Raspberry Pi часто використовується у проектах, які працюють цілодобово. У такому режимі питання охолодження стає критичним. Один із найпоширеніших варіантів – PoE HAT з вбудованим вентилятором. На перший погляд може здатися, що достатньо під’єднати HAT і все запрацює автоматично. Але на практиці іноді виникають нюанси, як це сталося і в мене.

Я купив Waveshare PoE M.2 HAT+. Підключив його згідно інструкції, проте звернув увагу на те, що вентилятор працював постійно на максимальних обертах. Звісно така поведінка неочікувана і я почав шукати причину щоб усунути її.

Параметрами ядра

Вентилятор PoE HAT не працює “напряму” від напруги. Він керується параметрами ядра та спеціальним драйвером, який реагує на температуру процесора і змінює оберти. Ці параметри налаштовуються в файлі конфігурації распбері пай /boot/firmware/config.txt

В цей файл необхідно додати наступний блок налаштувань :

# Fan settings
dtparam=cooling_fan=on
dtparam=fan_temp0=55000,fan_temp0_hyst=2000,fan_temp0_speed=80
dtparam=fan_temp1=60000,fan_temp1_hyst=2000,fan_temp1_speed=140
dtparam=fan_temp2=65000,fan_temp2_hyst=2000,fan_temp2_speed=200
dtparam=fan_temp3=70000,fan_temp3_hyst=2000,fan_temp3_speed=255

Опишу цей блок детальніше на прикладі першого рядка:

• dtparam=cooling_fan=on – вмикає драйвер апаратного вентилятора на Raspberry Pi 5.
• fan_temp0=55000 – поріг у мілі-градусах °C (55 000 = 55 °C). При досягненні цієї температури вентилятор увімкнеться.
• fan_temp0_hyst=2000 – гістерезис (2 °C). Це означає, що вентилятор вимкнеться лише тоді, коли температура опуститься нижче 53 °C.
• fan_temp0_speed=80 – швидкість обертів при цьому порозі. Значення в діапазоні 0–255 (де 255 = максимальні оберти). 80 ≈ низька швидкість, фактично «тихе охолодження».

Після застосування цих змін, я перезавантажив Raspberry Pi, проте зміни не відбулися, вентилятор продовжував працювати на максимальних обертах. Я був змушений шукати інші причини вирішення проблеми – постійні максимальні оберти вентилятора.

Діагностика несправності

Оскільки внесені параметри не вплинули на поведінку роботи вентилятора, то я вирішив подивитися всі можливі параметри які могли б теоретично відповідати за температуру та оберти вентилятора. Для цього я послідовно запустив три команди.

cat /sys/class/hwmon/*/fan1_input
13863

Показує кількість імпульсів за секунду вентилятора. fan1_input – стандартний сенсор у Linux hardware monitoring (hwmon). Зазвичай тут значення коливаються залежно від PWM-сигналу (тобто від того, яку швидкість встановлено через fan_tempX_speed або target_pwm).

/vcgencmd measure_temp
temp=27.9'C

Утиліта vcgencmd читає температуру CPU (через firmware GPU). Означає, що ядро ARM зараз має температуру 27,9 °C. Це «офіційний» спосіб подивитися температуру Raspberry Pi, і саме ці дані використовує система охолодження.

cat /sys/class/hwmon/hwmon0/temp1_input
27050

Той самий сенсор CPU, але доступний через інтерфейс Linux hwmon. temp1_input подає температуру в міліградусах Цельсія. 27050 = 27 050 м°C = 27,05 °C. Це більш «сирий» спосіб доступу до температури, який використовують утиліти типу sensors або monitoring-системи (Zabbix, Prometheus, lm-sensors).

Оскільки кожен параметр видав мені дані, то це значить, що сенсори активні та працюють. Я почав шукати проблему в апаратній частині. Спершу я вимкнув і від’єднав живлення Raspberry Pi, від’єднав шлейф PCI Express та від’єднав повністю плату PoE HAT. Я побачив, що в конекторі для вентилятора распбері пай одна ніжка погнута, і це стало великою проблемою, адже сам роз’єм дуже маленький, і навіть масштаб розмірів голки здається доволі великим. Щоб ви розуміли масштаб мініатюри, я це фото зробив на макро об’єктив.

Як видно на фотографії, контакт було притиснуто до низу і трошки деформовано. Я голкою зміг його підняти тільки у вертикальне положення, проте сам контакт залишився погнутим. Для того, щоб він коректно зайшов в конектор, я змушений був голкою розширити для нього отвір. Після під’єднання, распбері пай запустилася, і вентилятор почав отримувати сигнали щодо кількості обертів в залежності від температури.

Наразі виконавши команду перевірки кількість імпульсів вентилятора cat /sys/class/hwmon/*/fan1_input я отримав значення 3447 що втричі менше за попереднє значення. Таким чином я поборов проблему, і тепер мій вентилятор керується коректно в залежності від температури процесора.

Головний висновок такий: для стабільної та тихої роботи PoE HAT на Raspberry Pi необхідно не лише правильно налаштувати параметри в config.txt, а й переконатися в цілісності конектора та пінів. Мій приклад наочно показує що цим нехтувати не треба, а якщо вже і сталася проблема, то її вирішити не просто, адже елементи конектора настільки маленькі, що їх фізично вирівняти буде або неможливо, або дуже важко і для цього голка або пінцет будуть доволі великими інструментами.

Raspberry Pi 5 став справжнім проривом у світі одноплатних комп’ютерів. Оновлене залізо, потужніший процесор, підтримка PCIe через FPC-кабель – усе це відкриває нові горизонти для ентузіастів. Проте однієї ключової деталі все ще бракує, а саме офіційної POE HAT від Raspberry Pi Foundation для п’ятого покоління.

Хоча офіційний реліз, за чутками, вже «на підході», багато користувачів не хочуть чекати. Вони прагнуть компактності, зручності та живлення Raspberry Pi без зайвих кабелів і окремої розетки на 220 В. Саме тут у гру вступає Waveshare POE M.2 HAT+ це неофіційне, але надзвичайно практичне рішення для PoE-живлення та одночасного розширення за допомогою накопичувачів M.2.

Waveshare POE M.2 HAT+ це рішення для тих, хто не хоче чекати офіційного релізу POE для Raspberry Pi 5

Живлення Raspberry Pi 5

Raspberry Pi 5 продається як окрема плата без блоку живлення в комплекті. Для користувачів пропонується оригінальний блок живлення 27W USB-C PowerSupply EU. На першому етапі я купив саме цей блок живлення, адже інші виробники пропонували майже такі самі і по ціні і по потужності пристрої, тому не було сенсу в пошуках чогось іншого.

27W USB-C PowerSupply EU device – box

27W USB-C PowerSupply EU – logo

27W USB-C PowerSupply EU – specification

Цей блок живлення підтримує наступні режими:

• 5.1V, 5A;
• 9V, 3A;
• 12V, 2.25A;
• 15V, 1.8A

Якщо розглянути варіант підключення Raspberry Pi 5 через Waveshare POE M.2 HAT+ використовуючи як джерело мій свіч UniFi USW-Lite-8-PoE який підтримує стандарт 802.3at що подає напругу на вході 48 вольт, то характеристики живлення будуть такими.

• Напруга на вході = ~48V DC
• Потужність = до 25.5 Вт
• Струм приблизно = 0.5 – 0.6 А

Комплектація

Я зробив замовлення в інтернет магазині України, тому но коробочці був вже наклеєний стікер продавця. Проте через цей стікер прогладався оригінальний напис Waveshare. Також був зазначений код моделі: SKU: 28411. Оскільки бренд Waveshare китайський, то логічно і вироблена ця плата була також в Китаї.

Всі елементи запаковані в індивідуальні пакетики, а саме:

• PoE M.2 HAT+
• Металевий радіатор
• Кабель 16 контактів, довжина 40 мм
• Термострічка (3 штуки)
• Набір гвинтів і стійок

Пропоную розглянути кожен компонент окремо, для цього я зробив фото

Waveshare POE M.2 HAT back

Waveshare POE M.2 HAT face

Waveshare POE M.2 HAT Metal heatsink

Waveshare POE M.2 HAT 16P-Cable-40mm

Waveshare POE M.2 HAT Thermal tape

Waveshare POE M.2 HAT Screws pack

Підключення POE M.2 HAT+

Процес підключення має свою послідовність, і складається з декількох простих кроків:

Наклеювання термострічки

В комплекті три квадратні термострічки, вони в захисній плівці яку треба зняти перед наклеюванням. Найбільший квадратик приклеїти на процесор, а два інші на чіп Wi-Fi / Bluetooth та на чіп пам’яті.

• Процесор
• Wi-Fi / Bluetooth
• Память

Фіксація радіатора

Радіатор має два кріплення по діагоналі, він легко фіксується на платі распбері пай. Пружини будуть амортизувати цей радіатор. Після закріплення на зворотній стороні плати побачимо два гарпун подібні кріплення. Це буде свідчити про успішне встановлення радіатора

Закріплення POE M.2 HAT+

Ця плата кріпиться до Raspberry Pi за допомогою 4 стійок, які знизу та зверху закручуються гвинтиками.

Цікавий факт: в комплекті 5 стійок та 10 гвинтиків, можливо зайві враховуються як запасні.

Підєднуємо шлейф живлення кулера

Закручуємо 4 стійки знизу гвинтами.

Підєднуємо плату через контакти GPO. Треба бути обережним із проводом до кулера, щоб він був розміщений компактно та не заважав компонентам.

Закручуємо стійки зверху

Таким чином наша плата встановлена та підключена, залишилося лише останнє – підключити PCI шлейф.

Підключення шлейфу PCI

Шлейф має дві сторони, тому важливо не переплутати напрямок та позицію підключення

16P-Cable-40mm socket

16P-Cable-40mm socket rpi

16P-Cable-40mm plugged

Тестування

В ролі джерела живлення в мене буде свіч Ubiquiti UniFi Switch Lite 8 PoE (USW-Lite-8-PoE). Цей свіч має 4 PoE+ порти на загальну потужність не більше 60 ватт, та не більше 30 ватт на 1 порт. Я підключив Raspberry Pi 5 до першого порту. Буквально через секунду почалося завантаження, та почав крутитися кулер, що свідчить про коректне підключення як кулера так і PCI шлейфу.

Два світлодіоди мережевого порту світяться, що свідчать про живлення PoE+ та передачу даних.

Звісно мені було цікаво дізнатися яке реальне споживання Raspberry Pi 5? Для цього я подивився ці значення в контролері Ubiquiti – UniFi Network, в розділі Ports та вибравши вкладку Stats.

Так, 5 ватт в порівнянні із значенням в 6 ватт попередньої моделі це здається замало, проте є декілька особливостей, а саме ось, за рахунок чого зменшене споживання:

• Не підключено SSD через PCI
• Не підключено USB флешку
• Raspberry Pi майже в стані простою

При збільшенні навантаження або підключенні додаткових пристроїв споживання неодмінно збільшиться.

Висновки

Waveshare POE M.2 HAT+ це не просто заміна офіційної PoE HAT, а функціонально багатший варіант, що поєднує в собі одразу три можливості:

1. PoE живлення без окремого блока.
2. M.2 накопичувач для серверних проектів.
3. Активне охолодження — необхідне при роботі з великим навантаженням.

До появи офіційного рішення від Raspberry Pi Foundation — це найкращий вибір для ентузіастів, які хочуть максимально ефективно використовувати можливості нового Pi 5.