Fragen zu PI B+ mit USB-Hub, Schalter und LED

  • Hallo zusammen,

    ich bin neu hier und dies ist mein erster Post. Meinen PI habe ich seit ca. zwei Wochen und meine knappe Freizeit wird regelmäßig mit dem Herumexperimentieren an ihm verbracht (sehr zum Leid meiner Freundin). Da ich vorher weder mit Linux noch großartig mit Elektronik-Basteleien zu tun hatte, dauert alles immer einbisschen länger als ich es gerne hätte.

    Da ich absolut keinen Plan von Elektronik habe, möchte ich hier diesbezüglich ein paar Fragen stellen und hoffe dass mir jemand weiterhelfen kann. Ich versuche so präzise wie möglich zu beschreiben was ich eigentlich möchte...

    DAS ZIEL:
    Ich möchte den PI, mit akivem USB-Hub in ein eigens gefertigtes Gehäuse verbauen. Der PI soll seinen Strom über den USB-Hub beziehen. Mit einem Schalter soll der USB-Hub ein und ausgeschaltet werden können. So lange die Stromversorgung an ist, soll eine rote LED am Gehäuse leuchten.

    Anmerkungen:
    - In meinem System ist zudem eine externe 2,5" Festplatte vorgesehen, die ihren Saft über den Hub bekommen soll. Ob ich diese mit im Gehäuse verstecken werde oder von hinten einstöpselbar lassen möchte, weiß ich nocht nicht so genau, ich tendiere aber zu Letzterem.
    - Die übrigen USB-Ports des Hubs sollen natürlich von Außen zugänglich sein um andere Peripherie anhängen zu können (2x Joypad, 1x wireless Maus/Tastatur [und bei Bedarf 1x WLAN-Stick an einem USB-Port vom PI, siehe 1.) unten]) - hierfür nehme ich dann kurze USB-Verlängerungskabel.

    Erweiterung (optional):
    Neben dem Schalter einen RESET-Knopf anbringen, der den PI zurücksetzt (über GPIO?), für den Fall dass er mal abschmiert.

    Meine Hardware:
    - Raspberry PI, Modell B+
    - 7-Port USB-Hub (5 "normale" USB 2.0 Ports und 2x Schnellladeports mit je 1,2A pro Port) mit Netzteil (5V/4A)
    + der oben genannte Kram, der zur Realisierung erst mal unerheblich ist.

    MEINE IDEEN UND FRAGEN DAZU:
    1.) Anschlüsse: Ich hatte mir vorgestellt, den PI und die externe Festplatte an den Schnellladeports des Hubs anzuschließen. Den WLAN Stick würde ich (bei Bedarf) an einem Port des PI anschließen, somit wären 2 USB-Ports des PI belegt und zwei frei und ich hätte am Hub zusätzlich einen frein Port mehr. Die USB-Hub Port-Belegung ist wie folgt: 1x PI und 1x 2,5" Platte an den Schnellladeports, 2x Joypad, 1x/Maus+Tastatur, 2x frei (evtl. für die Zukunft).
    Fragen: Macht es Sinn den PI und die 2,5" Platte an den Schnellladeports des Hubs anzuschließen (mit je bis zu 1200mA)? Ich würde den Strom gerne optimal verteilen, so dass alle Ports ausreichend Saft haben für die Dinge die daran hängen. Oder sollte ich die ein oder andere Verbindung doch anders machen?

    2.) Stromversorgung mit Schalter: Ich hatte hier an einen Kippschalter gedacht. Ich würde mir zum Netzteil noch zusätzlich ein "Niedervolt"-Verlängerungskabel zulegen (LINK [Anzeige]), dieses durchtrennen um den Schalter dazwischen zu bringen ( wie hier: LINK )
    Fragen: Ist dies "Niedervolt"-Kabel das richtige, um ein Netzteilkabel eins USB-Hubs zu verlängern? Welchen Kippschalter brauche ich (1-polig, 2-polig, 3-polig?)?

    3.) LED: Ich dachte mir, a.) die LED über GPIO zu verbinden (sie soll dauerhaft leuchten wenn Saft am PI ist), oder b.) alternativ die LED direkt mit dem Kippschalter zu kombinieren.
    Fragen: Welche Methode ist einfacher umzusetzen bzw. zu empfehlen? Wenn ich die LED über GPIO anschließe (a.)), hat das irgendwelche drastischen Auswirkungen auf den Strombedarf des PI?

    4.) RESET-Knopf: hat jetzt keine Priorität für mich aber wenn jemand Anregungen hat wie ich das am besten mit dem was ich vorhabe kombinieren kann, würde ich das sehr begrüßen.

    Das müsste es gewesen sein, ist doch mehr Text geworden als ich wollte.

    Vielen Dank fürs Lesen!

    ==============================================
    EDIT:
    5.) Hat jemand evtl. ungefähre Kennzahlen was folgende USB-Peripherie an Strom braucht?
    - WLAN-Stick (Edimax)
    - Joypad
    - nano-USB Receiver für wireless Maus/Tastatur (z.B. Logitech MK 270)
    - USB Stick

    Überarbeitete Skizze folgt...

    Einmal editiert, zuletzt von meatpie (27. August 2014 um 19:41)

  • zu 1: Macht Sinn, RPi bzw. Festplatte können u.U. mehr als 500 mA benötigen
    zu 2: Du willst einen Pol schalten also würde ich einpolig empfehlen ;)
    bessere alternative: passende Holsteckerbuchse (z.B. http://www.reichelt.de/Hohlstecker/HE…RCH=Hohlstecker), dann Schalter und Aufteilung dahinter
    zu 3: Einfachste Variante sind die 3,3 bzw. 5 V GPIO Anschlüsse, LED mit Vorwiderstand ran
    zu 4: https://www.forum-raspberrypi.de/Thread-tutoria…incl-status-led
    Skript anpassen für reboot statt shutdown

    lg kobold254

  • Vielen Dank für die schnelle Antwort kobolt254!

    Ich habe mal im ersten Post Frage 5.) und eine Skizze hinzugefügt...

    Aber ich muss mal wieder doofe Fragen stellen, weil ich keine Ahnung habe...

    zu 2.) ich kann mir unter dem Holstecker irgendwie nichts vorstellen. Wie ist das gemeint? Laut Link hat der Hohlstecker eine Belastbarkeitsgrenze von 2A/48V. Das Netzteil des HUBs gibt aber 4A/5V her!...?
    Ich hätte wie gesagt ein Verlängerungskabel gekauft (wobei das was ich im ersten Post verlinkt hatte, wohl belastbar bis 500 mA / 12 V ist, Sprich für mein Netzteil nicht in Frage kommt!?), dieses durchtrennt um auf die gewünschte Länge zu kürzen und um zwichen einer Ader des Kabels (hoffe das ist korrekt ausgedrückt) den Schalter zu bringen.

    zu 3.) Welche LED brauche ich wenn, wie gesagt am PI 1200mA ankommen und in 2 der 4 Ports der Hub + WLAN-Stick stecken? Und welchen wiederstand (wieviel Ohm) brauche ich? Liegen eigentlich immer 1200mA am PI oder nur bei Bedarf? Wie kann ich messen wieviel A/V am PI tatsächlich liegen?

    zu 4.) in dem Thread den du verlinkt hast, wird beschrieben wie man einen Reboot per Knopf macht mit einem Skript im Hintergrund. Ich bezweifle aber, dass das auch noch funktioniert wenn der PI mal hängenbleibt und nichts mehr geht. Gibt es eine saubere Lösung, den PI per Button über die GPIO-Pins zu reseten (hard reset), also Strom kurz weg und wieder drauf? Sauber runterfahren kann ich den PI mit Tastatur, dazu brauche ich keinen Knopf am Gehäuse.

    Einmal editiert, zuletzt von meatpie (27. August 2014 um 14:46)

  • Zu 1.: Die Schnelladeports der USB-Hubs verfügen in 99,9% der Fälle nicht über eine Datenverbindung sondern nur über Strom.
    2,5" Festplatten benötigen i.d.R. aber nicht so viel Strom als dass man sie an einen extra USB-Hub anschlie0en müsste. Kommt natürlich auch auf die Festplatte an, aber sofern das eine moderne ist kommt die mit den normalen 500mA eines USB2.0 Ports mehr als zurecht.

    Ganz einfache Überlegung:

    Die Polyfuse ist 2A groß, er lässt also max. 2A rein.
    Der PI benötigt für sich selber umdie 600mA also blieben noch ca. 1400mA über.
    USB2.0 Ports liefern á maximal 500mA.

    Summa Summarum würde das also bedeuten das man 2 USB Ports mit á 500mA belasten könnte und dann noch weitere ca. 400mA über wären.

    Benötigt deine Festplatte mehr als 500mA müsstest du also 2 USB Ports verwenden - was auch kein Problem wäre. Benötigt deine Festplatte aber mehr als 1A könnte das schon kritisch werden weil einen dritten vollwertigen USB-Port gibts nicht, nur quasi einen halben.

    2,5" Magnetscheiben Festplatten benötigen durchschnittlich 2 - 6 Watt.
    3,5" Magnetscheiben Festplatten benötigen durchschnittlich 6 - 10 Watt.
    2,5" NAND-Flash Festplatten (SSD) benötigen durchschnittlich 1 - 5 Watt.

    Watt rechnet man so aus: P = U * I
    P --> Watt (Leistung)
    U --> Volt (Spannung)
    I --> Ampere (Strom)

    Wenn du also 1A und 5V hast, kriegst du 5 Watt.

    Benötigt deine Festplatte aber 8 Watt wirst du auch mit dem PI B+ Probleme kriegen und einen aktiven USB-Hub benötigen.


    Zu 2.: Man sollte lieber GND schalten. Rest wie kobold254 schrieb ;)

    Es wird nur soviel Strom fliesen wie verbraucht wird. Bedeutet: Auch wenn dein Netzteil 10A liefern könnte wird die LED nur 20mA verbrauchen. Der Vorwiderstand ist für die Spannung. Was für einen Vorwiderstand du brauchst hängt von der LED und dessen Farbe ab.


    Zu 3.: Wenn die LED für den Schalter wichtig ist wäre ein Schalter mit integrierter LED sinniger ;) Ansonsten Vorwiderstand nicht vergessen!

    Zu 4.: Die von kobold254 angegebene Anleitung bezieht sich aufs alte Model-B. Der neue B+ hat P6 aber nicht mehr. Ansonsten funktioniert die Software aber weiterhin

  • Super meigrafd, danke für die Infos!

    Zu 1.: Die Schnelladeports der USB-Hubs verfügen in 99,9% der Fälle nicht über eine Datenverbindung sondern nur über Strom.

    Zugegeben ich habe dieses USB-HUB mit 2 Schnellladeports noch nicht, ich hatte aber schon sowas befürchtet. Meine 2,5" Festplatte am PI mit zusätzlich 1x Joypad angeschlossen tut zwar aber die Geräuche die sie dabei macht klingen nicht sonderlich Gesund (1x kurz ausprobiert), weshalb ich definitiv zu einem HUB greifen werde.
    Ich überlege nun, den PI über ein Y-Kabel an beiden Schnellladeports zu verbinden, somit dürfte er doch locker 2A aufnehmen können(?) und ich hätte einen(bzw. 2?) zusätzliche USB-Ports die ich von Aussen zugänglich machen könnte. Richtig?

    Nächste blöde Frage, wenn mein aktiver HUB an einem USB-Port des PI angeschlossen ist, wieviel Strom zieht der vom PI? Nichts, da er ja seine eigene Versorgung hat? Und...
    ... 5.) Hat jemand evtl. ungefähre Kennzahlen was folgende USB-Peripherie an Strom braucht?
    - WLAN-Stick (Edimax)
    - Joypad
    - nano-USB Receiver für wireless Maus/Tastatur (z.B. Logitech MK 270)
    - USB Stick


  • Ich überlege nun, den PI über ein Y-Kabel an beiden Schnellladeports zu verbinden, somit dürfte er doch locker 2A aufnehmen können(?) und ich hätte einen(bzw. 2?) zusätzliche USB-Ports die ich von Aussen zugänglich machen könnte.

    Wenn du den USB-Hub auch für den PI benutzen willst muss ein Kabel aber an einen normalen Port des Hubs. Weil wie erwähnt die Schnellladeports keine Datenleitungen haben.

    USB2.0 liefern normalerweise 500mA. Verwendest du ein Y-Kabel wären das also 1A für den PI. Der PI benötigt selber umdie 600-700mA (rechne lieber mit letzterem da zB HDMI auch 20mA verballert egal ob genutzt oder nicht). Blieben also noch ca. 300mA für direkt an den PI angeschlossene Sachen wie zB GPIO oder ein WLAN-Stick.

    Nächste blöde Frage, wenn mein aktiver HUB an einem USB-Port des PI angeschlossen ist, wieviel Strom zieht der vom PI? Nichts, da er ja seine eigene Versorgung hat?

    Exakt.


    ... 5.) Hat jemand evtl. ungefähre Kennzahlen was folgende USB-Peripherie an Strom braucht?
    - WLAN-Stick (Edimax)
    - Joypad
    - nano-USB Receiver für wireless Maus/Tastatur (z.B. Logitech MK 270)
    - USB Stick

    Der Edimax EW-7811Un verbraucht soweit ich weiß ca. 300mA
    Ein Joypad verbraucht durchschnittlich 200mA (jenachdem um was für eines es sich handelt!)
    Was ist ein nano-USB Receiver? Bluetooth? ca. 200mA
    Ein USB-Stick kann 500mA verballern wenn es sich um einen alten oder großen handelt. Kommt also ebenfalls darauf an um was es sich dabei handelt.

    Am besten schließt du die Geräte mal an und führst auf der Konsole dann mal folgenden Befehl aus: lsusb -v
    Dort achtest du dann auf eine Zeile mit MaxPower (was aber eben wörtlich zu nehmen ist)

  • Super, nochmals vielen Dank für die Antworten!


    Wenn du den USB-Hub auch für den PI benutzen willst muss ein Kabel aber an einen normalen Port des Hubs. Weil wie erwähnt die Schnellladeports keine Datenleitungen haben.

    Ja ist mir schon klar. Ich meinte ein Y-Kabel an den beiden Schnellladeports des HUB auf den micro USB-Eingang des PI, damit beim PI auch max. 2A ankommen (siehe Skizze, rot). Die Datenverbindung (grau) geht ja über einen USB-Port des PI.

    Ich hätte somit also 3x freie USB-Ports am PI, sowie 5 freie Ports am HUB was 8 Ports bedeutet und die dürften dann aber auch alle gut versorgt sein mit 4A

    Letzte Frage, von den 4A die in das HUB gehen, wieviel braucht das HUB selbst so ungefähr?

    Besten Dank!

  • Das kommt auf den HUB an, aber i.d.R. ist das nicht viel... Schätzungsweise 10mA :)


    Aber natürlich kommt das aufs jeweilige Gerät letztlich an. Moderne Geräte verbrauchen i.d.R. weniger da die Bauteile effektiver arbeiten als solche von vor 5 Jahren.

    Details um genauer herauszufinden wie viel Strom ein USB Gerät verbraucht kannst du >> hier << nachlesen.

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