Il se passe beaucoup de choses dans le monde de Pi. Juste au moment où nous pensions que la Fondation Raspberry Pi allait faire une pause, ils ont annoncé un nouveau PoE+ HAT (Hardware Attached on Top) pour les Pi B3+ et Pi 4, et dès que les précommandes ont été ouvertes, j’ai passé ma commande.
Maintenant, je sais ce que vous pensez, n’avons-nous pas déjà des HAT PoE pour le Pis qui le prennent en charge ? Eh bien, oui, le Pi PoE HAT est sorti en 2018, et bien qu’il y ait eu quelques problèmes, ces problèmes ont été résolus grâce à un rappel et à une refonte mineure. Depuis lors, nous avons tous utilisé avec plaisir ces HAT pour fournir jusqu’à 2,5 ampères à 5 volts au Pi, avec la mise en garde que les ports USB sont limités à un courant combiné de 1,2 ampères.
Le Raspberry Pi 4 est arrivé, et tout à coup, la carte elle-même peut tirer plus de 7 watts en charge. Combiné à 6 watts de puissance pour un ou deux périphériques USB gourmands, nous avons dépassé le budget de puissance nominal de 12,5 watts. En conséquence, une poignée d’utilisateurs qui essayaient d’utiliser le Pi 4 avec POE rencontraient des problèmes d’alimentation lors de l’alimentation de quelque chose comme des disques SSD doubles via USB. La solution évidente consiste à faire en sorte que le PoE HAT fournisse plus de puissance, mais le HAT d’origine était déjà à la limite de 802.3af que le PoE pouvait fournir, avec une puissance de sortie maximale de 12,95 watts.
La solution proposée par la Fondation Raspberry Pi consistait à produire un nouveau produit, le PoE+ HAT, et à le vendre aux côtés de l’ancien HAT pour la même somme de 20 $. Le nom commun du 802.3at est « PoE+ », qui a été conçu spécifiquement pour les appareils à plus forte puissance, avec une puissance maximale de 30 watts. Le PoE+ HAT est officiellement conçu pour produire 20 watts de puissance, 5 volts à 4 ampères. Ce sont les statistiques de sortie, donc les chiffres d’efficacité ne comptent pas dans votre budget d’alimentation, ni le ventilateur intégré.
Plus de watts que prévu
Les spécifications officielles ne racontent pas toute l’histoire, comme en témoigne l’annonce initiale qui revendiquait 5 ampères au lieu de 4. Cet écart m’a suffisamment ennuyé, j’ai contacté l’homme lui-même, PDG [Eben Upton]. Le grand patron a confirmé :
La spécification est qu’il fournira 20W, mais il a été conçu pour 25W pour nous donner une marge d’ingénierie
Donc, si vous voulez être très prudent et assurer la durée de vie la plus longue possible, maintenez votre consommation électrique à 20 watts ou moins. J’ai testé le HAT au point où il a abandonné, et pour ne pas laisser le chat sortir du sac, 25 watts est encore un peu conservateur. Plus à ce sujet plus tard.
Nous savons qu’il y a beaucoup de puissance disponible ici, mais ce n’est pas vraiment facile d’y accéder. Par exemple, le Pi 4 peut fournir jusqu’à 1,2 ampères de puissance via les ports USB. A 5 volts, cela ne fait que 6 watts de puissance, où est le reste ? En théorie, la réponse est simple, car le HAT restitue l’alimentation via les broches GPIO 5v. Tout ce que nous avons à faire est de sauter sur ces broches et… Ces broches ne dépassent pas du tout du HAT.
J’aurais adoré voir une solution officielle pour rendre les broches GPIO accessibles avec le HAT activé, et non une solution inélégante comme l’utilisation de ces rallonges de broches hokey recommandées pour le PoE HAT d’origine. Sommes-nous déjoués, alors? Nan. Vous voyez, il y a un bon 1/4 de pouce de broche GPIO visible entre le Pi et le HAT. C’est juste assez de place pour une bonne connexion enroulée à l’ancienne, avec un peu de soudure pour la sécurité.
OK, maintenant nous avons accès à plus de 6 watts de puissance. Il y a deux questions évidentes : quelle puissance, et que pouvons-nous en faire ? Pour tuer deux oiseaux avec une pierre proverbiale, j’ai attrapé une chaîne de LED RVB et câblé l’alimentation directement dans le rail 5v. Le PoE+ HAT a une fonctionnalité merveilleuse : il ajoute un sysnode qui vous indique exactement la quantité de courant fournie par le HAT. cat /sys/devices/platform/rpi-poe-power-supply@0/power_supply/rpi-poe/current_now
Pour tester le HAT, j’ai inventé une nouvelle unité de mesure, le Cyberpunk Neon-violet Pixel. J’ai utilisé le PoE + HAT pour mesurer la puissance consommée par le Pi et les Pixels, j’ai également enregistré la consommation d’énergie signalée par le commutateur PoE et j’ai utilisé un thermomètre IR sans contact pour trouver le point le plus chaud sur le HAT après quelques minutes d’alimentation du Bande LED.
J’ai inventé une nouvelle unité de consommation d’énergie : les LED violettes néon cyberpunk. Voici 100 CNP. pic.twitter.com/aiNEiwfNDc
– Jonathan Bennett (@jp_bennett) 5 juillet 2021
J’ai répété l’expérience avec le PoE HAT d’origine et vous pouvez consulter mes résultats bruts si vous le souhaitez. Il y a quelques mises en garde mineures, principalement liées à la mesure de la température. Mon thermomètre infrarouge ne fournit pas les données riches d’une caméra infrarouge complète. De plus, j’étais limité à mesurer un seul côté des cartes PoE. Je pense que les points les plus chauds du PoE HAT d’origine se trouvent sous la carte, tandis que sur le nouveau HAT, ils semblent être du côté opposé au Pi – c’est une victoire en soi. Tout ça pour dire que mes mesures de température du HAT d’origine sont probablement un peu trop basses.
Plus de problèmes de lancement ?
Alors, rappelez-vous comment la première itération du PoE HAT a eu des problèmes ? Le gros problème était que certains périphériques USB pouvaient déclencher la protection contre les surintensités à des niveaux beaucoup plus bas qu’ils n’auraient dû. Il y avait le problème supplémentaire de la planche devenant ridiculement chaude à pleine charge. Il a été signalé que la version PoE+ présentait des problèmes de lancement similaires. Les problèmes qui ont été identifiés sont les suivants : température élevée, consommation d’énergie élevée du HAT lui-même au ralenti, limite USB de 1,2 amp, un long boulon qui contacte le connecteur de la caméra, un ventilateur plus puissant et un comportement étrange lors de l’alimentation du Pi et du HAT. le connecteur USB-C. Je vais les parcourir un par un. Ce sont des préoccupations légitimes, et je ne suis pas nécessairement ici pour les démystifier, mais je vais les replacer dans le contexte de mes propres tests.
Le premier est la température. Le PoE+ HAT mesure près de 52°C au ralenti, à son point de mesure le plus chaud. C’est assez chaud et plus chaud que les 44,5°CI observés sur le PoE HAT d’origine dans des conditions similaires. Cela semble être en conflit avec ce que [Eben] avait à dire sur les températures :
Grâce à une conception thermique améliorée, il devrait fonctionner plus froid (mesuré au point le plus chaud sur une carte sans boîtier) à n’importe quelle charge.
Je peux penser à une explication qui satisfasse toutes les observations. Le point le plus chaud du HAT d’origine se situe entre le HAT et le Pi lui-même. Ceci est observable dans la vidéo EEVBlog liée ci-dessus. J’ai testé avec les HAT installés sur le Pis, ce qui rend pratiquement impossible d’obtenir une lecture sur le dessous. En mettant cette explication de côté, mes mesures ont indiqué que le HAT d’origine devenait très chaud à des puissances de sortie plus élevées, tandis que le PoE+ HAT restait assez stable. Au-dessus de 7 watts de puissance de sortie, le nouveau HAT fonctionnait plus froid selon mes mesures.
Le PoE+ HAT tire plus de 4,9 watts de puissance pour faire fonctionner un Raspberry Pi 4 au ralenti. Le HAT d’origine fait la même chose pour aussi peu que 2,9 watts. À faible puissance, le HAT d’origine est nettement plus efficace. La différence est que le HAT d’origine fonctionne à environ 78 % d’efficacité, quelle que soit la consommation d’énergie, tandis que le nouveau PoE+ HAT peut être jusqu’à 88 % efficace à des niveaux de puissance plus élevés. Le point de croisement se situe entre 1,5 et 2 ampères de sortie. Si l’efficacité énergétique est un problème, vous voudrez peut-être vous en tenir au HAT d’origine pour une consommation d’énergie inférieure.
Les ports USB du Pis ne fournissent que 1,2 ampères. C’est ennuyeux, mais ce n’est pas du tout une faiblesse du PoE HAT. Nous pouvons espérer une future révision de Pi qui relève cette limite. Jusque-là, la solution de contournement de l’alimentation directement à partir du rail 5v fonctionne bien.
Quant au long boulon, je vais laisser [Eben]La réponse de parle d’elle-même :
Un certain nombre de personnes ont constaté que le boulon touchait, mais n’endommageait pas, le connecteur de leur caméra. Nous allons probablement le remplacer par un boulon de 11 mm (10 mm, comme cela a été suggéré à un ou deux endroits, est définitivement trop court) dans une future série de production.
Le ventilateur est plus bruyant à pleine vitesse, mais plus silencieux à sa vitesse la plus basse. De plus, il déplace plus d’air à pleine vitesse, 2,4 CFM contre 2,2 avec l’ancien matériel. Avec quelques ajustements aux températures de déclenchement du ventilateur, le nouveau ventilateur peut être un peu plus silencieux dans l’ensemble. Juste une note, si vous avez le PoE+ HAT et que le ventilateur ne tourne pas du tout, vous devrez probablement extraire les dernières mises à jour pour le système d’exploitation Raspberry Pi, car le code d’activation est arrivé assez récemment.
La dernière plainte est que le PoE + HAT ne bloque pas correctement l’alimentation en retour lorsqu’il est laissé sur un Pi alimenté via la prise USB C. Il y a un vin de bobine ennuyeux, et le HAT alimente en fait le côté haute tension de son circuit d’alimentation. Ce n’est évidemment pas un comportement idéal. Cela aurait été bien d’avoir la protection backfeed, mais la documentation officielle traite de ceci : « Lorsque le Raspberry Pi PoE+ HAT est connecté à votre Raspberry Pi, votre Raspberry Pi ne doit être alimenté que par le câble Ethernet. N’utilisez aucune méthode supplémentaire pour alimenter le Raspberry Pi.
Combien de puissance
Une fois ma plate-forme d’éclairage cyberpunk installée, j’ai pensé qu’il serait utile de trouver les limites strictes et de voir combien de pixels chaque HAT pouvait alimenter. Le HAT d’origine en a allumé 75, mais en essayer 76 a déclenché la protection contre les surintensités. Cela indique que 2,5 ampères de puissance de sortie est le seuil.
Maintenant, combien de pixels pouvons-nous transformer en violet cyberpunk avec le PoE+ HAT ? Une fois que j’ai atteint 250 pixels, la résistance de la bande est devenue un facteur majeur, et l’augmentation des pixels entraînés n’augmentait pas vraiment la charge. Les derniers pixels étaient donc d’une couleur sensiblement différente. Pour continuer l’expérience, je suis passé au test en blanc pur, AKA les LED individuelles rouges, vertes et bleues sont passées à 100% de luminosité. Dans cette configuration, j’ai pu piloter 140 pixels. Le PoE+ Hat a signalé un courant maximal de 5,4 ampères, tandis que mon commutateur PoE montrait que ce port tirait 30,6 watts de puissance, avec une efficacité respectable de 87,9%. La limite stricte que j’ai finalement atteinte était de 5,5 ampères au HAT, moment auquel le Pi a redémarré.
Après quelques minutes de conduite du PoE+ HAT bien au-delà de sa puissance nominale, j’ai mesuré 56,8 °C au point le plus chaud que j’ai pu trouver. C’est une petite planche impressionnante et robuste. Je ne serais pas à l’aise de courir à ces niveaux pendant longtemps, ou sans surveillance, mais il est bon de savoir que cela fonctionne et qu’aucune fumée magique n’a été libérée. D’après ce qu’Eben avait à dire à propos de l’appareil, 25 watts de puissance semblent être la puissance maximale à viser. Étant donné que le Pi lui-même prendra au moins 2,5 watts, essentiellement au ralenti, cela laisse 22,5 watts de puissance que vous pouvez potentiellement utiliser pour quelque chose d’intelligent. Et tout cela avec juste un câble Ethernet allant au Pi. La question est donc que pouvez-vous faire avec 22,5 watts ? L’éclairage LED est l’idée qui était évidente pour moi, mais je suis convaincu que la communauté Hackaday continuera à me surprendre par ce que vous pouvez proposer, alors faites-nous savoir ce que vous voulez faire avec le PoE+ HAT.
