SDRラジオドングルに5Vを給電してラズパイの電圧降下を防ぐ実験

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 どうも、こんにちは。T・K生です。

 今回はSDRラジオに5Vを給電してラズパイの電圧降下問題を解決できないか?を確かめる実験をしました。

 RTL-SDR V3本体にDC5Vを給電して動かす

 自分もラズパイ4の電源まわりの実験を繰り返し、様々な電圧降下の原因を調査していますが、ラズパイが電圧降下をおこすと稲妻マークが出て、本来のパフォーマンスが発揮できないトラブルに悩まされます。

 一応、スイッチング電源の電圧微調整の問題を契機に電圧降下から発生するトラブルはかなり解消できてはいるのですが、今回、周辺機器にDC5Vを加えることでラズパイそのものの消費電流を減らして、電圧降下問題を更に良くしようと思いました。

 RTL-SDR V3というソフトウェアラジオのドングルを自分は改造して使っているのですが、今回、USB5Vで動作するSDRラジオドングルにDC5Vを給電してラズベリーパイ本体の消費電流を減らし、より電圧降下を減らすための実験を実行することにしました。

 USB 2.0 5Vの端子を解析して配線を半田づけ

 SDRラジオですが外付けスピーカーのように電源を分離して鳴らすような動作が不可能で、常時、ラズベリーパイ本体とUSBケーブルに接続して動かさないといけません。

 常時、1A近くの電流をラズパイのUSB端子から給電してSDRラジオが動作するとなればラズパイ本体に電圧降下を誘発することは必須でした。

 そこでSDRラジオのUSB端子にDC5Vを加え、ラズパイ本体の消費電流を下げて、パフォーマンスを向上させるようにしたいと考えました。

 USB端子ですがDC5Vが流れるケーブルは赤線を用い、GNDマイナスの端子は黒線を用いています。本体側のプラスマイナスを間違うといけないのでデジタルテスターでケーブルと電圧の関係を調査して配線を間違わないようにします。

  下手をするとUSBで動く周辺機器を逆電圧で破損してしまうこともあるのでプラスとマイナスの接続間違いだけは注意します。

 配線が細かく、半田づけも結構、大変なのでこの種の作業はいちかばちか的な要素もあり、結構、大変なので、自信がない場合はまずは練習用で壊れてもいい予備用の機器を用いてチャレンジするといいでしょう。

 自分もかなり昔にSDRラジオにDC5Vを給電しようと考えて、試作用のケースにDC2.1mmのDCジャックを取り付けていましたが、やっと最近になって加工した端子が生きてきた感じです。

 DC5Vの電源をSDRラジオに加える。ACアダプターでDC5V 3Aを加えて電圧降下を防げるか?を実験してみた。

 今回、DC2.1㎜のDCジャックからスイッチング電源のDC5.3 Vを給電しましたが、その際も電源の逆接続を防ぐためにデジタルテスターで電圧とプラスマイナスを測定して、念には念を入れています。

 SDRラジオの消費電流は1A近くということが判明

 WEBカメラやSDRラジオなどの周辺機器の消費電流は高めです。

 SDRラジオにACアダプターから給電すると1Aほど針が低下。SDRラジオが1A近くの電流を消費していることが分かった。

 特に自分が活用しているSDRラジオのドングルですが、消費電流が高く、何と動作時に1A近くも消費してしまいます。

 スイッチング電源に付属しているアナログ電流計を見るとSDRラジオに直接、SDRラジオを接続した場合は約1A近くの電流が消費されていることが判明。

 ACコンセントから給電したDC5.1VのACアダプターのスイッチをONにしてSDRラジオドングルの電源を加えるとメーターの針が1A近く下がることが確認できました。

 SDRラジオを動かすためにDC5V 3Aの電源を給電している状態。

 常時、1A近くの消費電流を使用する機器をラズパイ本体に刺せば電流不足から電圧降下が発生するのは必須なので4A以上が出せるスイッチング電源がSDRラジオを安定して動かす場合は必要だと分かりました。

 DC3AのACアダプターでは電流不足に陥ってしまいますね。

 DC5V 3AのACアダプターでは消費電流が1Aほど不足した状態でラズパイとSDRラジオを動かしているので動作が不安定になり、電圧降下の稲妻マークが頻発するのもある意味で当然でした。

 SDRラジオだけでなく、USB式で動くWEBカメラの場合も電流不足でラズパイの動きが不安定になることがあります。特に性能のいいUSBカメラの場合、消費電流が増加しますのでラズパイのACアダプターだけで動かせば動作は不安定になりやすいです。

 5V 3AのACアダプター単体ではやはり周辺機器を積極的に動かすのは難しく、5V  4A以上のスイッチング電源を採用して、WEBカメラも今回のSDRラジオのようにDC5Vを別電源で給電してラズパイ側の消費電流を下げるようにしないと本来の力が発揮できないと思いました。

 本格的にラズパイでUSB機器を動かす場合、USB側にもDC5Vの給電を実践して対策を練って初めてIoT機器としての真価を発揮できるといえそうです。

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