quarta-feira, 22 de janeiro de 2014

Consumo de energia do Raspberry Pi parte 1

O consumo de energia é sempre algo a se considerar quando lidamos com projetos que dependem de uma bateria. Algumas medições já foram feitas em torno do Raspberry Pi por algumas pessoas, mas resolvi fazer meus próprios testes focando primeiramente da diminuição do consumo, levando em conta projetos em que você não utilizará display, ethernet ou usb e possa desativá-los.

No post Extensão USB com fonte para Raspberry Pi expliquei brevemente a questão de que no consumo declarado oficialmente de 700mA, já estão computados 100mA por porta usb, portando o consumo medido estará abaixo dos 700mA. O Raspberry Pi utilizado é o Modelo B rev 2.0 CN. Utilizei um multímetro simples para monitorar a tensão e um medidor de corrente separado suportando máximos 999mA.

Os testes foram feitos utilizando o Raspbian em um microsd de 8GB e medições feitas pós boot, sem interface gráfica que é o padrão e em baixo consumo de cpu.

Inicialmente temos um vídeo demonstrando a variação do consumo no boot:






Após boot o consumo permaneceu em cerca de 377mA(1,90W).

Ao fazer underclock na cpu arm para 200Mhz o consumo passou a ser de 374mA(1,88W), diferença de 3mA.

Consumo em underclock
Consumo em underclock

Voltamos a 700Mhz e ao desconectar o cabo de rede o consumo ficou em 326mA(1,64W).

Consumo sem rede
Consumo sem rede

Ao desativar o sistema usb que acaba desativando grande parte do chip LAN pois o mesmo é conectado a USB, o consumo tem uma diminuição significativa para 190mA(0,96W).

echo 0 > /sys/devices/platform/bcm2708_usb/buspower

Consumo sem USB/LAN
Consumo sem USB/LAN

Com ethernet(377mA, 1,90W), desativo o sistema que compõe o output no display(rca e hdmi) com "/opt/vc/bin/tvservice -o" e o consumo permanece em 353mA(1,77W)

Consumo com USB/LAN mas sem display
Consumo com USB/LAN sem display

Desativo o sistema de USB novamente e o consumo cai para 166mA(0,84W).

Menor consumo registrado com a placa ligada
Menor consumo registrado com a placa ligada

No post Botão para iniciar o Raspberry Pi quando desligado expliquei sobre a placa entrar em um estado de baixo consumo de energia quando desligada pelo sistema operacional, acontece que o consumo nesse modo não é tão baixo como eu imaginava, permanece em 110mA(0,56W).


Consumo após shutdown.
Consumo após shutdown.

Para os aventureiros que não necessitem da linha 5V existe ainda a possibilidade de remover o regulador de 3.3V original e utilizar um conversor dc-dc step-down de alta eficiência conectando diretamente na linha 3.3V via gpio. O regulador original gasta muita energia que é transformada em forma de calor.

Vimos que desativando partes não utilizadas da placa podemos ter uma boa redução o consumo. É claro que dependendo do caso é vantagem já adquirir de cara o Modelo A que não contem o chip LAN, esse que é um grande vilão no consumo energético da placa.

18 comentários:

  1. Cheguei a 69mA no modelo A: http://raspberryrobot.wordpress.com/2013/09/30/minimal-model-a-power-consumption-settings/

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    1. Ótima margem! Sem dúvida para certos projetos o Modelo A é bem melhor, ainda não o possuo no entanto, obrigado por compartilhar.

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  2. Desculpa mas sou leigo no assunto, que equipamento com display é esse que você esta usando para medir o consumo em mA ?

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    1. É um amperímetro pequeno, eu comprei ele na deal extreme, existem diversos modelos lá, voltímetros, amperímetros de maior corrente também, esse meu mede até 999mA: http://www.dx.com/pt/p/dc0-999ma-digital-green-light-voltage-monitor-current-meter-black-blue-230915

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  3. Desculpa, também sou leigo, mas a tela da direita não mede o Watts? Como é feito o cálculo para dar, por exemplo, 1,90W?

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    1. Olá, o aparelho da direita esta mendindo a tensão (5.08 volts), enquanto o da esquerda os amperes, no caso dessa medição, eram 375mA ( miliamperes, ou 0,375 amperes ). O calculo para se saber em watts, é a multiplicação dos amperes e tensão, ou seja, 0,375 vezes 5.08 = 1,90W

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  4. Aonde você conectou as pontas de prova na Rasp para medir tensão e corrente ?

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    1. A tensão foi em fios "soltos" antes do conector microusb que liga o rasp, já a corrente é medida por aquele amperimetro que é ligado em série com um dos fios antes do conector microusb.

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  5. ola, vc pode me passar um tutorial para montar e conectar
    o medidor de corrente no RPi 3 ?

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    1. Olá, compre um medidor de corrente USB que é bem mais fácil: Medidor de corrente USB

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  6. Preocupado com o consumo de energia no Pi, em função de desejar colocar vários sensores numa única placa, comprei um medidor USB de corrente e tensão, seguindo a SUA DICA, e coloquei entre a fonte (2,5A) e o Pi (3+) para aferições. Sem adicionar nenhum componente na GPIO, observei: que:
    1) Usando um SD CARD 16GB class 10 ScanDisk Ultra, o LED vermelho do Pi ficou permanentemente acesso, como recomenda a literatura.
    2) Usando um SD CARD 32GB class 10 SamSung Evo+ o LED vermelho do Pi ficou piscando, o que conforme a literatura, indica um problema de alimentação.
    Em ambos os casos a tensão ficou em 5v e 5,1v e sem o medidor de corrente a LED vermelho fica estável com ambos os SD CARDs.
    Já passou por esta experiência ? Saberia dizer como resolver o "problema" ?
    Abrs.

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    1. Olá. Com o mesmo sistema?! Nunca ouvi falar de tal coisa só alterando o cartão.

      Quanto ao medidor, há uma queda de tensão (embora mínima) ao utilizar eles (faz parte do seu funcionamento), mas não deveria ser o suficiente pra isso já que você cita estar com tensão acima de 5v, o led só pisca após baixar de 4,65v, mas não deixa de ser estranho o fato de funcionar com um cartão e outro não. Qual a procedência desse cartão samsung? Sua ideia era para deixar ligado direto ou só aferir?

      Mas realmente nunca vi uma situação parecida. Vou dar uma pesquisada para ver se acho algo parecido, qualquer coisa retorno.

      Sugiro também postar seu caso no grupo de facebook "Raspberry Pi Brasil" para ver se alguém já teve o mesmo problema.

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  7. Obrigado pelo retorno. Comprei o cartao 32GB no infoshopping (RJ Ed.Av. Central). A idéia era deixar ligado para controlar o consumo de corrente no Pi pois pretendo plugar vários sensores no GPIO. Vou comprar um outro medidor para testar. Abrs.

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    1. Na real apesar da sua ideia não é necessário deixar ligado o tempo inteiro (aqui eu deixo por necessidade, por causa dos testes frequentes que fazemos), faça o aferimento utilizando todos os sensores já ligados, se eles estiverem na faixa que pretende pode remover o amperímetro.

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  8. Olá, consegui entender o que estava acontecendo. Com o passar do tempo, o problema tb se repetiu no SD CARD 16GB. Troquei a fonte (era 5V - 2,5A) e o problema foi resolvido. Concluo que o SD CRAD de 32GB consome mais energia do que o de 16GB e assim, o problema da fonte (qual, não sei) se manifestou primeiramente no 16GB.
    Mais um detalhe sútil: usando PUTTY só percebemos o problema de energia olhando para a placa e observamos a luz vermelha piscando, o que não é comum, pois olhamos para a tela. Já, trabalhando com a console via HDMI somos mais facilmente avisados pelo “raio” que parece no topo superior direito da tela. Abs.

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    1. Opa, estranho, mas legal ter resolvido, obrigado pelo feedback!

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  9. + um detalhe, a voltagem sempre se manteve estável entre 5.10 e 5.13

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