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Was der Aufbau wirklich zieht<\/h2>\n
Datenbl\u00e4tter beschreiben das Netzteil, nicht den Verbrauch. Das offizielle 27-Watt-Netzteil des Raspberry Pi 5 sagt nichts \u00fcber die Maschine aus, sondern dar\u00fcber, was die Maschine in der Spitze mit voller USB-Last ziehen darf.<\/p>\n
Der echte Wert l\u00e4sst sich auf der Platine selbst messen. Pi 4 und Pi 5 tragen einen Stromversorgungsbaustein, dessen Schienen auslesbar sind, und die Summe \u00fcber alle Schienen ergibt die Gesamtaufnahme.<\/p>\n
vcgencmd pmic_read_adc | awk '\n \/_A current\/ { split($1, n, \"_\"); a[n[1]] = $2 + 0 }\n \/_V volt\/ { split($1, n, \"_\"); v[n[1]] = $2 + 0 }\n END { for (r in a) s += a[r] * v[r]; printf \"%.2f W\\n\", s }'<\/code><\/pre>\nSo gemessen liegt ein Pi 5 im Leerlauf bei rund 2,7 Watt und erreicht mit vier ausgelasteten Kernen etwa 9 Watt. Eine NVMe-SSD unter Last kommt mit anderthalb bis zweieinhalb Watt hinzu, der aktive K\u00fchler mit einem halben, eine USB-Festplatte mit zwei bis drei. Der realistische Planungswert f\u00fcr einen kleinen Heimserver liegt damit zwischen sechs und zw\u00f6lf Watt, und beide Enden dieser Spanne lohnen die Rechnung.<\/p>\n
Eine einzelne Messung gen\u00fcgt nicht, denn der interessante Moment ist nicht der Durchschnitt. Ein Stromausfall w\u00e4hrend einer Sicherung trifft die Maschine in der Spitze, und die Laufzeit, die z\u00e4hlt, ist die unter Last.<\/p>\n
Von Milliamperestunden zu Wattstunden<\/h2>\n
Zellen sind in Milliamperestunden beschriftet, und das ist eine Ladung, keine Energie. Erst die Multiplikation mit der Nennspannung macht daraus etwas Vergleichbares.<\/p>\n
Wh = mAh \u00d7 V \/ 1000\n\n3400 mAh \u00d7 3,7 V \/ 1000 = 12,58 Wh je Zelle\nzwei Zellen parallel = 25,2 Wh<\/code><\/pre>\nDie 3,7 Volt sind der Mittelwert \u00fcber die Entladekurve, nicht die Ladeschlussspannung von 4,2. Wer 4,2 in die Formel setzt, hebt das Ergebnis um gut zehn Prozent an – der h\u00e4ufigste Grund f\u00fcr eine zu optimistische Rechnung.<\/p>\n
Ein Vergleich, der im Ged\u00e4chtnis bleiben sollte: Eine Powerbank mit der Angabe 20 000 mAh ist auf Zellebene gemessen, nicht am USB-Anschluss. Bei 3,7 Volt sind das 74 Wattstunden, nach der Wandlung auf 5 Volt bleiben davon etwa 55 – und genau diese Zahl verbirgt die Werbeangabe.<\/p>\n
Der Anteil des Pakets, der nie zu Laufzeit wird<\/h2>\n
Drei Abz\u00fcge stehen zwischen den Zellen und der Maschine, jeder mit einer anderen Ursache.<\/p>\n
Der erste ist der Wandler. Zellen liefern zwischen 4,2 und 3,0 Volt, der Pi braucht stabile 5,1. Der Aufw\u00e4rtswandler dazwischen arbeitet bei \u00fcblicher Last mit etwa 88 Prozent, was drei der 25,2 Wattstunden kostet. G\u00fcnstige Module fallen bei kleiner Last unter 80 Prozent – und kleine Last ist genau das, was ein wartender Pi erzeugt.<\/p>\n
Der zweite ist die Spannungsgrenze. Lithiumzellen werden bei rund drei Volt je Zelle abgeschaltet, und die Energie unterhalb dieser Linie bleibt im Paket. Das ist keine Verschwendung, sondern Schutz: Tieferes Entladen altert die Zelle \u00fcberproportional und besch\u00e4digt sie unter 2,5 Volt dauerhaft. Etwa f\u00fcnf Prozent des Pakets liegen unter dieser Linie.<\/p>\n
Der dritte ist der einzige, der gew\u00e4hlt und nicht vorgegeben ist. Ein Herunterfahren dauert zehn bis dreissig Sekunden und muss beginnen, solange der Wandler noch stabile f\u00fcnf Volt liefert. Eine Reserve von f\u00fcnfzehn Prozent der Nettoenergie schafft daf\u00fcr Platz – und zugleich f\u00fcr ein gealtertes Paket und f\u00fcr einen zweiten Ausfall wenige Minuten nach dem ersten.<\/p>\n
Von 25,2 Wattstunden bleiben 17,8. Die Laufzeiten ergeben sich unmittelbar daraus.<\/p>\n
\n\n\nLast<\/th>\n Typische Lage<\/th>\n Laufzeit aus 17,8 Wh<\/th>\n<\/tr>\n<\/thead>\n \n\n6 W<\/td>\n Pi 5, Leerlauf, SD-Karte<\/td>\n 2 h 58 min<\/td>\n<\/tr>\n \n9 W<\/td>\n Pi 5 mit NVMe, mittlere Last<\/td>\n 1 h 59 min<\/td>\n<\/tr>\n \n12 W<\/td>\n Alle Kerne belegt, Platte und K\u00fchler<\/td>\n 1 h 29 min<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\nAbschalten, bevor die Grenze erreicht ist<\/h2>\n
Jede USV, die den Namen verdient, meldet den Wegfall der Netzspannung auf irgendeine Weise. Zwei Mechanismen decken fast alle Platinen am Markt ab, und der einfachere kommt ganz ohne Software aus.<\/p>\n
Ein HAT, der einen GPIO-Pin auf Masse zieht, kann das Herunterfahren \u00fcber ein Device-Tree-Overlay ausl\u00f6sen. Eine Zeile in der Startkonfiguration ist die ganze Umsetzung.<\/p>\n
# \/boot\/firmware\/config.txt\ndtoverlay=gpio-shutdown,gpio_pin=17,active_low=1,gpio_pull=up<\/code><\/pre>\nDer Vorteil: Das funktioniert ohne laufenden Dienst und sogar w\u00e4hrend des Startvorgangs. Der Nachteil: Es f\u00e4hrt sofort herunter, was bei einem vier Sekunden langen Ausfall falsch ist. Eine kurze Verz\u00f6gerung macht den Unterschied zwischen \u00fcberlegter Reaktion und n\u00e4chtlichem Neustart.<\/p>\n
#!\/bin\/bash\n# \/usr\/local\/bin\/usv-wacht.sh - wartet auf einen anhaltenden Netzausfall\nwhile gpiomon --num-events=1 --falling-edge gpiochip0 17 >\/dev\/null; do\n sleep 60\n if gpioget gpiochip0 17 | grep -q '^0$'; then\n logger -t usv \"Netz seit 60 s weg - fahre herunter\"\n \/sbin\/shutdown -h now\n fi\ndone<\/code><\/pre>\n# \/etc\/systemd\/system\/usv-wacht.service\n[Unit]\nDescription=USV-Wache\nAfter=multi-user.target\n\n[Service]\nExecStart=\/usr\/local\/bin\/usv-wacht.sh\nRestart=always\nRestartSec=5\n\n[Install]\nWantedBy=multi-user.target<\/code><\/pre>\nDer zweite Mechanismus ist eine Ladestandsanzeige \u00fcber I2C – ein MAX17048 oder ein INA219 sitzt auf den meisten besseren Platinen und meldet den Ladestand in Prozent. Damit h\u00e4ngt die Ausl\u00f6sung am Paket statt an der Uhr, und das ist das ehrlichere Kriterium: abschalten unter zwanzig Prozent, unabh\u00e4ngig davon, wie lange der Strom schon fehlt.<\/p>\n
Welcher Weg auch gew\u00e4hlt wird, eine Einstellung geh\u00f6rt dazu. Eine Maschine, die bei einem Ausfall herunterf\u00e4hrt, muss bei R\u00fcckkehr der Spannung von selbst wiederkommen – beim Pi 5 ist das eine Sache des Bootloaders, nicht des Betriebssystems.<\/p>\n
sudo rpi-eeprom-config --edit\n# POWER_OFF_ON_HALT=1\n# WAKE_ON_GPIO=0\n# PSU_MAX_CURRENT=5000<\/code><\/pre>\nDie Probe, die absichtlich stattfinden muss<\/h2>\n
Eine nie gepr\u00fcfte USV ist eine Annahme. Die Probe ist unspektakul\u00e4r und kostet einen Nachmittag: die Maschine unter die Last setzen, die sie sp\u00e4ter wirklich sieht, den Netzstecker ziehen und zwei Zeiten notieren – wann das Herunterfahren begann und wann das Paket aufgab.<\/p>\n
Danach steht der Beleg im Protokoll des vorherigen Starts. Ein sauberes Herunterfahren endet mit einer Stopp-Meldung f\u00fcr das Dateisystem; ein abruptes Ende zeigt gar nichts, und das ist selbst der Befund.<\/p>\n
journalctl -b -1 -n 30 --no-pager<\/code><\/pre>\nZwei Ergebnisse kommen h\u00e4ufig vor, und beide sind brauchbar. Begann das Herunterfahren, war das Paket aber vor dem Ende leer, ist die Reserve zu klein. Hatte das Paket Minuten nach dem Ausschalten noch Ladung, ist die Reserve grossz\u00fcgig – eine gute Lage, die zu kennen besser ist, als sie anzunehmen.<\/p>\n
Diese Probe einmal im Jahr zu wiederholen kostet eine Stunde und f\u00e4ngt den Ausfall ab, der sonst kein Anzeichen hat: ein Paket, das im Vollladezustand still die H\u00e4lfte seiner Kapazit\u00e4t verloren hat.<\/p>\n
Was zwei Jahre ver\u00e4ndern<\/h2>\n
Lithiumzellen verlieren auf zwei Wegen an Kapazit\u00e4t, und nur einer davon entsteht durch Nutzung. Drei- bis f\u00fcnfhundert volle Zyklen bringen eine Zelle auf etwa achtzig Prozent ihrer urspr\u00fcnglichen Kapazit\u00e4t – f\u00fcr eine USV, die sich ein paar Mal im Jahr entl\u00e4dt, ohne Bedeutung.<\/p>\n
Der andere Weg ist die Zeit, und dieser trifft hier zu. Eine dauerhaft voll geladene Zelle bei der Temperatur in einem geschlossenen Geh\u00e4use altert messbar schneller als dieselbe Zelle bei Lagerladung. Nach zwei Jahren in einem warmen Schrank sind zwanzig bis dreissig Prozent Kapazit\u00e4tsverlust normal und kein Defekt.<\/p>\n
Daraus folgen zwei Dinge. Platinen, die auf 4,1 statt 4,2 Volt laden, geben rund zehn Prozent Nennkapazit\u00e4t auf und verdoppeln daf\u00fcr grob die kalendarische Lebensdauer – ein guter Tausch f\u00fcr ein Ger\u00e4t, das sein Leben mit Warten verbringt. Und die Auslegung am Anfang erfolgt besser mit dem Paket, das in zwei Jahren dasteht, nicht mit dem aus der Verpackung: Die Reserve geh\u00f6rt so gew\u00e4hlt, dass auch achtzig Prozent des Pakets das Herunterfahren noch tragen.<\/p>\n