RapiroボードからPiへの供給電流について

Piを組み込んでいろいろ試していますが、電流不足に起因すると思われる不具合が起きています。具体的にはカメラボードで静止画もしくは動画撮影、数分以上WIFIドングルを繋いでいるなど力仕事を行うとPiがハングします。これらの症状はPi単体に5V2AをマイクロUSBから供給すると発生しません。Piはリビジョン2の中国製、オーバークロックなどを行っておらず、Raspibianの最新を使っています。Rapiroへは12V5Aを繋いでいます。この問題について何か情報はありますか?そもそもRapiroボードとPiを繋ぐ5V入力から供給される電流はどれくらいでしょうか?よろしくお願いいたします。

posted by lacarte on 2014-02-27 15:35

アップデートです。新しいPiを購入して試しましたが、結果的に再現しています。今回はリビジョン2、英国製です。

posted by lacarte on 2014-03-01 08:32

PiからサーボをON/OFFすると確実にハングするので、何とか改善できないか実験しているところです。カメラ搭載したPiに効果があるかわかりませんが、手を入れた内容を紹介します。
1、Pi基板C6(220u)に並列にコンデンサを追加(piの電源安定化をネットで検索)
2、PiのUSB端子の電源ライン強化(piの電源安定化をネットで検索)
3、電池ボックスのGNDとPiのGNDを直結。(これが一番効果あり)
  1、2、3の改造でACアダプタでの動作は安定しましたが、バッテリーはNGです。
4、電気二重層コンデンサ(5.5V1.5F秋月電子で購入)をPiの電源GND間に追加(リスク覚悟で挑戦)

もうしばらくしたら、カメラも載せて実験しようと思います。
実験に使ったPiは、400MHz動作です。(少しでもPiの消費電力を下げようと思って下げてます。)

https://www.google.co.jp/search?q=raspberry+pi+%E9%9B%BB%E6%BA%90+%E4%B8%8D%E5%AE%89%E5%AE%9A&oq=raspberry+pi+%E9%9B%BB%E6%BA%90%E3%80%80&aqs=chrome.1.69i57j0l5.15756j0j7&sourceid=chrome&espv=210&es_sm=122&ie=UTF-8

USBドングル、HDMIの、組み合わせでによってはまだ不安定です。

posted by oga on 2014-03-01 15:32

情報ありがとうございます。以前5V1Aのアダプタ+Piを使っていた際にこの問題が起き、いろいろ調べていました。ハードにあまり詳しくないため実際に配線を追加するのはやはり怖いので公式情報を待ちたいです。ただ、2番の電源強化に関してはリビジョン2(ヒューズ、およびファームウェアに設定されていたしきい値がなくなったので)に関して供給が十分であれば対応していることになると思います。また、実際にRapiroでは×、5V2Aでは○という現象からも原因は供給不足ではないかと考えています。公式情報が出るまでに周波数を下げて試してみるかもしれませんが、カメラなどで増える電流には焼け石に水なような気がします。。

posted by lacarte on 2014-03-01 21:28

Rapiro基板のGNDが細い気がしてます。基板を外すと戻すのが大変なので、実物はまだ確認してませんが。
供給能力が十分あっても、通り道が細く抵抗が高いと、瞬間的に電流が増えたとき影響が出ると思います。

posted by oga on 2014-03-01 22:27

確かにogaさんが試された中で3番が一番効くということはその可能性もありますね。いまパイ単体で画像、音声関連の機能を実装していますので、それが一段落したらジャンパーでGND連結を試してみたいと思います。

posted by lacarte on 2014-03-01 23:11

ベタアースの可能性もありますが、いずれにしても何らかの影響があると思ってます。
補足ですが、追加の配線はGNDの1本です。電池の+側は、降圧していないので、そのまま繋がないように。(自分は、うっかり繋ぎそうになりました。)

周辺を改良するより、Pi専用のレギュレータをバッテリー直結したほうが良いかもしれません。今度実験してみます。

posted by oga on 2014-03-01 23:50

アップデートです。手元に使いやすいジャンパー線がなかったため、別のちょっと乱暴な策を試してみました。RapiroとPiを通常通りGPIOの6ピンで繋いだ後、PiにマイクロUSBで5V2Aを別途接続するという形です。逆流防止用のダイオードをかませたほうがいい気がしますが、今のところなくても通常通り動作します。カメラでストリームしながらサーボ動作したりしてもハングする気配はありません。公式見解が出るまで、カメラ使用時に限ってこれで行こうかなと思ってたりします。ちなみに柔らかいマイクロusbであればGPIOの配線穴や電池ボックスの中を経由して外に出せます。

posted by lacarte on 2014-03-02 18:27

少し思い違いがあったようです。lacarte 様のケースはやはりレギュレータの電流不足で、前回提案した内容では根本解決にはならないようです。こちらも、USBのドングルを追加する事で不安定になる事は確認できました。Aruduinoボードに搭載されているレギュレータのスペックを見ると、1.5Aなのですが、12Vを5Vに落とすと、7Vが熱になります。1Aで7W。この熱を考慮に入れると、1.5A(10.5W)限界までは厳しい気がします。感覚的には、Pi(3.5W)+Wifi(2.5W)=6Wがギリギリな感じです。USBドングル2個は厳しいかな。
アダプターの電圧を6〜9Vに下げれば、熱になる量が減るので多少改善するかもしれませんが、電圧を下げると逆に、サーボ側のDCDCには不利な条件になるので微妙なところです。
結論としては、電力を取りたい場合Pi専用に降圧型DCDCを搭載するのが良いかと思います。5V3Aの降圧DCDCを手に入れたので、実験中ですが、12VACアダプターを接続し、1時間以上通電しましたが、以前の様な問題は起きてません。リモートログインた端末が落ちましたが、Piは落ちることがなく再接続できました。サーボのON/OFFでも問題なく良好です。現在、バッテリーに切り替え試験中ですが、サーボON/OFFはNGですが、それ以外は問題なさそうです。

posted by oga on 2014-03-04 21:44

oga様詳細な情報ありがとうございます。なるほどDCDCですね。私のほうは今のところ乱暴策でとりあえず動作していますので、一先ずこのまま公式情報が出ないか期待しています。WIFIはオプショナルとしてもカメラ+Piを想定したパーツですし、試作時に同様の問題が出ていないか気になるところです。逆にいままで試せていなかったサーボ電源のOn/Offについて、別ポストのUI作成時に試してみましたが、RapiroのArduinoコードに電源オフ用のワードを仕込み、他のコマンド同様に叩いて入れたり消したりしていますが、12V5Aのみの状態でもPiがハングしたりはしていません。

posted by lacarte on 2014-03-04 22:19

石渡です。

RAPIRO基板からRasPiへの電源供給は1.5Aのロードロップレギュレータで行っています。
なので、RasPi側にいろいろオプションをつけて、1.5Aを超える電流を消費する場合は、
電源供給が足りなくなると思います。

一応RasPi+カメラモジュール+BT&Wifiドングルでは動作確認しているんですが、
お使いの中国製Wifiドングルの消費電流が多すぎるのですかね。

ちなみに、こちらではBT-Micro3H2X
https://www.planex.co.jp/product/bluetooth/bt-micro3h2x/
を使っています。RasPiとカメラモジュールとBT-Micro3H2Xを
のせて2秒間隔で静止画撮影しながら、
eneloopで45分くらい動いています。

電源がeneloopのときにサーボ電源OFF/ONを使うと瞬間的にRasPiへの電源供給が足りなくなって、
RasPiが落ちます。
ogaさんの仰るように電力を取りたい場合はRasPi用に別電源をつけてもらうのがいいと思いますね。

このあたりは、RasPi基板の電源周りの回路設計の問題のようなので、
各々対策をお願いするしかない感じですね。

サーボのON/OFFでRasPiがハングするのは、
電源の電流供給力に依存するので
lacarteさんの仰るように12V5AのACアダプタなど、
電流供給力のある電源をお使いいただく必要がありますね。
eneloopの限界ということになるので、
Li-po電池をつかうとか、バッテリーボックスの改造が必要になります。

posted by shota.ishiwatari on 2014-03-05 23:38

私が試したのは、WLI-UC-GNM(2.5W)、 GW-USValue-EZ(1.25W)、BT-MICRO4(0.3W)、他ワイヤレスキーボードの組み合わせです。いずれも、ドングル1個は問題がなく、2個は1.25W+0.3Wの組み合わせでもNGでした。やはり、BT-Micro3H2Xでしたか。
サーボのON/OFFについては、ハイサイドスイッチが開く時間をCRで調整できれば、改善すると思うのですが、パターンカットが必要なので、保守基板を手に入れてから試そうかと思ってます。

posted by oga on 2014-03-06 00:09

石渡さん情報ありがとうございます。若干腑に落ちないのは私の環境ではWIFIドングルなし(有線LAN接続)の「12V5A→Rapiro→Pi+カメラ」という状態でカメラで静止画一枚撮影をしてもたまに落ちることがあり、動画やタイムラプスをさせると確実に落ちます。この際のPi本体を中国製と英国製で入れ替えても改善しなかったということです。もしかしたらカメラの個体差ということで仕方ないかもしれません。しばらくはカメラ使用時に別途電源ということで行きたいと思います。

posted by lacarte on 2014-03-06 08:46

大雑把ですが、LDOの表面温度測定してみました。12V5A→Rapiro→Pi+カメラ+USBドングルで、85℃ぐらいでした。(結構熱いです。何か処理が入ると恐らくもっと上がります。)RthJC=8、ジャンクション温度150℃で単純計算すると、消費電流1.1A以下となります(実際にはもっと下)。バッテリーにすると、電圧6.5Vで、温度も52℃まで下がりました。DCDCを追加しなくても、入力電圧を下げれば、もう少しPiに電流供給できると思います。手元に、ちょうど良いACアダプターがないので、残念ながら確認できません。

posted by oga on 2014-03-07 23:44

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