إذا كنت تفكر في بدء مشروع باستخدام Raspberry Pi أو ترقية الجهاز الذي لديك بالفعل، فمن السهل أن تنجرف وراء التسويق، وتشتري أحدث طراز مع جميع الملحقات الرسمية، وفي النهاية، إنفاق أموال وطاقة أكثر بكثير مما هو ضروريلحسن الحظ، من خلال فهم كيفية عمل الأجهزة وضبط التكوين بدقة، يمكنك توفير الكثير دون التضحية بالتشغيل المستقر.
سنستعرض في هذا المقال، استناداً إلى حالات واقعية وبيانات استهلاكية، كيفية تجنب الإسراف في الإنفاق على راسبيري باياختيار الطراز المناسب، وتقليل استهلاك الطاقة، وتحسين شبكتك، وتجنب الاختناقات غير المنطقية، والاستفادة القصوى من محركات الأقراص الصلبة SSD وبطاقات الذاكرة SD، وحتى تقدير تكلفة تشغيل جهاز Raspberry Pi الخاص بك على مدار الساعة. كل ذلك بطريقة عملية، مع أوامر محددة وشروحات واضحة حتى لا تضطر إلى البدء دون معرفة مسبقة.
اختر جهاز Raspberry Pi المناسب لتجنب دفع ثمن الطاقة التي لن تستخدمها.
من أولى القرارات التي ستؤثر بشكل كبير على ميزانيتك اختيار الطراز. جهاز Raspberry Pi 5 صغير الحجم ولكنه قوي الأداء: معالج Broadcom BCM2712 رباعي النواة بسرعة 2,4 جيجاهرتز، ومنفذي HDMI، وذاكرة وصول عشوائي تصل إلى 16 جيجابايت، وناقل PCIe للتخزين المتقدم. ولكن عمليًا، العديد من المشاريع المنزلية لا تقترب حتى من استغلال كل هذا الأداء.لذلك، قد يكون دفع ثمنها واستهلاكها الإضافي غير ضروري.
إذا كنت ترغب في إنشاء خادم DNS مع Pi-hole لحجب الإعلانات عبر شبكتك بالكامل، يكون الجهد المطلوب ضئيلاً: فهو ببساطة إعادة توجيه طلبات نظام أسماء النطاقات (DNS) وتصفيتها. يعمل هذا النوع من الخدمات بكفاءة تامة حتى على Raspberry Pi Zero 2W...أرخص بكثير وأكثر كفاءة. شراء جهاز Raspberry Pi 5 لهذا الغرض فقط هو أمر مبالغ فيه.
مع مساعد منزلي يحدث شيء مشابه. على الرغم من أن زيادة سعة ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) قد تكون مفيدة في التركيبات المعقدة للغاية المليئة بالأتمتة والأجهزة، إلا أنها بالنسبة لمنزل عادي يحتوي على مصابيح إضاءة ومقابس ذكية وعدد قليل من أجهزة الاستشعار، فإن راسبيري باي 3 بي أو 3 بي+ مع ذاكرة وصول عشوائي (RAM) بسعة 1 جيجابايت، لا يزال أداؤه سلسًا. لن يكون من المنطقي التفكير في طراز متطور إلا إذا كنت تخطط لنظام أتمتة منزلية ضخم أو تستخدم العديد من الملحقات التي تستهلك موارد كثيرة.
في مجال المحاكاة، يرغب معظم المستخدمين ببساطة في الاستمتاع بأجهزة الألعاب الكلاسيكية مثل NES وSNES وMega Drive أو PlayStation 1. وهو يتعامل مع كل ذلك بسهولة تامة. Raspberry Pi 3 B + باستخدام RetroPie أو برامج مشابهة. فقط إذا كنت تنوي محاكاة Dreamcast أو Nintendo 64 أو أنظمة أحدث بشكل جيد، يصبح شراء Raspberry Pi 5 خيارًا منطقيًا. أما في غير ذلك، فدفع المزيد من المال يُعدّ ترفًا غير ضروري.
عليك أيضا أن تأخذ في الاعتبار استهلاك الطاقة لكل نموذجيحتاج جهاز Raspberry Pi 5 إلى مزود طاقة يصل إلى 27 واطبينما يعمل جهاز Raspberry Pi 3 B بجهد 5 فولت/2,5 أمبير (بحد أقصى نظري يبلغ حوالي 12,5 واط)، فإنه عمليًا يستهلك طاقة أقل بكثير في ظروف التشغيل المستمرة. بالنسبة للأنظمة التي ستعمل على مدار الساعة، مثل خوادم المنازل الخفيفة، يُترجم هذا الفرق إلى توفير كبير في استهلاك الطاقة على مدار العام.
باختصار، إلا إذا كنت ستعمل مع الذكاء الاصطناعي، أو المعالجة المكثفة، أو الاستخدام المكثف لحافلة PCIeغالباً ما يكون من المنطقي استخدام الطرازات القديمة (3 B، 3 B+، Zero 2 W، وحتى 4 حسب الحالة) والاحتفاظ بجهاز Pi 5 للمشاريع التي تستفيد استفادة كاملة من قوته.
كيفية تقليل استهلاك الطاقة وتحقيق استقرار جهاز Raspberry Pi 3 B+
توجد حالات غريبة لا يكون فيها المعالج هو نقطة الاختناق، بل وحدة التزويد بالطاقة نفسها. ومن الأمثلة التوضيحية على ذلك حالة... جهاز Raspberry Pi 3 B+ متصل بكابل طاقة طويل (حوالي 3 أمتار)غالباً ما تتسبب هذه الكابلات في انخفاضات ملحوظة في الجهد، وهذا، بالإضافة إلى ظروف معينة في الشبكة، يمكن أن يجعل النظام غير مستقر.
في هذا السيناريو، لوحظ أن Pi 3 B+ يعمل بشكل جيد بينما ظل الاستهلاك أقل من حوالي 0,5 أمبيرلكن بمجرد اقترابها من هذا الحد، بدأت واجهة الشبكة بالتعطل، وانقطع اتصال الشبكة المحلية، ودخلت اللوحة في حلقة إعادة تشغيل لا نهائية. كان الهدف هو تحقيق نظام مستقر يستهلك ما بين 0,34 و0,4 أمبير، وهو ما يكفي لاستخدامه كمشغل راديو إنترنت مع برنامج VLC، متصلًا عبر منفذ HDMI بمكبر صوت رخيص الثمن، ويتم التحكم به من هاتف يعمل بنظام أندرويد.
كانت النتيجة الأبرز هي أن الاستهلاك ارتفع بشكل ملحوظ عندما كان رابط الإيثرنت يعمل في وضع جيجابت (1000 ميجابت في الثانية).من خلال فرض الاتصال على 100 ميجابت في الثانية ثنائية الاتجاه، كان من الممكن تقليل الاستهلاك بما يكفي لتجنب انقطاعات الشبكة والحفاظ على استقرار جهاز Pi حتى في ظل الحمل العالي (حوالي 0,45 أمبير).
ضبط ملف /boot/config.txt لتوفير الطاقة
تضمن جزء أساسي من عملية التعديل تعديل الملف /boot/config.txt لتعطيل المكونات غير الضرورية وخفض الترددات والفولتية. الفكرة ليست دفع جهاز Raspberry Pi إلى أقصى حدوده، بل على العكس تمامًا: استخدامه بشكل غير منضبط بحيث يستهلك طاقة أقل ولا يدفع مصدر الطاقة أو الكابل إلى أقصى حدوده.
كانت المعلمات المستخدمة مشابهة لهذه (سيتم تعديلها باستخدام الأمر sudo nano /boot/config.txt):
مثال على إعدادات توفير الطاقة على جهاز Raspberry Pi 3 B+:
تعطيل الواي فاي والبلوتوث عبر البرامج باستخدام طبقات محددة:
dtoverlay=pi3-disable-wifi
dtoverlay=pi3-disable-bt
خفض تردد وحدة المعالجة المركزية وتقييد نطاق تشغيلها:
تردد الذراع=900
arm_freq_max=900
arm_freq_min=150
انخفاض ترددات وحدة معالجة الرسومات والحافلات ذات الصلة:
تردد وحدة معالجة الرسومات = 250
core_freq_min=250
sdram_freq_min=250
اضبط جهد النواة لتقليل استهلاك الطاقة (القيم السالبة تعني انخفاض الجهد):
الجهد الزائد = -3
الحد الأدنى للجهد الزائد = -8
معايير مثل الشاحن التوربيني الأولي (على سبيل المثال، 30) للسماح لوحدة المعالجة المركزية بالعمل بسرعة لبضع لحظات فقط عند بدء التشغيل، و الحد الأقصى لدرجة الحرارة (على سبيل المثال، 60) لإجبار النظام على خفض الأداء إذا وصلت درجة الحرارة إلى حد معين. مع كل هذا، تمكن جهاز Raspberry Pi من العمل في معظم الأوقات بتردد 150 ميجاهرتز، مع إمكانية رفع التردد أحيانًا إلى 900 ميجاهرتز، دون أن يواجه برنامج VLC أي انقطاعات أثناء تشغيل الصوت، حتى عند استخدام جميع النوى الأربعة في وقت واحد.
فرض سرعة إيثرنت على 100 ميجابت في الثانية لتقليل استهلاك الطاقة
ما لم يُوثَّق جيداً هو تأثير واجهة إيثرنت بسرعة 1 جيجابت في الثانية على استهلاك الطاقة. في هذه التجربة العملية، لوحظ أن أدى التفاوض على اتصال جيجابت إلى زيادة كبيرة في الطلب على الطاقة...لدرجة أن اللوحة أصبحت غير مستقرة عند استخدام مصدر طاقة "بدون طاقة". وقد وفر رفع سرعة الاتصال إلى 100 ميجابت في الثانية هامش أمان.
في الأنظمة التي تعمل بنظامي التشغيل Debian/Raspberry Pi، يمكن ضبط واجهة الشبكة في / الخ / شبكة / اجهات لضبط السرعة ووضع التشغيل. مثال نموذجي على ذلك هو:
السيارات الصغرى
iface الاسترجاع لو آينت
النفس eth0
السماح هوتبلج eth0
آينت DHCP iface eth0
سرعة الاتصال 100
اتصال مزدوج كامل
وبهذا، يتفاوض جهاز Raspberry Pi دائمًا على 100 ميجابت في الثانية ثنائية الاتجاهبالنسبة لمشغل راديو إنترنت بسيط، أو خادم خفيف الوزن، أو خدمات مماثلة، فإن سرعة 100 ميجابت في الثانية كافية تمامًا. في المقابل، يساهم انخفاض استهلاك الطاقة في ضمان استقرار النظام حتى مع الكابلات الطويلة أو مصادر الطاقة المحدودة.
في اختبارات المراقبة الدورية باستخدام برامج نصية مثل checkvolts.sh، وُجد أن جهد النواة يبلغ حوالي 1,0 فولت وذاكرة SDRAM حوالي 1,25 فولت، مع تشغيل وحدة المعالجة المركزية طوال الوقت تقريبًا بسرعة 150 ميجاهرتز ونسبة ضئيلة فقط من الوقت بسرعة 900 ميجاهرتز، بينما ظل تشغيل الصوت سلسًا عند استخدام وحدة المعالجة المركزية بنسبة 100٪.
أتمتة إعدادات الشبكة وVLC عند بدء التشغيل
لإنجاز مشروع الراديو عبر الإنترنت، تم استخدام ما يلي /etc/rc.local لتركيب موارد شبكة Samba وتشغيل VLC في وضع التحكم عبر HTTP عند بدء تشغيل النظام. بعد تأخير قصير، يتم تركيب مجلدات الموسيقى المشتركة وقوائم تشغيل M3U، ويتم تشغيل VLC.
النوم 10
sudo mount -t cifs -o guest //192.168.1.13/musicshare /home/pi/Desktop/All\ Music/
sudo mount -t cifs -o guest //192.168.1.13/m3urepository /home/pi/Desktop/Streaming/
sudo -u pi vlc -I http –http-password password &
يُمكّن هذا الأسلوب جهاز Raspberry Pi من بدء التشغيل، وبدون تدخل المستخدم، الوصول إلى مكتبة الموسيقى الشبكية و يمكن الوصول إلى VLC من الهاتف المحمول عبر المتصفح أو تطبيق العميليتميز باستهلاك منخفض جداً للطاقة واستقرار كافٍ بحيث يمكنك نسيانه فوق خزانة الملابس.
قم بإيقاف تشغيل الواي فاي والبلوتوث والإيثرنت وUSB لتوفير الطاقة
هناك طريقة أخرى مباشرة لتجنب الإفراط في الإنفاق على جهاز Raspberry Pi وهي أوقف تشغيل ما لا تحتاجهلا تتطلب العديد من المشاريع منافذ واي فاي أو بلوتوث أو حتى منافذ USB إذا تم استخدام جهاز Raspberry Pi كعقدة شبكة أو جهاز مدمج فقط. يمكن أن يؤدي تعطيل هذه المنافذ إلى توفير بضع مئات من الميلي أمبير، وهو ما يُترجم إلى توفير كبير في استهلاك الطاقة على مدار الساعة.
بالطبع ، يجب أن يؤخذ في الاعتبار ذلك إن تفعيل وإلغاء تفعيل الواجهات بشكل مستمر له تكلفة أيضاً.إذا كنت تقوم بتشغيل وإيقاف الواي فاي أو الإيثرنت باستمرار كل بضع دقائق، فإن تكلفة الطاقة الإضافية الناتجة عن دورات التشغيل هذه قد تلتهم جزءًا من التوفير. لذا، من الأفضل تعطيل أي شيء لن يُستخدم باستمرار أو لفترات طويلة جدًا.
قم بإيقاف تشغيل البلوتوث ثم أعد تشغيله
لإدارة البلوتوث والواي فاي بسهولة على مستوى النظام، يمكنك استخدام rfkillيجب تشغيل جميع الأوامر كمسؤول، لذا إذا لم تكن مستخدمًا بصلاحيات الجذر، فأضف سودو امام:
تعطيل البلوتوث:
rfkill يحظر البلوتوث
أعد تفعيله:
إلغاء حظر البلوتوث بواسطة rfkill
إذا كان مشروعك لا يستخدم أي أجهزة طرفية تعمل بتقنية البلوتوث (مثل الفأرة، ولوحة المفاتيح، ووحدات التحكم، وأجهزة الاستشعار...)، فهذا أمر منطقي. أبقِه مغلقًا بشكل دائم لتقليل استهلاك الطاقة والضوضاء اللاسلكية.
قم بإيقاف تشغيل الواي فاي ثم أعد تشغيله
الإجراء مماثل بالنسبة للشبكة اللاسلكية. إذا كنت تستخدم اتصالاً سلكياً دائماً أو كان جهاز Raspberry Pi في مكان لا تستخدم فيه شبكة Wi-Fi، فيمكنك إيقاف تشغيلها.
قم بإيقاف تشغيل الواي فاي:
rfkill حظر الواي فاي
أعد تفعيل شبكة الواي فاي:
rfkill إلغاء حظر شبكة الواي فاي
عند إعادة تشغيل الواي فاي، سيتعين عليك أعد الاتصال بشبكتك (على سبيل المثال، باستخدام الأداة الرسومية أو عن طريق تعديل ملف wpa_supplicant.conf). يتم تعويض هذا العيب البسيط إذا كنت تسعى إلى تقليل استهلاك الطاقة للأجهزة التي تعمل طوال اليوم.
قم بتعطيل واجهة الإيثرنت عبر البرنامج
أما إذا كان العكس صحيحاً بالنسبة لك، وكنت تستخدم شبكة الواي فاي فقط، أو كنت تفضل ببساطة إيقاف تشغيل واجهة الاتصال السلكية في بعض الأحيان، فيمكنك القيام بذلك باستخدام ifconfig (أو بروتوكول الإنترنت في الأنظمة الأحدث):
تعطيل الإيثرنت:
ifconfig eth0 أسفل
تفعيل الإيثرنت:
ifconfig eth0 up
هذا لا يقطع الطاقة عن وحدة تحكم الإيثرنت على المستوى المادي، ولكنه يفعل يؤدي ذلك إلى توقف حركة المرور ومعالجة الطرودمما يقلل قليلاً من النشاط والاستهلاك المرتبط به.
قم بإيقاف تشغيل منافذ USB (والإيثرنت المرتبطة بها) تماماً.
في العديد من أجهزة Raspberry Pi، يتم مشاركة مصدر الطاقة لمنافذ USB ووحدة تحكم Ethernet. هذا يعني أن إذا قمت بقطع الطاقة عن منافذ USB، فسوف يفقد منفذ Ethernet الطاقة أيضًا.قد يكون هذا الأمر ذا أهمية بالنسبة لك إذا كنت تستخدم جهاز Raspberry Pi في وضع مضمن بالكامل بدون أجهزة طرفية خارجية.
لتعطيل منافذ USB على مستوى برنامج تشغيل النواة، يمكن استخدام المسارات الموجودة في /sys:
تعطيل منافذ USB:
echo '1-1' | sudo tee /sys/bus/usb/drivers/usb/unbind
أعد تفعيلها:
echo '1-1' | sudo tee /sys/bus/usb/drivers/usb/bind
المعرف 1-1 هذا يُشابه منفذ USB الرئيسي في العديد من طرازات Raspberry Pi، والذي يفصل جميع المنافذ دفعة واحدة. استخدمه فقط إذا كنت متأكدًا من عدم حاجتك إليه. ممنوع استخدام أجهزة USB أو الشبكة السلكيةلأنك ستخسر كليهما في نفس الوقت.
منع جهاز Raspberry Pi من استهلاك موارد المعالج الإضافية عند الإقلاع من محرك الأقراص ذي الحالة الصلبة (SSD).
في Raspberry Pi 3 و 4، من الشائع جدًا استبدال بطاقة microSD بـ محرك الأقراص ذو الحالة الصلبة (SSD) متصل عبر منفذ USB لتحسين السرعة والموثوقية. ومع ذلك، يواجه بعض المستخدمين سلوكًا غريبًا: يبدو أن وحدة المعالجة المركزية مشغولة أكثر من اللازم، ويومض مؤشر LED الأخضر على اللوحة الأم باستمرار، حتى عندما يبدو النظام في وضع الخمول.
أظهرت حالة نموذجية قيم الأحمال (متوسط الحمل) مرتفع بشكل ملحوظ بالنسبة لنظام تم تشغيله حديثًا دون أي نشاط فعلي. على سبيل المثال، بعد خمس دقائق من التشغيل، كانت قيمة وقت التشغيل كالتالي:
09:54:17، مدة التشغيل 5 دقائق، مستخدم واحد، متوسط الحمل: 0,60، 0,52، 0,44
أظهر فحص العمليات باستخدام الأمر ps أن خيوط النواة والعمليات المتعلقة بالتخزين تستخدم وحدة المعالجة المركزية بشكل دوري، وكان مؤشر LED الخاص بنشاط النظام يضيء وينطفئ باستمرار، مما يشير إلى الوصول المستمر إلى الإدخال/الإخراج.
السبب: يستمر جهاز Raspberry Pi في فحص فتحة بطاقة microSD.
بعد التحقيق، تبين أنه عندما يتم تشغيل جهاز Raspberry Pi من جهاز SSD أو USB ولا توجد بطاقة microSD مُدخلةيفترض النظام أن البطاقة قد تظهر في أي وقت. ونتيجة لذلك، فإنه يتحقق باستمرار من فتحة بطاقة الذاكرة للتأكد من إدخال بطاقة، مما يؤدي إلى زيادة استهلاك وحدة المعالجة المركزية ونشاط مؤشر LED الأخضر.
قد يشمل هذا السلوك ما يصل إلى زيادة استخدام وحدة المعالجة المركزية بنسبة 10% في بعض الحالاتببساطة بسبب المسح المستمر لقارئ البطاقات. بالنسبة للأجهزة التي تعمل على مدار الساعة، يُولّد هذا الحمل غير الضروري حرارة زائدة ويُهدر الموارد.
حل سريع: أدخل بطاقة microSD فارغة
أسهل طريقة لإيقاف هذه الفحوصات هي اترك بطاقة microSD مُدخلةحتى لو لم تستخدمه للتمهيد أو تخزين أي شيء عليه، فما عليك سوى إدخال بطاقة microSD فارغة في الفتحة وإعادة تشغيل Raspberry Pi لإيقافه من السؤال بشكل متكرر عما إذا كانت هناك بطاقة.
بهذه الإيماءة البسيطة، يكتشف النظام وجود وسيط بالفعل و لا حاجة لمواصلة إدارة أحداث الإدخالتقليل حمل وحدة المعالجة المركزية ونشاط الإدخال/الإخراج.
حل أكثر أناقة: dtparam=sd_poll_once
إذا كنت تفضل عدم الاعتماد على بطاقة microSD فعلية أو ترغب ببساطة في التحكم في السلوك من الإعدادات، فيمكنك استخدام معلمة الجهاز في /boot/config.txt ودعا sd_poll_onceالفكرة هي أن جهاز Raspberry Pi يتحقق فقط من وجود بطاقة SD أثناء بدء التشغيل ثم يتوقف عن القيام بذلك.
لتطبيق ذلك، قم بتحرير ملف التكوين باستخدام ما يلي:
sudo نانو / boot/config.txt
وأضف السطر التالي:
dtparam=sd_poll_once
احفظ التغييرات، وأعد تشغيل النظام، وسيتوقف عن إجراء عمليات الاستطلاع المستمرة. في الاختبارات التي أُجريت، بعد تفعيل هذا الخيار، انخفضت قيم الحمل بشكل كبير. على سبيل المثال، عند استخدام خاصية وقت التشغيل مرة أخرى، كانت القراءات كالتالي:
09:54:17، مدة التشغيل 5 دقائق، مستخدم واحد، متوسط الحمل: 0,02، 0,11، 0,06
وهذا هو، نظام في حالة سكون عمليًابدون وميض مستمر لمؤشر LED الأخضر أو استهلاك عمليات النواة لوحدة المعالجة المركزية بلا داعٍ. التأثير الجانبي الوحيد الملحوظ هو توقف مؤشر LED الخاص بالنشاط عن الوميض في كثير من الحالات لأنه لم يعد بحاجة إلى الإشارة إلى عمليات فحص قارئ بطاقة SD.
تُعد هذه الحيلة مفيدة بشكل خاص إذا كنت تستخدم جهاز Raspberry Pi 3 أو 4 كـ خادم مزود بمحرك أقراص SSD أو محرك أقراص USBلأنه يقلل من التآكل والتمزق بشكل عام ويتجنب إهدار وقت دورة وحدة المعالجة المركزية على شيء لا يساهم في مشروعك.
عشر طرق لاستخدام راسبيري باي لتوفير المال
بغض النظر عن المكونات المادية والضبط الدقيق، من المهم أن نتذكر أن جهاز Raspberry Pi المصمم جيدًا يمكن أن يكون مفيدًا جدًا لـ خفض النفقات على الخدمات والأجهزة التجاريةباستخدام بعض التطبيقات وقليل من الوقت، من الممكن الاستغناء عن الاشتراكات والاستضافة وحلول الجهات الخارجية التي تتراكم شهراً بعد شهر.
من المشاريع الكلاسيكية تحويل جهاز Raspberry Pi إلى وسائل الاعلام الخادم باستخدام تطبيقات مثل Plex وKodi أو ما شابهها، يمكنك تشغيل أفلامك وبرامجك التلفزيونية المفضلة على تلفازك دون الحاجة إلى منصات بث مدفوعة متعددة. صحيح أنها لا تغني عن مكتبة Netflix أو الخدمات المشابهة، لكنها تتيح لك الاستفادة القصوى من المحتوى الذي تملكه بالفعل، بل ومشاركته على أجهزة متعددة في منزلك.
فكرة أخرى قوية للغاية هي إنشاء مشروعك الخاص سحابة شخصية مع Nextcloudبدلاً من دفع رسوم التخزين عبر Google Drive أو OneDrive أو Dropbox، يمكنك تثبيت Nextcloud على جهاز Raspberry Pi الخاص بك، وتوصيل قرص تخزين خارجي، لتتمتع بمزامنة الملفات والتقويم وجهات الاتصال، بالإضافة إلى إمكانية التحرير التعاوني، كل ذلك تحت سيطرتك. إنها طريقة ممتازة لتوفير تكاليف الاشتراكات للعائلات أو الفرق الصغيرة.
إذا كنت ترغب في تعزيز خصوصيتك دون إنفاق المال على خدمة شهرية، يمكنك استخدام Raspberry Pi كـ خادم VPNتتيح لك أدوات مثل WireGuard أو OpenVPN، التي يمكنك تهيئتها على جهاز Raspberry Pi، تشفير بياناتك والوصول إلى شبكتك المنزلية عن بُعد دون الحاجة إلى خدمة VPN مدفوعة. علاوة على ذلك، وبما أنك تستخدم شبكتك المنزلية، فأنت غير خاضع لسياسات الجهات الخارجية.
في مجال أتمتة المنازل، مع تثبيت Home Assistant على جهاز Raspberry Pi، يمكنك مركزية التحكم في المقابس والأضواء وأجهزة الاستشعار والتحكم في المناخ وما إلى ذلك. بالإضافة إلى الراحة، يتيح لك هذا برمجة عمليات الإغلاق التلقائي، وتنظيم درجات الحرارة، وتحسين استخدام الطاقة، وهو ما ينعكس مباشرة على فاتورة الكهرباء والغاز الخاصة بك.
إذا كنت مهتمًا بقياس وجهة طاقتك بدقة، يمكنك إعداد جهاز مراقبة استهلاك الكهرباء باستخدام openHAB أو منصات التشغيل الآلي الأخرى. مع أجهزة الاستشعار المناسبة، يقوم جهاز Raspberry Pi بجمع بيانات الاستهلاك في الوقت الفعلي لكل دائرة أو جهاز، مما يساعدك على اتخاذ قرارات مدروسة: اكتشاف الأجهزة الوهمية، وتعديل جداول التشغيل، أو تحسين العزل بناءً على أنماط الاستخدام.
يمكنك أيضًا استخدام قوة جهاز Raspberry Pi لـ أتمتة إدارة أموالكيُمكّنك تطوير برنامج مخصص بسيط (أو استخدام أدوات موجودة) من إنشاء نظام مراقبة نفقات وميزانية يعمل على مدار الساعة، حيث يسجل المعاملات، ويُنشئ التقارير، وينبهك عند اقترابك من حدود معينة. لا يتعلق الأمر بتوفير مباشر في الأجهزة، بل بتوفير الوقت وتجنب القرارات الخاطئة.
إذا كان لديك مشروع عبر الإنترنت، فبدلاً من دفع تكاليف الاستضافة التقليدية لاختبار المواقع الإلكترونية أو المواقع الخفيفة، يمكن أن يعمل جهاز Raspberry Pi كـ خادم ويب بأسعار معقولة للمواقع الشخصية، ومعارض الأعمال، والمدونات، وبيئات التطوير. بالنسبة للزيارات المنخفضة إلى المتوسطة، فهي طريقة فعالة إلى حد ما لخفض التكاليف الثابتة.
وأخيرًا، يمكن لـ Pi أن يلعب دور نظام المراقبة بالفيديو منخفض التكلفة. عند دمجه مع كاميرات IP وبرامج متخصصة، يصبح بمثابة العقل المدبر الذي يسجل ويدير الكاميرات في منزلك أو مشروعك التجاري الصغير. وهذا يغنيك عن الحاجة إلى استئجار أنظمة أمنية مغلقة أو أنظمة NVR باهظة الثمن.
كم تبلغ تكلفة تشغيل جهاز Raspberry Pi طوال العام؟
للتأكد مما إذا كنت تنفق مبالغ زائدة على جهاز Raspberry Pi الخاص بك، فمن المفيد القيام بذلك. أرقام تتعلق باستهلاكهم للكهرباءعلى سبيل المثال، لا يتصرف جهاز Pi 4 مثل المصباح الكهربائي الذي يستهلك دائمًا نفس القدر من الطاقة: اعتمادًا على الحمل، يتم تشغيل وإيقاف أجزاء مختلفة من SoC، تمامًا كما أنك لا تستخدم نفس القدر من الطاقة عند مشاهدة فيلم على الأريكة كما هو الحال عند الجري في ماراثون.
تُظهر القياسات التي أجرتها مصادر متخصصة أن جهاز Raspberry Pi 4، الذي يعمل بمحول USB-C رسمي بجهد 5,1 فولت، يسحب تيارات ضمن هذا النطاق التقريبي:
- في وضع الخمول (وضع الاستعداد، النظام قيد التشغيل ولكن بدون حمل ثقيل): حوالي 575 مللي أمبير.
- تحميل بيئة سطح مكتب خفيفة الوزن مثل LXDE: حوالي 885 مللي أمبير.
- تشغيل فيديو بدقة 1080 بكسل: حوالي 600 مللي أمبير.
- تسجيل فيديو بدقة 1080 بكسل: حوالي 640 مللي أمبير.
باستخدام هذه البيانات والجهد الكهربائي البالغ 5,1 فولت، يمكننا تحويل التيار إلى قدرة (واط) بضرب التيار في الجهد. ستحصل على قيم تقريبية. 2,9 واط في وضع الاستعداد والآحاد 4,5 واط تحت حمل متوسطمن الناحية العملية، يتراوح متوسط الاستهلاك بين 3 و 5 واط، اعتمادًا على ما يفعله جهاز Pi، دون احتساب الأجهزة الطرفية USB التي يتم تشغيلها بواسطته.
يُعد مصدر الطاقة عاملاً مهماً أيضاً
من التفاصيل التي يغفل عنها الكثيرون أن مصدر الطاقة ليس مثالياً.كما أنها تستهلك الطاقة لتشغيلها. عادةً ما تكون المصادر الحديثة الحاصلة على شهادات كفاءة (مثل معيار المستوى السادس الأمريكي) جيدة جدًا، ولكنها لا تزال تعاني من بعض الفاقد.
أما بالنسبة لمصدر الطاقة الرسمي لجهاز Raspberry Pi USB-C، فيقال إنه يستهلك... حوالي 0,075-0,1 واط عند توصيل الجهاز بالكهرباء دون حمل أي شيءعلاوة على ذلك، تختلف كفاءة التحويل الخاصة به تبعًا للحمل: يمكن أن تكون، على سبيل المثال، حوالي 70-80% اعتمادًا على الطاقة التي يوفرها إلى Pi.
مع الأخذ في الاعتبار الحد الأدنى من الكفاءة، فإن الطاقة مأخوذة من الجدار لا يقتصر الأمر على الطاقة التي يبددها جهاز Raspberry Pi والتي تتراوح بين 2,9 و4,5 واط، بل هناك ما هو أكثر من ذلك. وتشير الحسابات إلى قيم تقريبية مثل:
- حول 4,2 واط عند المخرج عندما يكون جهاز Pi 4 في حالة سكون.
- حول 6,2 واط عند المخرج عندما يتم تحميل LXDE أو عندما يعمل لفترة أطول قليلاً.
تشمل هذه الأرقام بالفعل خسائر مصدر الطاقة، ولكنها لا تشمل الأجهزة الأخرى المتصلة عبر منفذ USB (محركات الأقراص الصلبة، ومحركات الأقراص ذات الحالة الصلبة، وما إلى ذلك)، والتي يجب إضافتها بشكل منفصل.
من الواط إلى الكيلوواط ساعة واليورو سنوياً
معرفة متوسط استهلاك الطاقة لجهاز Raspberry Pi الخاص بك يسمح لك باستقراء الاستهلاك السنوييتكون اليوم من 24 ساعة، والسنة النموذجية من 365 يومًا. يتم حساب الكيلوواط ساعة (kWh) بضرب الطاقة (بالكيلوواط) في ساعات الاستخدام.
بأخذ القيم السابقة كمرجع، إذا كان Pi 4 يعمل على مدار الساعة طوال أيام السنة يمكننا أن نقدر ما يلي:
- حوالي 36-37 كيلوواط ساعة في السنة إذا تم الاحتفاظ بها في الغالب في حالة سكون.
- حوالي 54-55 كيلوواط ساعة في السنة مع استخدام معتدل مشابه لشحن LXDE.
- أقل من 1 كيلوواط ساعة في السنة، هذا إن أمكن فقط تم توصيل مصدر الطاقة بدون جهاز Raspberry Pi، بالنظر إلى استهلاكه الذي يتراوح بين 0,075 و 0,1 واط عند عدم وجود حمل.
إذا طبقنا سعرًا مرتفعًا نسبيًا للكهرباء على مستويات الاستهلاك هذه (على سبيل المثال، شيء مشابه لـ 0,30-0,33 يورو/كيلوواط ساعة)، فسنحصل على تكاليف سنوية إرشادية مثل:
- حول 12 يورو في السنة لجهاز Raspberry Pi 4 يعمل في وضع الاستعداد على مدار الساعة طوال أيام الأسبوع.
- قرب 18 يورو في السنة لجهاز Raspberry Pi 4 تحت حمل معتدل مستمر.
- من رتبة 0,20-0,30 € al año إذا تركت مصدر الطاقة موصولاً بالكهرباء فقط دون جهاز Raspberry Pi.
بمعنى آخر، في أسوأ السيناريوهات التي نتحدث عنها أقل من 20 يورو سنوياً لتشغيل جهاز Raspberry Pi 4 طوال الوقت، يُعدّ هذا المبلغ زهيدًا مقارنةً بتكلفة تشغيل جهاز كمبيوتر تقليدي ليلًا ونهارًا.
قارن بين Raspberry Pi وخادم x86 كلاسيكي
للحصول على فكرة عن التوفير الحقيقي، من المفيد مقارنة جهاز Raspberry Pi 4 مع جهاز Raspberry Pi 4. جهاز كمبيوتر مكتبي أو محمول تم تحويله إلى خادمعلى الرغم من أنه جهاز منخفض الطاقة، إلا أنه يمكنه بسهولة أن يسحب حوالي 60 واط في المتوسط من مأخذ الطاقة، أي عشرة أضعاف ما يسحبه جهاز Pi في مثالنا.
إذا استهلك نظام x86 فعال ما معدله 62 واط على مدار العام، فإن ذلك يعادل حوالي 543 كيلوواط ساعة سنويًا. ومع ارتفاع أسعار الكهرباء نسبيًا، فإن هذا يُترجم إلى ما يقارب 170-180 يورو سنوياً للطاقة وحدها لهذا الخادم.
بالمقارنة مع يبلغ سعر جهاز Pi 4 حوالي 18 يورو في حالة الأحمال المتوسطة، يبلغ الفرق حوالي 160 يورو سنويًا. هذا يعني أنه يمكنك استرداد تكلفة شراء واحدة بسهولة في عام واحد فقط. مجموعة Raspberry Pi 4 الكاملة واستمر في الادخار في كل عام لاحق.
حتى لو أخذنا منصات x86 منخفضة الطاقة، مثل بعض معالجات Intel Atom SoC، التي يبلغ استهلاكها للطاقة في وضع الخمول 10-15 واط، كمرجع، فإنها لا تزال أقوى بمرتين أو ثلاث مرات من Raspberry Pi. وهذا الفرق يصبح ذا أهمية بالغة عند الاستخدام المتواصل على مدار الساعة.
أهمية وجود مصدر طاقة جيد
إحدى النقاط التي غالباً ما يتم تجاهلها، ولكنها تؤثر على كل من الاستهلاك والاستقرار، هي جودة إمدادات الطاقةلا تقوم جميع مصادر الطاقة التي تعلن عن "2,5 أمبير" أو "3 أمبير" بتسليم ما تعد به بالفعل، وإذا لم توفر التيار أو الجهد بشكل مستقر، فقد يقوم جهاز Pi تلقائيًا بتقليل تردد المعالج أو عرض رمز انقطاع التيار الكهربائي.
تُظهر التجربة العملية أن العديد من وحدات تزويد الطاقة الصغيرة والرخيصة تُنتج تيارًا أقل من المُعلن عنه. لذا، يُنصح باستبدالها بوحدات تزويد طاقة عالية الجودة. هامش التيار (على سبيل المثال، 5 أمبير) ووزن جيد (زيادة عدد المكونات الإلكترونية وتحسين جودة التصنيع) يُحدثان فرقًا ملحوظًا في سلاسة الأداء، وانعدام الأعطال، وتقليل رسائل انخفاض الجهد. إذا كان لديك عدة أجهزة متصلة عبر منفذ USB، مثل كاميرا وشاشة، فمن المهم جدًا الاستثمار في هذا الجانب.
باختصار، جهاز Raspberry Pi ذو الطاقة الكافية والحجم المناسب لمهمته ليس فقط يستهلك القليل من الطاقة ويوفر المال مقارنة بجهاز الكمبيوتر التقليدي.لكنها توفر أيضًا تجربة أكثر استقرارًا. مع الإعدادات الصحيحة - اختيار الطراز المناسب، وتعطيل الواجهات غير الضرورية، وإدارة التخزين، وفهم استهلاك الطاقة الفعلي - يُمكن بناء مشاريع متعددة الاستخدامات دون تجاوز الميزانية أو فاتورة الكهرباء.
