Están sucediendo muchas cosas en el mundo de Pi. Justo cuando pensamos que la Fundación Raspberry Pi se tomaría un descanso, anunciaron un nuevo PoE + HAT (hardware adjunto en la parte superior) para Pi B3 + y Pi 4, y tan pronto como se abrieron los pedidos por adelantado, hice mi pedido.
Ahora sé lo que estás pensando, ¿no tenemos ya PoE HAT para Pis que lo admiten? Bueno, si, el Pi PoE HAT se lanzó en 2018, y aunque hubo algunos problemas con él, esos problemas se solucionaron mediante un retiro del mercado y un rediseño menor. Desde entonces, todos hemos usado felizmente esos HAT para proporcionar hasta 2.5 amperios a 5 voltios al Pi, con la advertencia de que los puertos USB están limitados a una corriente combinada de 1.2 amperios.
$ 20 por cualquiera de ellos. Elija sabiamente Llegó la Raspberry Pi 4 y, de repente, la placa en sí puede soportar más de 7 vatios con carga. Combinado con 6 vatios de potencia para uno o dos dispositivos USB hambrientos, hemos superado el presupuesto de potencia nominal de 12,5 vatios. Como resultado, un puñado de usuarios que intentaban usar el Pi 4 con POE tenían problemas de energía al alimentar algo como unidades SSD duales a través de USB. La solución obvia es hacer que el PoE HAT proporcione más potencia, pero el HAT original ya estaba en el límite de 802.3af que PoE podía proporcionar, con una potencia de salida máxima de 12,95 vatios.
La solución que se le ocurrió a la Raspberry Pi Foundation fue producir un nuevo producto, el PoE + HAT, y venderlo junto con el HAT más antiguo por los mismos $ 20. El nombre común de 802.3at es "PoE +", que fue diseñado específicamente para dispositivos de mayor potencia, con un máximo de 30 vatios. El PoE + HAT está clasificado oficialmente para producir 20 vatios de potencia, 5 voltios a 4 amperios. Estas son las estadísticas de salida, por lo que los números de eficiencia no cuentan para su presupuesto de energía, ni tampoco el ventilador incorporado.

Más vatios de los que esperábamos

Las especificaciones oficiales no cuentan la historia completa, como lo demuestra el anuncio inicial que reclamó 5 amperios en lugar de 4. Esa discrepancia me molestó lo suficiente, me comuniqué con el hombre mismo, el CEO (Eben Upton). El jefe de gobierno confirmó:

La especificación es que suministrará 20W, pero ha sido diseñado para 25W para darnos un margen de ingeniería.

Entonces, si desea ser súper conservador y garantizar la vida útil más larga posible, mantenga su consumo de energía en 20 vatios o menos. Probé el HAT hasta el punto en que se rindió, y para no dejar que el gato salga de la bolsa, 25 vatios sigue siendo un poco conservador. Más sobre eso más tarde.

Sabemos que hay mucha energía disponible aquí, pero no es exactamente fácil llegar a ella. Por ejemplo, el Pi 4 puede empujar hasta 1.2 amperios de potencia a través de los puertos USB. A 5 voltios, eso es solo 6 vatios de potencia, ¿dónde está el resto? En teoría, hay una respuesta simple, ya que el HAT devuelve energía a través de los pines GPIO de 5v. Todo lo que tenemos que hacer es puentear esos pines y … Esos pines no sobresalen a través del SOMBRERO en absoluto.
Realmente un trabajo de aficionado, ¡pero funciona! Me hubiera encantado ver una solución oficial para hacer accesibles los pines GPIO con el HAT encendido, y no una solución poco elegante como usar esos extensores de pin hokey que se recomendaron para el PoE HAT original. ¿Estamos frustrados, entonces? No. Verá, hay un buen pin de GPIO de 1/4 de pulgada visible entre el Pi y el HAT. Es el espacio suficiente para una buena conexión antigua envuelta en alambre, junto con algo de soldadura para mayor seguridad.
Bien, ahora tenemos acceso a más de 6 vatios de potencia. Hay dos preguntas obvias: ¿cuánto poder y qué podemos hacer con él? Para matar dos pájaros con una piedra proverbial, agarré una cadena de LED RGB y conecté el suministro de voltaje directamente al riel de 5v. El PoE + HAT tiene una característica maravillosa: agrega un sysnode que le dice exactamente cuánta corriente está proporcionando el HAT. cat / sys / devices / platform / rpi-poe-power-supply @ 0 / power_supply / rpi-poe / current_now
Para probar el HAT, inventé una nueva unidad de medida, el Cyberpunk Neon-Purple Pixel. Usé PoE + HAT para medir la energía consumida por Pi y Pixels, también registré el uso de energía informado por el interruptor PoE y usé un termómetro IR sin contacto para encontrar el punto más caliente en el HAT después de unos minutos de encender el Tira llevada.

He inventado una nueva unidad de consumo de energía: los LED cyberpunk de neón violeta. Aquí tienes 100 CNP. pic.twitter.com/aiNEiwfNDc
– Jonathan Bennett (@jp_bennett) 5 de julio de 2022

Repetí el experimento con el PoE HAT original y puedes revisar mis resultados sin procesar si quieres. Hay un par de advertencias menores, principalmente relacionadas con la medición de temperatura. Mi termómetro de infrarrojos no proporciona los datos enriquecidos que ofrece una cámara de infrarrojos completa. Además, estaba limitado a medir solo un lado de las placas PoE. Creo que los puntos más calientes en el PoE HAT original están en la parte inferior de la placa, mientras que en el nuevo HAT, parecen estar en el lado opuesto al Pi, eso es una victoria en sí misma. Todo eso para decir, mis medidas de temperatura del HAT original son probablemente demasiado bajas.

¿Más problemas de lanzamiento?

Entonces, ¿recuerdas cómo la primera iteración del PoE HAT tuvo algunos problemas? La más importante fue que algunos dispositivos USB podrían activar la protección contra sobrecorriente a niveles mucho más bajos de lo que deberían. Estaba el problema adicional de la tabla se calienta ridículamente a plena carga. Ha habido informes de que la versión PoE + tiene algunas verrugas de lanzamiento similares. Los problemas que se han identificado son: alta temperatura, alto consumo de energía del HAT en reposo, el límite de USB de 1.2 amperios, un perno largo que contacta con el conector de la cámara, un ventilador más ruidoso y un comportamiento extraño al encender el Pi y el HAT. el conector USB C. Pasaré a través de estos uno a la vez. Estas son preocupaciones legítimas y no estoy necesariamente aquí para desacreditarlas, pero las pondré en el contexto de mis propias pruebas. Edición: agradecimiento a Jeff Geerling y Martin Rowan, vinculados arriba y abajo, por su trabajo inicial en la revisión de PoE + HAT.
Primero está la temperatura. El PoE + HAT mide casi 52 ° C en reposo, en su punto de medición más caliente. Eso es bastante cálido y está más caliente que los 44,5 ° C que observé en el PoE HAT original en condiciones similares. Esto parece estar en conflicto con lo que (Eben) tenía que decir sobre las temperaturas:

Gracias al diseño térmico mejorado, debería funcionar a una temperatura más fría (medida en el punto más caliente en una placa sin carcasa) con cualquier carga.

Puedo pensar en una explicación que satisfaga todas las observaciones. El punto más caliente del HAT original está entre el HAT y la propia Pi. Esto se puede observar en el video EEVBlog vinculado anteriormente. Probé con los HAT instalados en el Pis, por lo que es esencialmente imposible obtener una lectura en la parte inferior. Dejando esa explicación a un lado, mis mediciones indicaron que el HAT original se calentó mucho con salidas de potencia más altas, mientras que el PoE + HAT se mantuvo bastante estable. Por encima de los 7 vatios de potencia de salida, el nuevo HAT funcionó más frío según mis mediciones.
El PoE + HAT consume más de 4.9 vatios de potencia para hacer funcionar una Raspberry Pi 4. El HAT original hace lo mismo por tan solo 2.9 vatios. A bajos niveles de potencia, el HAT original es definitivamente más eficiente. La diferencia es que el HAT original funciona con una eficiencia de aproximadamente el 78% sin importar cuánta energía se esté consumiendo, mientras que el nuevo PoE + HAT puede tener una eficiencia de hasta un 88% a niveles de energía más altos. El punto de cruce se encuentra entre 1,5 y 2 amperios de salida. Si le preocupa la eficiencia energética, es posible que desee seguir con el HAT original para reducir el consumo de energía.
Los puertos USB del Pis solo suministran 1,2 amperios. Esto es molesto, pero no es una debilidad del PoE HAT en absoluto. Podemos esperar una futura revisión de Pi que eleve ese límite. Hasta entonces, la solución alternativa de aprovechar la potencia directamente desde el riel de 5v funciona muy bien.
En cuanto al perno largo, dejaré que la respuesta de (Eben) hable por sí misma:

Varias personas han descubierto que el perno toca, pero no daña, el conector de su cámara. Es probable que lo retrocedamos a un perno de 11 mm (10 mm, como se ha sugerido en uno o dos lugares, es definitivamente demasiado corto) en una producción futura.

El ventilador es más ruidoso a toda velocidad, pero más silencioso a su velocidad más baja.. Además, mueve más aire a toda velocidad, 2.4 CFM en comparación con 2.2 del hardware anterior. Con algunos ajustes en las temperaturas de activación del ventilador, el nuevo ventilador puede ser un poco más silencioso en general. Solo una nota, si tiene PoE + HAT y el ventilador no gira en absoluto, probablemente necesite obtener las últimas actualizaciones para el sistema operativo Raspberry Pi, ya que el código de habilitación ha llegado recientemente.
La queja final es que el PoE + HAT no bloquea correctamente la energía de retroalimentación cuando se deja en un Pi alimentado a través del enchufe USB C. Hay un molesto vino en la bobina, y el HAT en realidad alimenta el lado de alto voltaje de su circuito de suministro de energía. Obviamente, este no es un comportamiento ideal. Hubiera sido bueno tener la protección de retroalimentación, pero la documentación oficial aborda esto: “Cuando la Raspberry Pi PoE + HAT está conectada a su Raspberry Pi, su Raspberry Pi solo debe recibir alimentación a través del cable ethernet. No utilice ningún método adicional para alimentar la Raspberry Pi ".

Cuanta potencia

Cyberpunk Purple Pixels Una vez que instalé mi equipo de iluminación cyberpunk, pensé que sería útil encontrar los límites estrictos y ver cuántos píxeles podía alimentar cada HAT. El HAT original encendió 75 de ellos, pero al intentar 76 activó la protección contra sobrecorriente. Eso indica que 2,5 amperios de potencia de salida es el umbral.
Ahora, ¿cuántos píxeles podemos convertir en púrpura cyberpunk con PoE + HAT? Una vez que llegué a 250 píxeles, la resistencia de la tira se convirtió en un factor importante, y aumentar los píxeles controlados no aumentaba realmente la carga. Como resultado, los últimos píxeles tenían un color notablemente diferente. Para continuar con el experimento, cambié a probar en blanco puro, también conocido como los LED individuales rojo, verde y azul se volvieron al 100% de brillo. En esta configuración, pude manejar 140 píxeles. El PoE + Hat informó una corriente máxima de 5,4 amperios, mientras que mi conmutador PoE mostró que el puerto tiraba 30,6 vatios de potencia, con una eficiencia respetable del 87,9%. El límite duro que finalmente alcancé fue de 5,5 amperios en el HAT, momento en el que se apagó el Pi.
Después de unos minutos de conducir el PoE + HAT mucho más allá de su potencia de salida nominal, medí 56,8 ° C en el punto más caliente que pude encontrar. Es una tabla pequeña impresionante y resistente. No me sentiría cómodo corriendo a esos niveles por mucho tiempo o sin supervisión, pero es bueno saber que funciona y que no se liberó ningún humo mágico. Según lo que Eben tenía que decir sobre el dispositivo, 25 vatios de potencia parece ser el número máximo de potencia al que aspirar. Dado que el Pi en sí consumirá al menos 2,5 vatios, esencialmente en reposo, eso deja 22,5 vatios de potencia que potencialmente puede usar para algo inteligente. Y todo esto con solo un cable Ethernet que va al Pi. Entonces, la pregunta es ¿qué se puede hacer con 22,5 vatios? La iluminación LED es la idea que me resultó obvia, pero estoy seguro de que la comunidad de Hackaday seguirá sorprendiéndome con lo que se le ocurra, así que háganos saber qué quiere hacer con PoE + HAT.