Raspberry Media Center – Teil 16: Stromversorgung

StrommessungIn diesem Artikel geht es mal wieder um Hardware – und zwar um die Stromversorgung eines Raspberry Pi 2 und seiner Peripherie. Dass sich nicht beliebig stromhungrige Geräte an die vier USB-Ports eines RasPi anhängen lassen, das ist klar. Aber wie schaut es konkret für eine Media-Center-Konfiguration aus?

Um halbwegs Klarheit zu bekommen, wie viel Strom einzelne Geräte ziehen, mache ich zuerst ein paar Messungen. Zu diesem Zweck hab ich mir ein einfaches Messgerät für USB-Ports für wenige Euro zugelegt (siehe Bild).

Hier meine Ergebnisse:

Gerät Benötigte Leistung
Raspberry Pi 2 ca. 0,8W bis 1,9W
DVB-T Adapter (AVerMedia Volar Black HD) ca. 1,5W
WLAN Stick (Conrad N150 mini) ca. 0,6W
USB Festplatte (2TB Toshiba Canvio) ca. 0,9W bis 2,1W
Summen (min. – max.) ca. 3,8W bis 6,1W

 

Was lässt sich den Messungen entnehmen?

Zuerst natürlich die sehr positive Erkenntnis, dass sich ein Media Center auf Basis eines Raspberry Pi 2 mit nur 3,8W Leistungsverbrauch im Leerlauf betreiben lässt. Das ist vermutlich weniger, als so mancher Fernseher im Standby verbraucht. Wer auf die externe Festplatte verzichtet, kommt sogar noch unter 3W.

Nehmen wir nur die USB-Geräte ohne den RasPi selbst, so verbrauchen die bei Volllast ca. 4,2W. Bei 5V Spannung ergibt sich daraus ein Strombedarf von ca. 840mA – eher ein bisserl mehr um etwas Reserve zu haben. Wie man im Internet schnell nachgoogeln kann, liefert ein Raspberry Pi 2 (per Standard) allerdings nur 600mA. Ganz so einfach wird es also nicht gehen. Aber es gibt natürlich Lösungen.

1. Am RasPi mehr Strom aus der USB-Schnittstelle locken.

Per Einstellung in der config.txt lässt sich der Raspberry Pi 2 dazu bewegen, an Stelle der 600mA das Doppelte, also 1,2A zu liefern. Immer vorausgesetzt, das Netzteil packt das auch. Ich erkläre kurz anhand von OpenELEC, wie man diese Einstellung vornimmt. Für XBian und OSMC gilt das analog, nur, dass die config.txt in /boot liegt, nicht schreibgeschützt ist, dafür aber mit Rootrechten (sudo) geöffnet werden muss.

Zuerst melden wir uns von einem anderen PC aus per SSH an OpenELEC an:

ssh root@OpenELEC

Das Passwort ist openelec.

Dann heben wir den Schreibschutz der /flash Partition auf und bearbeiten die Datei config.txt mit dem Editor Nano:

mount -o remount,rw /flash
nano /flash/config.txt

Hier fügen wir folgende Zeile ein:

max_usb_current=1

verlassen Nano dann mit Strg-X und bestätigen das Speichern der Datei. Jetzt muss OpenELEC neu gebootet werden mit:

reboot

Nun sollte der Raspberry Pi 2 1200mA für die vier USB-Ports zur Verfügung stellen, was viele Ansprüche vielleicht bereits befriedigt. Im Einzelfall muss es einfach ausprobiert werden. Bei mir klappt das wunderbar mit dem DVB-T Stick, der ohne max_usb_current=1 nicht funktioniert. Aber meine Festplatte tut es leider trotzdem nicht, der benötigte Anlaufstrom scheint so hoch zu sein, dass eine andere Lösung her muss.

2. Einen aktiven USB-Hub verwenden

Aktiver USB-HubEin aktiver USB-Hub löst das Problem, in dem er die USB-Geräte aus einem eigenen Netzteil mit Strom versorgt. Der Hub braucht dabei nicht mal USB 3.0 zu können, da der Raspberry Pi 2 eh nur USB 2.0 spricht. Ein x-beliebiger USB-Hub sollte allerdings auch nicht gewählt werden. Die USB 2.0 Spezifikationen sehen nämlich lediglich 500mA pro USB-Port vor, was für 2,5″ Festplatten eng werden könnte. Darüber hinaus hat es einen gewissen Charme, den RaspPi selbst ebenfalls aus dem USB-Hub mit Strom zu versorgen. Dann lässt sich sogar völlig auf ein eigenes Netzteil für den Raspberry Pi verzichten. Ich empfehle die Konsultation des Embedded Linux Wiki, um geeignete Hubs zu finden. Gute Hinweise geben auch die Kundenrezensionen bei Amazon, wenn Hub-Käufer dort schreiben, dass sie ihren Pi daraus versorgen können.

Die Verbindung des Raspberry Pi mit dem USB-Hub muss dann mit zwei Kabeln erfolgen. Das mit dem Hub mitgelieferte Kabel verbindet einen USB-Ausgang des Raspberry mit dem Dateneingang des Hubs. Das ist die kleinere Buchse (USB 2.0 B). Das zweite Kabel belegt einen der Ausgänge des Hubs und führt zum Stromeingang des Raspberry Pi. Hier laufen keine Daten, die Verbindung dient ausschließlich der Stromversorgung. Dieses Kabel benötigt auf der Hub-Seite einen Standard USB 2.0 A male Stecker und auf der RasPi Seite Micro USB 2.0 B. Solche Kabel werden häufig als Ladekabel für Smartphones verwendet.

Die restlichen Anschlüsse des USB-Hubs werden dann für die stromhungrige Peripherie verwendet. Und die drei frei gewordenen USB-Ports des Raspberry können auch noch verwendet werden. Für Tastatur, Maus oder andere Geräte, die nicht viel Strom ziehen.

Der Vorteil eines Hubs liegt auch darin, dass die räumliche Enge der vier USB-Ports am Raspberry aufgelockert wird. Mehrere USB-Sticks lassen sich am Raspberry Pi kaum anstecken, weil sie sich wegen ihrer Größe gegenseitig im Weg sind. Bei USB-Hubs ist die räumliche Verteilung der Anschlüsse oft etwas großzügiger.

Fazit

Braucht die Peripherie an einem Raspberry Pi 2 mehr Strom, als der Raspberry liefern kann, so kann man zuerst versuchen, per max_usb_current=1 mehr Strom für die USB-Ports zu bekommen. Eine stabile Lösung ist aber auf jeden Fall die Verwendung eines aktiven USB-Hubs. Der kann dann auch gleich den Raspberry selbst mitversorgen.

 


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