ラズパイオーディオシステムの省エネ化

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数日前にRaspberry Pi 3 Model B+にAirplayサーバーを構築したのだが、乾電池数本で動かすことはできないだろうかという思いに至った。なぜならモニターが100dBという高能率なスピーカーユニットなため1W以下でも十分大音量を出すことができるのだ。アンプ自体の消費電力はごくわずかと考えられる。また、バッテリーで駆動することにより不要なスイッチングノイズの影響を防げると思ったのだ。




Piゼロへ引越す




はじめに Raspberry Pi 3 から Raspberry Pi zero WH への引越しを進める。そもそも消費電力の高い Raspberry Pi 3 を省エネ化しようと努力してもPi zeroにはかなわない。

Pi3はデフォルト設定で常時2.15W (5Vx0.43A)も電力を消費する。一方でRaspberry Pi zero WHはたったの0.6W (5Vx0.12A)だ。3.6倍も消費電力が違うのだから、バッテリーで動かせば3倍以上の持ち時間の差がつくだろう。

Piゼロへ引っ越す決断をしたところ、幸いにも倒立振子で使ったPiゼロが手元にあったのでそれを使うことにした。

ラズパイ同士の引越しはとても簡単だ。実はSDカードを差し替えるだけで済む。そのスムーズさはまるでヤドカリの引越しさながらだ。ピン番号の役割が同じなので、I2Sの配線も同じ位置に付け替えれば簡単に動作する。




さらに省エネ化


省エネにハマるとますます省エネをしたくなるのが人間の常というもの?「省く」「捨てる」という行為は過剰になりやすい。断捨離にハマって生活ができなくなるほど物を捨てたら流石にヤバイが、省エネもほどほどにしないと本末転倒になる。そこでほどほどに省エネ化を試してみることにする。

HDMI OFF


HDMIを使わない場合は起動時にオフにしてしまおう。
$ sudo vi  /etc/rc.local

tvservice --off # ←exit 0の前に追記

ラズパイを再起動すると0.1Wほどの省エネ化に成功しているはずだ。


LED OFF


$ sudo vi /boot/config.txt

# Disable LEDs
dtparam=act_led_trigger=none
dtparam=act_led_activelow=on

ひとつのLEDに対して5mAほど流れているようである。常時二つのLEDが付いていたとしたら0.05Wほどの省エネ化になる。周辺機器が増えるごとにLEDが増えていく。目障りなだけなので思い切って切ってしまおう。


I2S DACのLEDを除去



I2S DACのLEDをラズパイ側から消す方法はわからないので、ニッパーで物理的にLEDを除去した。LEDは普通、メイン回路に影響しない形で取り付けられているのでこのように除去することは簡単だ。
ラズパイの消費電流に比べたらLEDの5mAは小さいかもしれないが、小信号を扱う回路で5mAといったらかなり大きな電流だ。絶対必要でなければLEDは切り捨て対象となる。


まとめ


Piゼロで音楽を再生している時の0.7W程度の消費電力となった。これはiOSからAirplay経由でホワイトノイズを音量マックスで鳴らした時のことだ。
何もしなければ0.5W程度の消費電力となる。
Pi3の待機中の消費電力が2.15Wなので1/4以下の省エネに成功したことになる。

モデル 状態 消費電力 (W)
Pi 3 Model B+ 待機中 2.15
Pi zero 待機中 0.5
Pi zero 再生中 0.7


オススメ記事
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参考サイト


* パイ省エネ設定
* 低消費電力化を施してRaspberry Piの電池持ちと発熱を改善する方法【ラズパイ・オーディオ編】
* [Raspberry Pi] コンソールで Bluetooth を無効化する
* Raspberry Pi 3 Model B の消費電力削減


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* ヘルムホルツ共鳴とバスレフポート設計