۰
    هیچ محصولی در سبد خرید وجود ندارد.

    • تغذیه رزبریپای با کابل لن

    • ۹۵ بازدید

    سیستم‌های مبتنی بر Raspberry Pi برای کار با پتانسیل کامل به اتصال به اینترنت نیاز دارند، این امر به ویژه برای برنامه‌هایی مانند اینترنت اشیا، پردازش تصویر، سنجش از راه دور و سایر برنامه‌های مبتنی بر ابر صادق است. مورد زیر را در نظر بگیرید: شما به داده های سنسور رطوبت در یک مزرعه کشاورزی در فاصله 200 متری از واحد کنترل خود نیاز دارید، اما دسترسی به اینترنت یا پریز برق در مزرعه وجود ندارد. به دلیل عدم وجود پریز برق در آن مناطق دورافتاده، استقرار در مسافت های طولانی اکنون با مشکل مواجه شده است.

    آیا میتوانیم از یک کابل LAN استفاده کنیم تا هم پاور و هم داده را به رزبری پای خود ارائه کنیم؟ این سناریو که در آن اینترنت و برق هر دو از طریق یک سیم LAN تحویل داده می شوند به عنوان Power Over Ethernet شناخته می شود و در این آموزش دقیقاً یاد خواهیم گرفت که PoE چیست و نحوه استفاده از PoE با Raspberry Pi چگونه است. با استفاده از Perf Board، ما امروز پیوست سخت افزاری POE (HAT) خود را برای Raspberry Pi و یک POE Injector می سازیم. پس بیایید شروع کنیم!

    اجزای مورد نیاز

    • سوکت RJ45 (سوکت اترنت)
    • جک DC
    • پرف برد
    • ماژول بوک کنورتور 2596
    • فن DC برای Pi
    • جک USB
    • Standoff برای pi
    • کابل USB برای تغذیه pi

    PoE چیست و چه کاربردی دارد؟

    PoE یا P ower O ver E thernet یک فناوری است که به شما امکان می دهد برق و داده ها را در مسافت طولانی با استفاده از کابل اترنت منتقل کنید.

    از نظر اتصال به اینترنت، اتصالات بی سیم مانند Wifi، WLAN، WiMaX و شبکه های تلفن همراه این روزها رایج تر شده اند، با این حال شبکه های سیمی ارتباط خود را حفظ می کنند زیرا سرعت انتقال داده با شبکه های بی سیم قابل مقایسه نیست. در نتیجه، ما همچنان معتقدیم که شبکه های مبتنی بر LAN سیمی ارزش خاص خود را دارند و بنابراین معمولاً انتخاب می شوند.

    Power over Ethernet (PoE) مخفف عبارت power over Ethernet است. این تکنیک امکان ارسال داده و برق را از طریق یک اتصال اترنت CAT5e می دهد. این فناوری در تلفن های IP، دوربین های امنیتی و نقاط دسترسی بی سیم استفاده می شود.

    از آنجایی که اتصالات اترنت به عنوان بهترین روش سریع و قابل اعتماد برای انتقال داده در نظر گرفته می شود، یک چیز وجود داشت که هنوز در پشت زمینه آن وجود داشت: انتقال برق. زیرا همه ابزارهای تکنولوژیکی برای کار کردن نیاز به برق دارند. در جدول زیر می توانید استانداردهای مختلف ظرفیت PoE Power را که تا به امروز دنبال می شوند، مشاهده کنید.

    پسوند IEEEنوعظرفیت توان
    IEEE802.3afنوع 115.4 وات
    IEEE802.3at/PoE+نوع 230.8 وات
    IEEE802.3bt/UPoEنوع 360 وات
    IEEE802.3btنوع 490 وات

    مزایای POE

    • می توانید با استفاده از PoE برای نصب خطوط برق جدید در زمان و هزینه خود صرفه جویی کنید.
    • کابل های شبکه برای نصب نیازی به خدمات برقکار دارای مجوز ندارند و ممکن است تقریباً در هر مکانی قرار گیرند.
    • نصب PoE نیز بسیار ارزان تر از سیم کشی معمولی است.
    • PoE به شما امکان می دهد دستگاه ها را در مناطق ناخوشایند یا دور که نصب برق دشوار است نصب کنید.
    • علاوه بر این، PoE ممکن است به راحتی منتقل و قطع شود. این شبیه به plug-and-play است، از این نظر که لازم نیست کل شبکه را برای جابجایی آن از بین ببرید.
    • اگر می خواهید نقاط دسترسی بی سیم یا Pi را با دوربین ها مستقر کنید، PoE ایده آل است.

    انواع برق از طریق اترنت

    به طور کلی، دو نوع PoE وجود دارد ، یکی Active و دیگری Passive.

    PoE فعال

    به بیان ساده، Active PoE هر نوع PoE است که ولتاژ مناسب بین سوئیچ و دستگاه PoE را تنظیم می کند. در حالی که Passive PoE مذاکره نمی کند، بنابراین همیشه یک ولتاژ تنظیم شده از جریان الکتریکی را در سراسر خط اترنت ارسال می کند، صرف نظر از دستگاهی که به آن می رود.

    PoE غیر فعال

    اغلب به عنوان غیرفعال Power Over Ethernet شناخته می شود، یک PoE غیر استاندارد است. همچنین می تواند برق را از طریق کابل های اترنت بدون نیاز به هیچ نوع مذاکره یا تماسی تامین کند. هیچ استاندارد IEEE برای سوئیچ PoE غیرفعال وجود ندارد.

    بنابراین، به منظور آسان‌تر کردن کارها، سعی می‌کنیم یک POE غیرفعال برای Raspberry Pi خود بسازیم. اما قبل از ادامه، بیایید مصرف انرژی Raspberry Pi را ببینیم تا بدانیم چه مقدار انرژی باید از طریق کابل اترنت منتقل شود.

    مصرف برق رسپبری پای

    از آنجایی که محاسبه و تخمین توان مصرفی برای پروژه یک کار ضروری برای یک مهندس است، باید میزان مصرف برق بیکار یک Raspberry Pi را بدانیم. من برخی از رایج ترین موارد مورد استفاده را در اینجا فهرست کرده ام:

    قطعهمصرف برق (روی 5 ولت)
    Raspberry Pi zero 2W  HDMI خاموش، LED خاموش100 میلی آمپر (0.6 وات)
    HDMI خاموش، LED خاموش، وای فای داخلی روشن است120 میلی آمپر (0.7 وات)
    Raspberry Pi صفر  HDMI خاموش، LED خاموش، Wifi روشن120 میلی آمپر (0.7 وات)
    Raspberry Pi 2 B  بیکار220 میلی آمپر (1.1 وات)
    Ab -n 100 -c 10 (غیر کش)450 میلی آمپر (تقریباً 2.3 وات)
    400٪ بار CPU400 میلی آمپر (تقریباً 2.1 وات)
    Raspberry Pi 3 B  بیکار260 میلی آمپر (1.4 وات)
    Ab -n 100 -c 10 (غیر کش)480 میلی آمپر (2.4 وات)
    400٪ بار CPU730 میلی آمپر (3.7 وات)
    Raspberry Pi 3 B+  بیکار350 میلی آمپر (1.9 وات)
    Ab -n 100 -c 10 (نقد نشده)950 میلی آمپر (5.0 وات)
    بار CPU 400٪980 میلی آمپر (5.0 وات)
    Raspberry Pi 4 B  بیکار540 میلی آمپر (2.7 وات)
    Ab -n 100 -c 10 (غیر کش)1010 میلی آمپر (5.1 وات)
    بار CPU 400٪1280 میلی آمپر (6.4 وات)

    توجه

     ما توان مصرفی ماوس و کیبورد یا هر وسیله جانبی دیگری را در نظر نگرفته‌ایم، زیرا آنها برق مصرفی را بر اساس آن مصرف می‌کنند و می‌توان به توان ذکر شده در بالا اضافه کرد.

    پین اوت کابل اترنت

    از آنجایی که ما با کابل های LAN برای PoE کار می کنیم، مهم است که در مورد عملکردهای جفت سیم های مختلفی که در داخل کابل اترنت پیدا می کنیم، بدانیم. تصویر زیر پایه کابل اترنت را نشان می دهد که در حال حاضر در بازار موجود است.

    سوئیچ‌های PoE ممکن است به سه روش برق را ارائه دهند: PoE Mode A ، PoE Mode B ، و PoE 4 جفتی . توان و داده ها به طور همزمان از طریق پایه های 1، 2، 3 و 6 در حالت PoE A منتقل می شوند. نیرو به پایه های 4، 5، 7 و 8 در حالت PoE B پمپ می شود. علاوه بر این، PoE 4 جفتی توان را بین همه توزیع می کند. 8 پین به طور همزمان. PoE Mode A، PoE Mode B و PoE 4-pair همگی توسط سوئیچ های فعال PoE پشتیبانی می شوند، اما سوئیچ های PoE غیرفعال فقط از PoE Mode B پشتیبانی می کنند.

    ما در حال ساخت PoE ModeB برای Raspberry Pi 3B+ خود هستیم، تصویر زیر پین‌های PoE را در Raspberry Pi نشان می‌دهد .

    ساخت POE Injector برای Raspberry Pi

    یک انژکتور PoE، به ویژه، ممکن است برای اتصال یک سوئیچ شبکه به یک نقطه دسترسی بی سیم، تلفن IP، دوربین شبکه، یا هر دستگاه دیگر IEEE 802.3af/at-powered (PD) استفاده شود. یک دستگاه شبکه دارای قابلیت PoE با یک انژکتور PoE به یک پورت سوئیچ LAN غیر PoE متصل می شود.

    اصولاً انژکتور PoE دارای 2 ورودی است که یکی برای برق DC و دیگری پورت اترنت است. ما انژکتور PoE غیرفعال خود را خواهیم ساخت که با استفاده از یک آداپتور برق 12 ولت، اختلاف پتانسیل 12 ولت DC را در کابل LAN تزریق یا اضافه می کند. حالا بیایید در مورد اتصالات صحبت کنیم.

    از آنجایی که اتصالات ساده هستند، باید تعیین کنیم که کدام جفت سیم برای انتقال برق در دسترس است و کدام جفت مسئول داده است. 

    در اینجا در تصویر بالا مشاهده می کنید که جفت 4-5 و جفت 7-8 وظیفه انتقال نیرو را بر عهده دارند و 1-2 و 3-6 باقیمانده برای انتقال اطلاعات هستند. خب حالا بیایید به مدار نگاه کنیم، ما برای ساختن انژکتور PoE خود استفاده کرده ایم.

    ما از پایه 4 و 5 برای انتقال برق و پایه 7 و 8 به عنوان زمین استفاده کرده ایم. پین های باقی مانده برای انتقال داده ها استفاده می شوند. من به از دو کانکتور اترنت و یک جک DC برای ساختن حداقل انژکتور PoE خود روی PCB صفر استفاده کرده ام. در زیر می توانید تابلوی تکمیل شده را مشاهده کنید.

    چرا PoE روی 12 ولت یا بیشتر کار می کند؟

    اکنون همه ما می دانیم که Pi شما فقط به 5 ولت برای روشن شدن نیاز دارد، اما چرا ما 12 ولت را از طریق کابل اترنت ارائه می کنیم؟ پاسخ از دست دادن توان و نیاز جریان کم است. هنگامی که در حال ارسال برق از طریق سیم برای مسافت طولانی هستیم، افت برق و در نتیجه افت ولتاژ در کابل ایجاد می شود. از این رو با وجود ارائه 12 ولت در تزریق، بر اساس طول کابل، تنها حدود 10-11 ولت در سمت گیرنده دریافت خواهیم کرد.

    دلیل دیگر این است که ما باید جریان این کابل های LAN را تا حد امکان به حداقل برسانیم. طبق قانون اهم، هر چه ولتاژ بیشتر باشد جریان برای همان سطح توان کمتر خواهد بود. بنابراین PoE همیشه روی ولتاژ بالاتر کار می کند، استانداردهای PoE خاصی وجود دارد که حتی تا 57 ولت هم کار می کنند.

    ساخت اسپلیتر POE برای Raspberry Pi

    دو درگاه ورودی و یک پورت خروجی در این گجت وجود دارد. ورودی یک اتصال اترنت PoE را می پذیرد، در حالی که پورت های خروجی برق استاندارد اترنت و DC را تامین می کنند. در سمت ورودی، PoE Ethernet وجود دارد.

    در خروجی، ما یک کانکتور اترنت استاندارد و همچنین یک منبع تغذیه DC داریم. نقش یک تقسیم کننده PoE جدا کردن اتصال اترنت PoE به اترنت استاندارد و منبع تغذیه DC قابل استفاده است که نقطه مقابل یک انژکتور PoE است. اکنون نمودار مدار جداکننده POE را مشاهده خواهیم کرد.

    مدار بسیار ساده است، فقط باید از پایه PoE روی Raspberry pi استفاده کنیم تا 12 ولت را از کابل اترنت بدست آوریم. سپس این 12 ولت در اختیار یک مبدل باک LM2596 قرار می گیرد تا آن را به 5 ولت کاهش دهد و سپس به خود Raspberry Pi ارائه می شود. ما همچنین از این 12 ولت برای تغذیه یک فن استفاده کرده ایم که رزبری پای را در حین کار خنک می کند. ممکن است Pi با PoE داغ شود و برای عملکرد ایمن به یک فن خنک کننده نیاز دارد. ما از دلایل این افزایش جزئی دما آگاه نیستیم.

    درست مانند تزریق PoE، همانطور که در زیر می بینید، کلاه PoE را نیز روی PCB زیرو ساخته ایم.

    بردها وقتی در بالای Raspberry pi نصب می شوند چیزی شبیه به این هستند.

    هنگامی که انژکتور PoE و کلاه PoE آماده شدند، می توانید مستقیماً آنها را روشن کنید، Raspberry Pi خود را بوت کنید و اتصال اینترنت خود را بررسی کنید.