reaktivere HDMI-utgangen når du trenger den igjen, bruk denne kommandoen:

sudo /opt/vc/bin/tvservice -p

Som med deaktivering av USB-kontrolleren, er HDMI-utgang aktivert etter en omstart.

Deaktiver Wi-Fi og Bluetooth

Estimert strømbesparelse: ca. 40mA.

Hvis løsningen din ikke bruker Wi-Fi eller Bluetooth, kan du sannsynligvis deaktivere dem også. Vær imidlertid oppmerksom på at hvis du deaktiverer HDMI, USB og Wi-Fi samtidig, vil du få problemer med å kommunisere med Pi!

Åpne for å deaktivere Wi-Fi og Bluetooth /boot/config.txt, legg til disse parameterne og start på nytt:

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

For å reaktivere Wi-Fi og Bluetooth (eller bare én av dem), fjern ganske enkelt parameteren(e) fra filen og start på nytt.

Klokke ned CPU'en

Estimert strømsparing: variabel basert på applikasjoner.

Hvis du ikke trenger full kraft til Raspberry Pi CPU (som er overkill for mange fjernovervåkingssituasjoner uansett), kan du spare noen få mA ved å underklokke CPUen.

For å sette CPU-klokkehastigheten til maksimalt 900MHz, kan du for eksempel oppdatere /boot/config.txt og endre følgende parametere:

[all]
arm_freq=900
arm_freq_max=900

Du kan også leke med core_freq_min, over_voltage, over_voltage_min og mange andre parametere som er godt dokumentert i Raspberry Pi overklokkingsalternativer.

Vær oppmerksom på at du kanskje ikke ser strømsparing i visse scenarier. For eksempel, hvis du har en prosess som kjører lengre med en lavere klokkehastighet versus kortere ved en raskere klokkehastighet, kommer du ikke til å se en netto endring i strømforbruket.

Deaktiver innebygde lysdioder

Estimert strømsparing: ca. 10mA.

Vi kan deaktivere de innebygde LED-ene på Pi ved å redigere igjen /boot/config.txt fil, legg til følgende og start på nytt:

[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

Vær oppmerksom på at disse konfigurasjonene er spesifikke for Raspberry Pi 4 Model B; dokumentasjon på variabler som kan brukes i /boot/config.txt filen kan bli funnet her..

Å gjøre endringer permanent (eller tilbakestille til standard)

Eventuelle endringer som er gjort i din /boot/config.txt filen vil vedvare etter en omstart. Hvis du vil utstede USB-, HDMI-, Wi-Fi- og Bluetooth-deaktiveringskommandoene ved oppstart, rediger .bashrc fil og legg til disse kommandoene.

På samme måte, sletting av endringene du har gjort og omstart vil tilbakestille Raspberry Pi tilbake til standardtilstanden.

Supplerende kraft

Kanskje det mest åpenbare tipset av dem alle for eksterne distribusjoner er å hente ekstra kraft fra solen. Ved å legge til en rimelig størrelse solcelleanlegg til din Raspberry Pi, kan du forlenge batterilevetiden betydelig (til og med gjøre den til en teoretisk fullt bærekraftig løsning i miljøer med full sol).

Bruke PiJuice HAT er en enkel måte å legge til et solcellepanel til din Raspberry Pi. Den gir også mekanismer for grasiøse nedleggelser (og oppstarter) ved forhåndsdefinerte batteriladingsnivåer.

Du kan se en PiJuice brukt i dette Hackster-prosjektet: Solcelledrevet kryptogruvedrift med Raspberry Pi.

Alternativt kan du bruke en USB-strømbank med pass-through-lading. Dette gjør at strømbanken kan drive Pi-en og en solcellepanel for å lade batteriet samtidig.

Denne ordningen ble testet i et annet Hackster-prosjekt: Ekstern fuglekikking med TensorFlow Lite og Raspberry Pi.

Strømoptimalisert mobil for Raspberry Pi

Fjernovervåkingsløsninger er ofte utenfor rekkevidden av tradisjonelle nettverkskommunikasjonsalternativer som Wi-Fi. Dette er en grunn til at Blues Wireless skapte den utviklervennlige Notatkort å tilby kostnadseffektive mobilnett for IoT-løsninger.

Notecard er et lite 30 mm x 35 mm System on Module (SoM) og sendes klart til å bygges inn i et prosjekt via M.2-kontakten. For å gjøre prototyping enklere, tilbyr Blues Wireless også en serie utvidelseskort (kalt Notecarriers).

Notecarrier-Pi fungerer som en vertshatt for Notecard. Det gir et grensesnitt mellom Raspberry Pi og Notecard. Med pass-through-overskrifter passer den rett inn med alle andre Pi-hatter du bruker (som PiJuice-hatten på bildet ovenfor).

Skjønnheten med Notecard kan kokes ned til:

• Enkelheten til API (JSON inn og JSON ut).
• Den agnostiske naturen til full SBC- og MCU-kompatibilitet.
• Prisen ($49 for 10 år og 500 MB data).
• Den innebygde sikkerhetsmodellen med kryptert trafikk som reiser gjennom VPN-tunneler.
• Strømforsyningen 8mA når den er inaktiv

PlatonAi. Web3 Reimagined. Data Intelligence Amplified.
Klikk her for å få tilgang.

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