8 cách để tiết kiệm năng lượng trong các dự án Raspberry Pi của bạn

Mặc dù Raspberry Pi là một máy tính rất tiết kiệm điện, nhưng có những trường hợp cụ thể mà bạn có thể muốn giảm mức tiêu thụ điện xuống thấp hơn nữa. Một trong số đó là nếu bạn đang sử dụng sạc dự phòng hoặc nguồn điện liên tục (UPS) để cung cấp điện cho Raspberry Pi của mình. Giảm mức tiêu thụ điện năng cũng có thể hữu ích nếu bạn đang chạy một dự án luôn hoạt động và bạn cần giữ cho hóa đơn năng lượng của mình ở mức thấp nhất có thể.

Hiểu mức tiêu thụ năng lượng của Raspberry Pi

Nhờ kiến ​​trúc dựa trên ARM, Raspberry Pi là một thiết bị tiêu thụ điện năng rất thấp. Raspberry Pi 4 sử dụng 2,7W khi không hoạt động, theo thử nghiệm của Jeff Geerling. Để so sánh, máy tính x86 hiệu quả nhất sẽ tiêu thụ từ 10W đến 25W, nhiều hơn đáng kể so với những gì Raspberry Pi sử dụng khi hoạt động dưới 400% tải CPU, 6,4W.

Tất cả những điều này giúp chứng minh rằng Raspberry Pi không gây ảnh hưởng đáng kể đến hóa đơn năng lượng của bạn, ít nhất là so với các tiện ích và thiết bị khác của bạn. Vì vậy, việc giảm thêm mức tiêu thụ điện năng trên Raspberry Pi có thể gây lãng phí thời gian và công sức nếu dự án của bạn không yêu cầu.

Tuy nhiên, nếu hiệu quả năng lượng là rất quan trọng đối với dự án của bạn, cho đến miliwatt cuối cùng, thì các mẹo được mô tả dưới đây sẽ hữu ích cho bạn.

1. Chạy cài đặt Headless

Thiết lập không đầu là một cách phổ biến để chạy Raspberry Pi và nó liên quan đến việc sử dụng Pi mà không cần kết nối bàn phím, chuột hoặc màn hình. Vì không phải tất cả các dự án đều yêu cầu màn hình hoặc bất kỳ màn hình nào trong số đó, nên thiết lập không đầu là một cách tốt để giảm mức tiêu thụ điện năng cho thiết lập Raspberry Pi của bạn.

Tất cả những gì bạn cần là một máy tính riêng và kết nối internet (thông qua Wi-Fi hoặc Ethernet). Sau khi SSH được bật trên Raspberry Pi của bạn và cả hai máy tính được kết nối với cùng một mạng, bạn đã sẵn sàng để sử dụng. Sau đó, bạn có thể sử dụng thiết bị đầu cuối dòng lệnh hoặc ứng dụng khách SSH chẳng hạn như PuTTY trên máy tính khác của mình để đưa ra các lệnh từ xa cho Pi. VNC là một tùy chọn khác nếu bạn thích làm việc với giao diện người dùng đồ họa (GUI)

2. Gỡ bỏ các thiết bị ngoại vi không cần thiết

Bạn không cần phải chạy Raspberry Pi không đầu mọi lúc. Chỉ cần ngắt kết nối các thiết bị ngoại vi khi không cần thiết sẽ giảm mức tiêu thụ điện năng. Bàn phím, chuột và thiết bị lưu trữ đều tiêu thụ điện năng, ngay cả khi không sử dụng.

Các thiết bị không dây thường sử dụng ít năng lượng hơn một chút so với các thiết bị có dây. Hầu hết chuột và bàn phím USB sử dụng khoảng 0,5 W điện năng mỗi giờ và con số này tăng lên khi chúng được sử dụng. Mặc dù con số này có vẻ không nhiều, nhưng nó có xu hướng tăng lên theo thời gian.

Một lưu ý khác là ổ đĩa cứng (HDD) thường tiêu thụ nhiều điện hơn so với ổ đĩa thể rắn (SSD). Vì vậy, nếu bạn đang cố gắng tiết kiệm càng nhiều điện càng tốt, thay vào đó hãy chọn sử dụng ổ SSD hoặc thẻ SD. SSD cung cấp một số lợi thế khác so với ổ cứng.

3. Vô hiệu hóa cổng USB và HDMI

Mặc dù các cổng không sử dụng tiêu thụ một lượng điện năng nhỏ, nhưng bạn có thể muốn tắt chúng nếu bạn đang cố gắng tiết kiệm nhiều điện năng nhất có thể. Khi tắt USB, bạn cần lưu ý rằng bạn không thể tắt từng cổng một. Tất cả các cổng bị tắt khi bạn tắt USB.

Ngoài ra, tắt bộ điều khiển USB sẽ vô hiệu hóa Ethernet, vì chúng chia sẻ cùng một bus dữ liệu trên Raspberry Pi. Vô hiệu hóa USB sẽ tiết kiệm được khoảng 100mA.

Để tắt USB trên Raspberry Pi 3B+ và các mẫu cũ hơn, hãy nhập lệnh sau trong terminal:

 echo '1-1' |sudo tee /sys/bus/usb/drivers/usb/unbind 

Để kích hoạt lại bộ điều khiển, chỉ cần thay đổi bỏ ràng buộc trong lệnh cuối cùng để trói buộc.

Ngoài ra, bạn nên tắt HDMI nếu đang chạy thiết lập không đầu. Điều này sẽ tiết kiệm được khoảng 25mA, tổng cộng là 125mA. Để tắt HDMI, hãy chạy lệnh sau:

 sudo /opt/vc/bin/tvservice -o 

Để bật lại, tất cả những gì bạn cần làm là thay đổi -o ĐẾN -P trong lệnh cuối cùng.

Tuy nhiên, bạn nên lưu ý rằng nếu làm theo các bước được mô tả ở trên, USB và HDMI sẽ được bật lại khi bạn khởi động lại Raspberry Pi. Tuy nhiên, bạn có thể thêm các lệnh vào rc.local tập tin để chạy chúng khi khởi động. Để tìm hiểu thêm, hãy xem danh sách ba cách để chạy chương trình Raspberry Pi khi khởi động.

4. Ngắt nguồn điện khi không sử dụng

Một lỗi phổ biến là để Raspberry Pi kết nối với nguồn điện khi không sử dụng. Ngay cả khi tắt, Raspberry Pi vẫn tiếp tục tiêu thụ điện năng, trong khoảng từ 0,1W đến 0,15W. Đảm bảo tháo Raspberry Pi khỏi nguồn điện khi không cần thiết.

5. Làm chậm bộ xử lý

Ép xung CPU của Raspberry Pi làm cho nó chạy ở tốc độ xung nhịp chậm hơn nhưng giảm mức tiêu thụ điện năng và có thể hữu ích cho các dự án di động, chạy bằng pin không liên quan đến quá trình xử lý phức tạp. Điều này tuân theo một quy trình tương tự như ép xung Raspberry Pi của bạn.

Chỉ cần điều hướng đến /khởi động thư mục, mở config.txtvà thay đổi tốc độ xung nhịp đặt trước, 1,5 GHz cho Raspberry Pi 4. Để ép xung Raspberry Pi của bạn xuống 1 GHz, bạn sẽ thêm các dòng này vào /boot/config.txt:

 arm_freq=1300
arm_freq_max=900M/code> 

6. Tắt đèn LED trên bo mạch

Raspberry Pi 4 có bốn đèn LED tích hợp: hai đèn bên cạnh tiêu đề GPIO và hai đèn trên cổng Ethernet. Vô hiệu hóa chúng giúp tiết kiệm khoảng 2mA và dễ dàng như chỉnh sửa config.txt tài liệu. Tuy nhiên, các lệnh hơi khác một chút, tùy thuộc vào kiểu máy Raspberry Pi.

Đối với Raspberry Pi 4, chỉ cần chỉnh sửa /boot/config.txt tập tin và thêm các tham số sau:

 
dtparam=pwr_led_trigger=none
dtparam=pwr_led_activelow=off
dtparam=act_led_trigger=none
dtparam=act_led_activelow=off
dtparam=eth_led0=4
dtparam=eth_led1=4 

Đối với Raspberry Pi 3B+, một số dòng cuối cùng để tắt đèn LED Ethernet hơi khác một chút.

 
dtparam=pwr_led_trigger=none
dtparam=pwr_led_activelow=off
dtparam=act_led_trigger=none
dtparam=act_led_activelow=off
dtparam=eth_led0=14
dtparam=eth_led1=14 

7. Tối ưu hóa mã của bạn

Nếu bạn đang chạy các chương trình do chính bạn viết, bạn nên đảm bảo rằng bạn tránh một số hành vi xấu nhất định có thể ảnh hưởng đến mức tiêu thụ điện năng. Bạn nên tiếp tục xử lý ở mức tối thiểu cần thiết nhất để hoàn thành công việc. Hạn chế lặp lại vòng lặp, đơn giản hóa hoạt động càng nhiều càng tốt và ưu tiên chức năng hơn thiết kế trong ứng dụng.

8. Sử dụng Pi Zero hoặc Pico thay thế

Điều này rất có thể sẽ dẫn đến việc giảm đáng kể mức tiêu thụ điện năng. Theo Hackaday, Raspberry Pi Zero 2 W là Raspberry Pi tiết kiệm năng lượng nhất. Nó có khả năng chạy nhanh hơn và hoàn thành nhiều tác vụ hơn trên mỗi watt điện, so với các mẫu Raspberry Pi khác.

Raspberry Pi Pico là một bộ vi điều khiển dựa trên chip RP2040 và nó cung cấp mức tiêu thụ điện năng thấp nhất so với bo mạch Raspberry Pi. Bản demo trình phát media bỏng ngô được mô tả trong bảng dữ liệu Raspberry Pi Pico (VGA, quyền truy cập thẻ SD 4 bit và âm thanh I2S) tiêu thụ khoảng 0,45W điện năng. Nó cũng có hai chế độ tiết kiệm năng lượng giúp giảm mức tiêu thụ điện hơn nữa.

Nếu dự án của bạn không yêu cầu sức mạnh xử lý đáng kể, hãy cân nhắc sử dụng Raspberry Pi Pico hoặc Zero thay vì các mẫu mạnh hơn.

Hạn chế tiêu thụ điện năng trong các dự án Raspberry Pi của bạn

Như đã đề cập, Raspberry Pi đã là một thiết bị rất tiết kiệm điện và bạn không thể làm gì nhiều để giảm thiểu mức tiêu thụ điện hơn nữa. Tuy nhiên, trong các ứng dụng quan trọng về năng lượng, nơi mỗi milliampere đều có giá trị, việc tắt các cổng và giao diện bạn không cần sẽ giúp bạn tiết kiệm năng lượng và duy trì Raspberry Pi của bạn càng lâu càng tốt.

Nếu bạn thực hiện quá nhiều thay đổi hoặc muốn đặt lại Raspberry Pi về cài đặt ban đầu, tất cả những gì bạn phải làm là flash phiên bản mới của Hệ điều hành Raspberry Pi trên thẻ SD.