樹莓 Pi 學習–電源篇

雖然樹莓 Pi 問世以來,已經很多人使用它(以歐美較多,亞洲較少),但是電源是較少深入討論的項目之一。本篇就幾種使用方式來說明。

 

0. 前言

要討論樹莓的電源需求先了解這塊小電腦的主要結構,我們就先說明它。它主要分成 CPU, GPU, RAM, USB 這幾方面。樹莓基本電壓是 5V ± 5%,標準需求電流是約 1.7A~2A,耗電量基本上約 10W,所以它可以說是一個節能環保的好工具。

先就輸入來看,樹莓的 CPU 及 GPU 需要約 5V 的電,但是因為零件有壓降,所以基本上會建議電壓最好輸入 5.25V (請參考文件A)。這個主要原因是因為 CPU 的輸入電壓如果降到 4.75V,它就會自動關閉;換言之輸入電壓在瞬間降到 4.75V 以下後又回到 5V 時,你就會看到樹莓突然重新開機。所以不論哪部份需要用電而引發壓降都會看到類似現象,所以如何管理好電源是使用樹莓 Pi 的首要課題。

Screen-Shot-2012-12-24-at-10.59.55-1024x722

 

1. 入門

樹莓 Pi 是一個小型電腦,它可以執行以 Linux 為基礎的系統,它可以連接 USB 鍵盤及 USB 滑鼠,螢幕連接 HDMI,連上有線網路,插上 SD 卡內含 Raspbian 系統,micro USB 輸入 5V 2A 的電源供應器,就是一部電腦了。

7653311

 

2. 簡易

樹莓 Pi 只有一張信用卡大小,攜帶方便,隨處可用。只要有 HDMI 介面的螢幕或電視,有 5V 的充電器或有 USB 孔的電腦就可以讓它開機。

7653311

7653311

 

3. 影音

樹莓可以做影音多媒體中心,透過 HDMI 接電視,有線網路透過分享器或路由器連上網際網路,就能夠欣賞網路影片 (例如: youtube,PPS… )。

也可以欣賞外接硬碟或大拇哥,記憶卡上的影片檔,不過這時你必須擴充一個 USB HUB,因為外接硬碟需要較多的電,所以一定要選擇有外部供電且有電源開關的 USB HUB。當然 USB HUB 的 USB 孔會供應 5V 的電,那樹莓的電當然透過 micro USB 線由 USB HUB 來,這樣連樹莓的開關都一併提供了。

有了這樣的 USB HUB 可接很多 USB 裝置,但是總供應電量由 USB HUB 來,如果有超過它能提供的電力,還是會有使用上的問題。
使用 USB HUB 插上 Micro USB 線(供電給樹莓),外接硬碟,Wifi dongle,這樣就可以做一個無線影音中心,也可以做一個影音中心兼無線分享器 (這時必須接上有線網路,Wifi dongle 作分享裝置)

DSCN1771

DSCN1784

4. 工程用

當需要使用更多的 USB 裝置時,同時不會讓樹莓產生電力不足,就需要有一個足夠且穩定的電源。在這裡介紹一個樹莓的工程用電源器。它將樹莓需要的電,不論來自是 micro USB 或 USB port 都納入管理。它有樹莓專屬電源提供 5.25V,另外還提供了 USB Host 的 5V 電,並且內建 7 ports USB HUB,亦提供 12V 的外部電源及電池,亦可使用車上電池當外部電源。在一些電力要求高的裝置更能表現出它的優點。

IMAG0555

樹莓,工程用電源器及一個以上的外接硬碟,就能做一個樹莓的 NAS,它不僅體積小,能源消耗低,功能專業,它的優點不僅是設定或管理都非常輕鬆上手。

樹莓,工程用電源器,一個有線網卡及一個無線網卡就能做一個樹莓的網路路由器它整合網際網路及內部有線,內部無線三部份網路介面,並且還有防火牆功能,讓你的網路能夠更安全。需要讓無線分享點能夠傳遞的更遠當然要用收發強效型的網卡。

IMAG0506

IMAG0509
5. 行動

有了工程用電源器就能使用電池座,一般鹼性電池是 1.5V,串接 8 顆能達到 12V,充電電池是 1.2V,串接 8 顆能達到 9.6V。一般AA鹼性電池約可使用 2~2.5 小時,AA充電電池以 2450mah 來使用約 2~2.5 小時。官網也有很多人討論及介紹用電池座給樹莓使用,但是都只能玩票性質,根本無法提供穩定的電。所以我才介紹使用工程用電源器在外加串接 8 顆AA電池,這是目前最實用的樹莓行動方案。

IMAG0554

 

樹莓 Pi

300px-RaspberryPi

Raspberry Pi很小,只有一般信用卡的尺寸。

能夠執行標準 Linux 版本(Raspdian, Soft-float Debian,Arch Linux,RISC OS…等等)

板子上印了樹莓 (raspberry) 的水果圖案。

50px-Raspberry_Pi_Logo

背面有SD記憶卡槽。

下邊有HDMI插座。上邊有一般的3.5 mm耳機插座,及Composite RCA(AV端子,通常是黃色的RCA端子),還有GPIO排針。

右邊是以太網路RJ45埠,及兩個USB埠。

左邊那小小的USB Micro-B插座,電力由此進入,它標準是5.25V 2A。

規格表

Raspberry Pi model A Raspberry Pi model B
Chip Broadcom BCM2835 SoC full HD multimedia applications processor Broadcom BCM2835 SoC full HD multimedia applications processor
CPU 700 MHz Low Power ARM1176JZ-F Applications Processor 700 MHz Low Power ARM1176JZ-F Applications Processor
GPU Dual Core VideoCore IV®Multimedia Co-Processor Dual Core VideoCore IV®Multimedia Co-Processor
Memory 256MB SDRAM 512MB SDRAM
Ethernet None onboard 10/100 Ethernet RJ45 jack
USB 2.0 Single USB Connector Dual USB Connector
Video Output HDMI (rev 1.3 & 1.4) Composite RCA(PAL and NTSC) HDMI (rev 1.3 & 1.4) Composite RCA(PAL and NTSC)
Audio Output 3.5mm jack, HDMI 3.5mm jack, HDMI
Onboard Storage SD, MMC, SDIO card slot SD, MMC, SDIO card slot
Operating System Linux Linux
Dimensions 8.6cm x 5.4cm x 1.5cm 8.6cm x 5.4cm x 1.7cm

樹莓派在郊外

很多人非常喜歡去郊外及露營,到了野外沒地方可提供電力,就算攜帶行動電源總還有限。樹莓派不僅僅是便宜的小電腦,又輕巧攜帶方便,綠環保。要使用它僅需用 USB 充電線即可以。所以到了野外如果可以邊燒水或煮食物時邊可以提供電力,這樣不僅擁有充分電力還可以使用像樹莓派這樣的小電腦。

biolite-stove

在這裡介紹一個小型爐具,它攜帶時僅一個水壺的大小,
21209044390587_822

使用時附上熱能轉電能的設備(如下圖橘色的東西)。它提供 5V 輸出的 USB 充電座,它有一根銅棒伸入爐具中傳導熱能到轉換器中,將熱能轉成電能。而使用方法很簡單,只要在野外找一些樹枝、樹葉甚至任何可以燃燒的東西,放進爐具裡面燃燒,這個裝置就能夠將燃燒的熱能轉化為電力,然後透過 USB 插槽輸出,任何裝置只要能夠連接 USB,就可以利用它來充電,而且電力和電腦的 USB 插槽的電力沒多大分別。

camp_overview_detail_img_1
stovegs-wf

樹莓派需要 5V 的電力,正好可以在這樣的環境中使用。所以下回去野外攜帶這樣的設備就可以隨心所欲的用了。

raspberry_pi_campstove-590x330

其實充電只是它的一個功能,它主要的是作為燃燒的工具,甚至還可以用來當小型爐具,將一些器皿碗盤放在上面,就可以輕鬆燒水或烹煮,這樣去露營就不用再買木炭或帶什麼太陽能充電板,連額外的電池也可以省下囉!

camp_overview_img_2-942x648
biolite3

這裡提供官方介紹影片………