La fondation a annoncé l’arrivée de la nouvelle génération de sa carte HAT PoE (Power over Ethernet). Par rapport à la précédente, cette carte HAT PoE+ pour le Raspberry Pi délivre plus de puissance, en mettant en œuvre la norme 802.3at PoE+, et elle fonctionne avec moins d’échauffement, grâce à diverses améliorations de conception. Mieux encore, le prix original de 20 dollars a pu être conservé.

Une nouvelle carte HAT PoE+ pour le Raspberry Pi

Cet article est la traduction d’un article paru sur le blog raspberrypi.org

Quelques explications sur les termes employés

HAT

Ces cartes sont apparues avec le Raspberry Pi B+ qui a défini une nouvelle version des cartes d’extension : HAT (Hardware Attached on Top = Le matériel qui vient dessus…).
Vous en saurez plus en lisant cet article sur les cartes HAT.

POE

La POE : Power over Ethernet est une des fonctionnalités réseau définie par les normes IEEE 802.3af et 802.3at. La PoE est un moyen d’alimenter des appareils connectés via les câbles Ethernet du réseau sur lequel ils sont connectés. Cette alimentation se fait simultanément à la connexion de données.

Les appareils compatibles PoE peuvent être utilisés

• comme source d’alimentation (P.S.E. = Power Sourcing Equipment)
• comme appareils alimentés (P.D. = Powered Device)
• parfois les deux.

L’appareil fournissant une alimentation (switch, injecteur, routeur…) est un P.S.E. (Power Sourcing Equipment). Les injecteurs peuvent être utilisés avec un switch non POE, pour ajouter cette fonctionnalité à une liaison.
L’appareil qui reçoit l’alimentation est un équipement P.D. (Powered Device).
On trouve souvent comme P.D. (Powered Device) : les téléphones IP, les bornes d’accès WiFi, les caméras IP et maintenant… le Raspberry Pi !

Les P.S.E. PoE classiques peuvent fournir un maximum de 15,4 watt par port. Il faut noter que la longueur du câble entraîne toujours une perte de puissance (dissipée dans les fils, connecteurs, jonctions…). Cette perte est d’autant plus élevée que le câblage est long.
A la sortie, l’équipement PD (Powered Device) dispose normalement de 12,95 watt par port sur la PoE. On arrondit à 13w

La norme 802.3af prévoit une puissance de 15,4 watts, alors que la norme 802.3at porte cette puissance à 25.5 watts. ceci permet à ce nouveau modèle d’amener plus de puissance au Raspberry Pi et aux périphériques qui y sont connectés.

Raspberry Pi 3 B+ et Pi 4 avec carte d’alimentation PoE

Le Raspberry Pi 4 est le dernier modèle de la gamme. Il dispose du connecteur 4 broches pour la carte PoE HAT. c’est également le cas du Raspberry Pi 3B+.

LA CARTE HAT PoE N’EST COMPATIBLE
QU’AVEC LE MODÈLE RASPBERRY PI 3B+ (et suivants)
MAIS PAS AVEC LES MODÈLES PRÉCÉDENTS !

 

Sur ce schéma de la partie Ethernet du Raspberry Pi 3B+ et du Pi4 on voit que la tension d’alimentation arrive via les paires du câble Ethernet. Chaque paire est reliée à un transformateur. Le point central de ces bobines est récupéré et connecté aux quatre broches supplémentaires, apparues sur le Pi 3B+.

La nouvelle carte HAT PoE+

Vous pouvez en savoir plus en consultant la notice de la carte.

La pénurie mondiale de semi-conducteurs (dont vous avez certainement déjà entendu parler) limite l’approvisionnement des composants pour la carte PoE HAT originale. En général, la production résiste très bien à la pénurie, et l’approvisionnement de composants pour les ordinateurs Raspberry Pi, Pi Zero et autres produits de la Fondation n’a pas été affecté. Malheureusement, la première génération de PoE HAT utilise des composants qui sont en pénurie.

L’ancienne carte HAT restera en production, mais la Fondation a pris la décision inhabituelle d’annoncer ce nouveau produit avant d’avoir des stocks, afin que les clients industriels puissent envisager de migrer vers cette nouvelle HAT PoE+, dont les délais de livraison seront plus courts. Le Raspberry Pi PoE+ HAT sera disponible auprès des revendeurs agréés début juin. (Visitez la page Produits pour être automatiquement dirigé vers votre revendeur agréé local lorsque vous sélectionnez un produit).

L’alimentation (par Ethernet) PoE

La prise en charge de l’alimentation par Ethernet (PoE) est l’une des fonctions les plus intéressantes qui ait été ajoutée au Raspberry Pi au cours des dernières années. À partir du Raspberry Pi 3B+, la Fondation utilise une prise Ethernet avec les connexions appropriées sur ses enroulements. Ces connexions sont reliées à un connecteur supplémentaire à 4 broches, situé juste sous le trou de montage en haut à droite. Un HAT peut utiliser ces broches, récupérer l’énergie et réguler les 37-57 V CC présents en 5 V pour alimenter le Raspberry Pi.

À la fin de l’année 2018 est apparu le HAT PoE pour Raspberry Pi, qui fait exactement cela. Après quelques problèmes de démarrage embarrassants, il est devenu l’un des accessoires les plus vendus. Il est utilisé dans des applications industrielles telles que la signalisation numérique et l’automatisation des usines, ainsi que par des amateurs qui veulent placer leur Raspberry Pi quelque part à distance, en partageant sur un seul câble pour l’alimentation et les données.

Plus de puissance

Le PoE HAT original met en œuvre la norme 802.3af et peut fournir un minimum garanti de 13 W au Raspberry Pi. C’est suffisant pour alimenter un Raspberry Pi 4 à la charge maximale, mais pas assez pour alimenter les périphériques USB les plus gourmands en même temps.

Le HAT PoE+ met en œuvre la norme 802.3at. Lorsqu’il est utilisé avec un commutateur ou un injecteur compatible, cela signifie qu’il peut fournir jusqu’à 25W, comme vous pouvez le voir dans ce tableau comparatif.

Un meilleur redresseur

Qu’est-ce qui a encore changé ? Pour réduire la dissipation de chaleur, la diode redresseuse a été remplacée par un redresseur à « diode idéale », sous la forme d’un dispositif Microchip PD70224ILQ.

Ce circuit de redressement a été développé pour la PoE.

 

Un nouveau « super » transformateur

Les cartes PoE nécessitent un transformateur pour assurer la conversion et l’isolation de la tension. Quand vous pensez « transformateur », vous pensez probablement à un fil enroulé autour d’un noyau de ferrite, et c’est exactement ce qu’utilise le PoE HAT original.

Pour le PoE+ HAT, Bourns a fourni un tout nouveau jouet : un transformateur planaire.

Comme vous pouvez le voir sur cette version démontée, dans un transformateur planaire les « enroulements » sont en fait des pistes sur un circuit imprimé (PCB) multi-couches ; la ferrite est assemblée autour du PCB. Le résultat est un transformateur plus fin (utile si vous vous souciez vraiment de la hauteur en z et que vous êtes prêt à vous passer du ventilateur) qui est plus adapté à l’assemblage en surface. Et il a l’avantage supplémentaire de ressembler à un artefact du futur… Comme un objet provenant du vaisseau Enterprise.

Conclusion

La fondation estime que vous constaterez une réelle amélioration par rapport au PoE HAT original déjà très apprécié.

Nous sommes tous toujours fascinés par les projets que les makers réalisent avec leurs Raspberry Pis et leurs accessoires. Si vous faites quelque chose de particulièrement cool avec le PoE, faites-le nous savoir ! Les commentaires ci-dessous sont faits pour ça.

 

Et pour en savoir plus sur le PoE et ses alimentations, je vous conseille la lecture de cet article de Stéphane :

Power over Ethernet (PoE)

Et cet autre article pour un comparatif des cartes PoE du Raspberry Pi

Sources

Announcing the Raspberry Pi PoE+ HAT