スイッチング電源を活用して複数のラズパイを安定して動かす:クラスタ接続の電源関係について

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 どうも、こんにちは。T・K生です。

 今回はラズパイの電圧降下問題が自分なりに解決できたのでラズパイにスイッチング電源を活用して、複数のラズパイを動かすクラスタ接続の際の電源について書きたいと思います。

 スイッチング電源を活用して複数のラズパイに電圧と電流を安定供給する

 ラスベリーパイに関してスイッチング電源を活用して動作させることも可能です。

 3台のラズベリーパイを動かす場合、5V 10Aが出力できるスイッチング電源を活用しますが、電圧降下対策で半固定抵抗で電圧を微調整できる製品を選ぶことが大切です。

 パソコン用のスイッチング電源のように5Vが固定されたものは電圧降下の問題を解決できないのでラズパイの電源には向いていません。

 電圧が調整できるタイプのスイッチング電源の半固定抵抗を調整して供給電圧5.1Vでラズベリーパイに電力を複数、並列接続で供給します。

 スイッチング電源は巨大なノイズ発生源でもあるのでノイズ対策用のクランプコアをラズパイ用の電源ケーブルに巻き、対策も必要になります。

 

 5V 10A のスイッチング電源の場合、3台のラズベリーパイに電力を安定供給でき、5V 20Aのスイッチング電源を活用した場合、6代のラズベリーパイに電力を安定して供給できます。

 ラズベリーパイのクラスタ接続の際に一つ一つのラズベリーパイ本体にACアダプターで電力供給するとコンセントのスペースを消費して管理するのも大変になりますが、スイッチング電源を活用してラズベリーパイの電源の供給源を管理するとコンセントの数が減り、電源系統の配線がすっきりします。

 ラズベリーパイを活用して複数動作させて簡易スパコンやNASサーバーを複数、動かす際はスイッチング電源を活用した方が何かと便利です。

 スイッチング電源は火災や機器破損のリスク管理ができないならば使うべきではない

 ラズベリーパイを複数、安定動作させるために都合がいいスイッチング電源ですが、電子工作初心者には高電圧や大電流を扱うので結構、危険を誘発する場所なのでスイッチング電源の接続はリスクが増えます。

 スイッチング電源は高電圧、大電流を扱うので電源の逆接続によるラズパイ本体の破損もありますし、ショート(短縮)による火災や火花発生(スパーク)などの事故も起きることがあります。

 電源回路で電気の給電で絶対に守らなければいけない逆接続とショートをしないという約束を厳守して、デジタルテスターなどの測定器もきちんと操作できるようになるまでスイッチング電源は手を出さないほうが無難です。

 デジタルテスターを活用して電圧測定や電源の逆接続などの測定をきちんとできるようになるまで電子工作初心者はスイッチング電源を扱わないほうが無難

今回、5V 10Aのスイッチング電源のことを書きましたが、5V 10Aのスイッチング電源という電力に関しても普通の家電に換算すれば何と1000Wの電気機器を動かしているのと同じです。

(スイッチング電源はAC100Vで電力を取り込んでいるので100V×10A=1000Wの電力)

 自作PCで発火がいかに恐ろしいか、を紹介しているブロク記事があるのですが、実際、ラズベリーパイのクラスタ接続でも同じようなトラブルがおきるので要注意です。

 参考リンク:パソコンを組む前に知っておきたい「火災防止策」

 特にNASサーバーをラズパイで設計して、24時間、動作させる場合、スイッチング電源も常時稼働するので電源に関する保守メンテナンスや事故防止も視野にいれないといけません。

 ある程度、スイッチング電源に関して難しいと思うのであれば、ラズベリーパイは単独で5.1V 3AのACアダプターを使用してUSB-TYPE Cでそのまま使った方がいいでしょう。

 5.1V 3Aのラズベリーパイ4向けの専用ACアダプター 電圧降下問題にも対応していて初心者にも扱いやすい。スイッチング電源に関する知識がないならば基本的にそのまま使った方が無難。スイッチング電源は高電圧・大電流を扱うために接続するためのリスクが高くなる

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