Raspberry Pi

40) Proudový odběr Raspberry Pi (model B)

Jednoduchý pokus, který ukazuje skutečnou proudovou spotřebu RasPi v různých fázích běhu systému.

Pokus jsem prováděl se dvěma raspíčky - obě jsou varianty "B" (2xUSB; 1xLAN).
Jedno z nich je starší (revize 1) s 256MB paměti (na první pohled se pozná tak, že nemá 2 montážní otvory).
Druhé RasPi je novější (revize 2) s 512MB paměti (se dvěma otvory pro šroubky).

Veškeré nastavení systému bylo pro obě RasPi stejné, protože jsem měření prováděl pouze s jednou paměťovou kartou se systémem Raspbian (verze z 25.5.2013), kterou jsem mezi nimi přendaval.

Napájení RasPi jsem prováděl přes GPIO konektor (piny 2 a 6). Jak je vidět z vnitřního schématu, je tento způsob napájení možný.
Vyřadí se však z činnosti vstupní pojistka 1,1A (na schématu jsem jí zakroužkoval).
Proto je vhodné při napájení přes GPIO konektor na tento nový přívod nějakou pojistku zařadit.

Originální schémata vnitřního zapojení RasPi jsou ke stažení zde:

Starší verze:  http://www.raspberrypi.org/wp-content/uploads/2012/04/Raspberry-Pi-Schematics-R1.0.pdf
Novější verze: http://www.raspberrypi.org/wp-content/uploads/2012/10/Raspberry-Pi-R2.0-Schematics-Issue2.2_027.pdf

Při práci s RasPi mám běžně nastavenou frekvenci 900MHz ("Medium"), proto jsem i testy prováděl s touto frekvencí.
Na závěr jsem tu frekvenci snížil na defaultních 700MHz a provedl jsem ještě jedno měření, abych určil vliv frekvence na spotřebu.

Při každém měření jsem prováděl tyto operace ve stejných časových rozestupech:

 1) v čase 0:00 jsem spustil na multimetru (FLUKE 8843A) záznam měření proudu

 2) po 15 sekundách od spuštění záznamu jsem připnul napájecí napětí do RasPi

 3) do 1min 30sek jsem nechal RasPi nastartovat a pak jsem se k němu připojil po síti z druhého počítače (přes VNC Viewer)

 4) když se objevila pracovní plocha, hned jsem na ní spustil terminál

 5) dvě minuty od začátku záznamu měření jsem v terminálu spustil program na přehrávání videa (mplayer),
      který zatížil procesor na 100%

 6) po další půl minutě jsem přehrávání videa zastavil a připravil jsem RasPi k ukončení 
       (zobrazená nabídka "Shutdown / Reboot / Logout / Cancel ")

 7) tři minuty po startu měření jsem v této nabídce kliknul na "Shutdown"

 8) po 3 minutách a 45 sekundách jsem zastavil záznam naměřených hodnot proudu.

Tento postup jsem provedl nejdříve se starším RasPi (rev.1), potom s novějším RasPi (rev.2).
Dále jsem k tomu novějšímu RasPi přidal do jednoho USB portu WiFi adaptér TP-LINK (TL-WN321G) a druhého nějaký FlashDisk.
Při třetím měření jsem opět použil RasPi rev.2 bez připojených USB periférií, ale se sníženou frekvenci procesoru na 700MHz.

Po několika dnech jsem stejný pokus provedl ještě s konkurenčním minipočítačem BeagleBone Black.

Z naměřených hodnot jsem pak vytvořil graf:

Závěr:

Obě raspíčka (rev.1 i rev.2) mají velice podobnou spotřebu proudu, která během pokusu chvilkově dosáhla až k 550mA.

Ve schématu a v základní příručce k RasPi je uvedeno, že zdroj musí být schopen dodat minimálně 700mA.
Toto doporučení ale platí  pouze pro samotné RasPi bez periférií.
Jak je vidět v grafu, při použití jednoho WiFi adaptéru a jednoho USB FlashDisku byl ten proud 700mA už překročen.
Na různých diskusních fórech  je doporučován zdroj alespoň 1A.

Jestli bude napájení připojováno do mikro USB konektoru, nemá silnější zdroj význam, protože pokud by RasPi odebíralo více než 1,1A, odpojila by tento zdroj vstupní pojistka.
Pokud se ale bude napájet RasPi přes GPIO, je silnější zdroj vhodnější, protože z je něj zároveň možné napájet i další obvody, které budou ke GPIO připojené (expandéry, optočleny, čidla ...). 

Po ukončení systému se RasPi přepne do "úsporného režimu", ve kterém odebírá proud asi 110mA.
Při pokusu byl tento proud stejný i v případě, že byl do USB připojen WiFi adaptér a FlashDisk. Pravděpodobně jsou tato zařízení schopna odpojit své napájení. Jiné USB periférie to nemusí umět, takže proud v úsporném režimu by mohl být větší.
Novější RasPi (rev.2) je možné z tohoto stavu opět nastartovat krátkým spojením resetovacích pinů.

Změna frekvence má minimální vliv na spotřebu proudu. Při porovnání zelené a žluté čáry v grafu je vidět, že při velkém zatížení  odebírá pomalejší procesor o trochu méně proudu (asi o 10 až 20mA). Při malém zatížení je ale rozdíl téměř nulový.

I když je RasPi prezentováno jako počítač s malým odběrem proudu, není možné ho kvůli spotřebě dlouhodobě provozovat na baterie.

Minipočítač BeagleBone Black (BBB) má asi o 100mA nižší spotřebu, než RasPi. Z grafu je vidět, že jeho operační systém "Ångström" nabíhá o něco delší dobu, než Raspbian. Po kliknutí na tlačítko "Shutdown" se ale ukončí mnohem dříve.
Protože je napájení BBB řešeno trochu jinak než u RasPi (obvodem TPS65217C), klesne po ukončení systému odběr na 0mA.
Z tohoto stavu se BBB probouzí k další činnosti pomocí mikrotlačítka POWER, které se nachází přímo na desce.

Doplnění 31.7.2013:

Byl proveden stejný pokus s minipočítačem BeagleBone Black a průběh proudové spotřeby byl zaznamenán do grafu společně s odběrem RasPi