Moin zusammen,
ich plane gerade meine Heimautomation mit einem zentralen Kleinrechner
(Raspberry-Klasse, vielleicht auch BeagleBoard) und ein wenig
Interface-Schaltungen drumrum, die dann 24/7 laufen sollen. Und das nach
Möglichkeit natürlich viele Jahre lang.
So ein Setup ist ja entfernt verwandt mit den Routerboxen (ebenfalls ein
ausgewachsenes Linux-System mit vergleichsweise wenig Energiebedarf,
dass auch 24/7 läuft). Bei den Routerboxen habe ich über die Jahre
beobachtet, dass die mehrheitlich so nach 8 bis 10 Jahren mit seltsamen
Instabilitäten den Geist aufgeben. Vermutlich aufgrund defekter
Kondensatoren in deren Schaltreglern, was ich auch nicht überraschend
finde, da diese recht stark beansprucht werden.
Mein Gedanke ist nun, für die Heimautomation auf ein natürlich weniger
effizientes, aber dafür langlebiges Linearnetzteil zu setzen. Was meint
ihr, ist das sinnvoll? Und wenn nein, warum nicht? Mir geht es dabei
weniger um Kosten oder Energieverbrauch, sondern eher darum, ein über
viele Jahre praktisch wartungsloses und zuverlässiges System zu bauen.
Erfahrungshintergrund: 1995 baute ich ein Codeschloss für einen
Hintereingang am Haus, mit Netztrafo, Linearnetzteil und
80535-Controller. Das Ding brauchte zweimal eine neue Tastatur, weil die
ein wenig der Witterung ausgesetzt ist. Da wäre vermutlich so eine
vandalengeschützte Edelstahltastatur besser gewesen. Aber abgesehen von
den Reparaturen der Tastatur läuft das Ding ununterbrochen und
zuverlässig nun seit 25 Jahren.
Chris schrieb:> Vermutlich aufgrund defekter> Kondensatoren in deren Schaltreglern, was ich auch nicht überraschend> finde, da diese recht stark beansprucht werden.
Man könnte da natürlich Kondensatoren verwenden, die nicht so auf Kante
genäht sind. Platz sollte bei einem Eigenbau ja kein Problem sein.
Oliver
Hm. Ich bin etwas skeptisch, was die Langlebigkeit von Schaltnetzteilen
angeht. vor 25 Jahren war die "SimpleSwitcher"-Serie von (damals noch)
National Semiconductor (LM2576 & Friends) für Eigenbau-Projekte populär.
Ich habe auch ein paar davon verbaut, aber nie für dauerhaften Betrieb,
und ich weiß auch nicht, ob das Zeug heute noch existiert und
funktioniert.
Ja, der Platzbedarf ist zweitrangig. Mir fehlt allerdings das Wissen,
was einen langlebigen Schaltregler von den Consumer-Dingern
unterscheiden würde - und dementsprechend weiß ich auch nicht, wie ich
ihn für Langlebigkeit auslegen müsste. Bei den Linearnetzteilen habe ich
das ja anscheinend schon mal hinbekommen. ;)
Chris schrieb:> Hm. Ich bin etwas skeptisch, was die Langlebigkeit von Schaltnetzteilen> angeht. vor 25 Jahren war die "SimpleSwitcher"-Serie von (damals noch)> National Semiconductor (LM2576 & Friends) für Eigenbau-Projekte populär.> Ich habe auch ein paar davon verbaut, aber nie für dauerhaften Betrieb,> und ich weiß auch nicht, ob das Zeug heute noch existiert und> funktioniert.
Ich habe für "schnelle" Projekte gern einen Klingeltrafo genommen (die
sind praktisch unkaputtbar), einen Brückengleichrichter, einen Elko und
dann einen "SimpleSwitcher" nachgesetzt. Hat bei mir im Dauerbetrieb
immer zuverlässig funktioniert. (Layout und Dimensionierungshinweise für
Speicherdrossel und Diode waren in den Datenblättern der LM2576 -
Bausteinfamilie enthalten.) Oft hat TI die "alten" Datenblätter nach dem
Aufkauf von National Semiconductor noch in seinen Literaturarchiven. (Da
muss man manchmal etwas suchen, weil die etwas versteckt sind.)
Auf längere Sicht sehe ich bei SNT zwei dominante Ausfallmechanismen:
1.) Der Primärkreis fackelt ab, aufgrund irgendwelcher
Überspannungsspitzen. Hierfür sind wor allem die Bausteine von
Power-Integrations berühmt- berüchtigt. Überspannungssschutz mit
einfachen Varistoren ist auch nicht die Lösung, möglicherweise hilft
hier ein professioneller Überspannungsschutz.
Meine Persönliche Empfehlung: Einen fetten Motorkondensator von mehreren
uF parallel zu L+N - das glättet die meisten Spikes. Wegen der erhöhten
Blindströme haben die Versorger so etwas allerdings gar nicht gerne...
An dieser Stelle sehe ich also ein generelles Problem.
2.) Überlastete Elkos im Sekundärkreis. Dagegen hilft Qualitätsware, die
am besten mit einem Bruchteil der Nennlast betrieben wird.
Mir ist allerdings auch schon mal ein Linear-Netzteil abgefackelt. Der
Ringkerntrafo zeigte auf der Netzseite Überschläge, er war vmtl
beschädigt durch eine vorausgegangene Überspannug (dies passierte in
einem entlegenen Gebiet von Irland wo Freileitungen die Regel sind).
So eine Langzeitgarantie ist also nicht so ganz ohne....
Chris schrieb:> Hm. Ich bin etwas skeptisch, was die Langlebigkeit von Schaltnetzteilen> angeht.
Weil du halt nur Consumerschrott mit Verfallsdatum kennst...
Ergänzend anzumerken wäre noch dass Netzteile der höheren
Leistungsklasse aufgrund ihrer größeren Primärelkos auch mehr
surge-Pulse schlucken können, von daher erwarte ich dort wesentlich mehr
Robustheit als in den kleinen Wandwarzen oder den winzigen SNTs in
LED-Leuchtmitteln.
Ich hatte auch einen Router der nach ein paar Minuten immer einen Reset
machte. Klar, Elkos im Netzteil. Nachgesehen, alle in Ordnung. Was war
es? Eine Einstellung in der Software, die einen Reset auslöst wenn der
uplink Rechner nicht mehr antwortet. Und weil ich da die IP geändert
hatte...
Das war ein Netzteil mit Linearregler, es gab mal Hersteller die
langlebiges gebaut haben.
Aber wie andere schon schrieben: es gibt auch gute SNT, vor allem
Industrie Teile. Und extra USB Kabel mit offenem Ende für die
Stromversorgung.
Vielen Dank schon mal für eure bisherigen Gedanken zum Thema. Die
Überlegungen zu den Ausfallszenarien (und geeigneter Vorbeuge-Maßnahmen)
von SNTs bestärkt mich ja in der Idee, bei Altbewährtem zu bleiben.
Günni schrieb:> Ich habe für "schnelle" Projekte gern einen Klingeltrafo genommen (die> sind praktisch unkaputtbar), einen Brückengleichrichter, einen Elko und> dann einen "SimpleSwitcher" nachgesetzt. Hat bei mir im Dauerbetrieb> immer zuverlässig funktioniert.
Das klingt nach einer interessanten Lösung, um bewährte und robuste
Technik mit etwas besserer Effizienz zu kombinieren. Kannst Du sagen,
wie lange die von Dir verbauten "SimpleSwitcher" im Dauerbetrieb liefen?
Oder vielleicht ja auch noch laufen? Spulen und Halbleiter werden das
bei etwas Überdimensionierung und nicht zuviel Wärme bestimmt lang
mitmachen; ich habe nur etwas Respekt vor den höherfrequenten Strömen im
Ausgangskondensator.
Dieter schrieb:> Ergänze dann halt das Ganze um einen Strom Pi mit einer zweiten> Stromversorgung. Große Server haben auch zwei Netzteile, dh eines ist> redundant.
Danke, aber Redundanz geht hier in die falsche Richtung. Es ist (für
mich) nicht so wichtig, dass das System niemals stromlos wird. Ich
möchte es nach Fertigstellung nur möglichst kaum noch warten müssen.
Die Gefahr von Dateisystemfehlern bei spontanen Stromausfällen möchte
ich lieber mit Read-Only-Partitionen fürs System und
Journaling-Filesystemen + Write-Barriers für die Logs und Daten angehen.
Chris schrieb:> ich plane gerade meine Heimautomation mit einem zentralen Kleinrechner> (Raspberry-Klasse, vielleicht auch BeagleBoard) und ein wenig> Interface-Schaltungen drumrum, die dann 24/7 laufen sollen. Und das nach> Möglichkeit natürlich viele Jahre lang.
Dann solltest du den SingleBoardComputer (SBC) nicht von einer
(Micro)SD-Karte starten, weil die dafür nicht gedacht/ausgelegt sind.
Sondern von einer SSD, welche per SATA oder USB mit dem SBC verbunden
ist.
TR.0LL schrieb:> Dann solltest du den SingleBoardComputer (SBC) nicht von einer> (Micro)SD-Karte starten, weil die dafür nicht gedacht/ausgelegt sind.> Sondern von einer SSD, welche per SATA oder USB mit dem SBC verbunden> ist.
Diese Überlegung hatte ich auch schon, und fand daher das eMMC der
BeagleBoards oder Odroids ganz attraktiv. :) Nachdem es beim/für den
Raspberry Pi 4 jetzt aber viele gute Designentscheidungen und endlich
auch schöne passive Kühlkonzepte gab/gibt, und er deswegen für die
Anwendung attraktiver wird, frage ich mich, ob die Bedenken bei der
SD-Karte nicht doch unbegründet sind.
Was genau meinst Du, wenn Du schreibst "nicht dafür ausgelegt"? Hast Du
Bedenken wegen der Kontakte der Fassung?
Oliver S. schrieb:> Woher nimmst du eigentlich die Gewissheit, daß das Netzteil und nicht> der vorgesehene Spielzeugrechner die Lebensdauer begrenzt?
Tja. Eine Gewissheit ist es nicht. Ich bin ja nicht mal ganz sicher, was
die Instabilitäten der erwähnten 10 Jahre alten Router wirklich
auslöst. Aber einen (bekannten) Faktor schon mal zu minimieren schadet
ja schon mal nicht.
Für einen relativ frisch auf den Markt gekommenen SBC kann es ja
naturgemäß keine Erfahrungswerte zur Langzeitstabilität geben.
Chris schrieb:> TR.0LL schrieb:>> Dann solltest du den SingleBoardComputer (SBC) nicht von einer>> (Micro)SD-Karte starten, weil die dafür nicht gedacht/ausgelegt sind.>> Sondern von einer SSD, welche per SATA oder USB mit dem SBC verbunden>> ist.>> Diese Überlegung hatte ich auch schon, und fand daher das eMMC der> BeagleBoards oder Odroids ganz attraktiv. :) Nachdem es beim/für den> Raspberry Pi 4 jetzt aber viele gute Designentscheidungen und endlich> auch schöne passive Kühlkonzepte gab/gibt, und er deswegen für die> Anwendung attraktiver wird, frage ich mich, ob die Bedenken bei der> SD-Karte nicht doch unbegründet sind.>> Was genau meinst Du, wenn Du schreibst "nicht dafür ausgelegt"? Hast Du> Bedenken wegen der Kontakte der Fassung?
Nein, das man die Karten "totschreiben" kann/wird. Brauchen wird man
aber immer eine MicroSD-Karte, auch wenn man einen RPI4 von einer SSD
booten lassen möchte.
https://www.youtube.com/watch?v=5Qgno42VGPY
Was spricht gegen einen Intel-NUC oder der gleichen?
TR.0LL schrieb:> Nein, das man die Karten "totschreiben" kann/wird.
Letztlich ist es Flash-Speicher, der mit einem mehr oder weniger
schlauen Wear-Leveling-Algorithmus im Controller der Speicherkarte oder
eMMC oder SSD angesteuert wird. Zum einen hat man die Möglichkeit, das
System so zu konfigurieren, dass nur möglichst wenige Schreiboperationen
nötig sind. (kein Swap, eher zuviel RAM, vernünftiges Logging) Zum
anderen gibt es auch "High-Endurance" SD-Karten, dessen
Flash-Technologie und Wear-Leveling (hoffentlich) wenigstens an eMMC
heranreicht.
TR.0LL schrieb:> Was spricht gegen einen Intel-NUC oder der gleichen?
Meinst Du, diese Dinger sind zuverlässiger? Warum?
Ein SBC hat eher wenige Komponenten, fast nur das SoC mit etwas
"Hühnerfutter", und wenig alterungsanfällige Bauteile. Wenn man die
Halbleiter und Kondensatoren relativ kühl hält, was bei der geringen
Verlustleistung mit ordentlich viel Aluminium auch passiv nicht sooo
schwer ist, warum sollte das unzuverlässiger sein als z.B. ein NUC?
Chris schrieb:> Nachdem es beim/für den Raspberry Pi 4 jetzt aber viele> gute Designentscheidungen und endlich auch schöne> passive Kühlkonzepte gab/gibt,
Die braucht der aber auch dringend. Aber leider hat er eine viel zu
fette CPU (für diese Anwendung) und völlig unnötiges GBit-Ethernet. Das
frisst alles nur Strom. Ich fände den 3B (ohne +) am vernünftigsten,
aber wird ohne Kühlkörper auch viel zu warm.
Diesen 3B würde ich evt. rein linear versorgen, wenn alle anderen
Verbraucher mit ungeregelten 12 Volt auskommen. Mit einem 9 Volt, 30 VA
Ringkerntrafo müsste der Linearregler gute 3 Watt verheizen. Das ist mit
einem richtigen Kühlkörper kein Problem, der darf nur die übrigen
Bauteile nicht aufheizen und das kostet Platz.
TR.0LL schrieb:>> Was genau meinst Du, wenn Du schreibst "nicht dafür ausgelegt"? Hast Du>> Bedenken wegen der Kontakte der Fassung?>> Nein, das man die Karten "totschreiben" kann/wird.
Das scheint mir das kleinste Problem zu sein. Warum sollte man auf die
Karte schreiben wollen? Irgendwo auf der Nachbarplatine oder im Netzwerk
wird es schon einen robusteren Speicher geben. Man kann auch ein
NOR-Flash direkt an den SBC hängen. Richtige SBCs sollten auch von
NOR-Flash booten können.
SSDs oder eMMC sind vom Prinzip her auch nicht langlebiger als
SD-Karten. Auf 10 Jahre wartungsfrei kann man nur hoffen. SSDs und
SD-Karten kann man allerdings leichter ersetzen als eMMC.
Chris schrieb:> TR.0LL schrieb:>> Was spricht gegen einen Intel-NUC oder der gleichen?>> Meinst Du, diese Dinger sind zuverlässiger? Warum?
Bei Kontron oder Congatec ist vom Preis her einfach mehr Luft für
bessere Bauteile als beim einem auf kostengünstig optimierten Board.
Bauform B. schrieb:> SD-Karten
Stabiler wird es mit Swap-Partition:
Mittels gpartet wurde auf der SD-Karte zusätzlich eine weitere primäre
Partition mit ungefähr 1 bis 3GB als Swap (Auslagerungsdatei) angelegt.
Die Swap-Partition bringt zum Beispiel folgenden Vorteil gegenüber
keiner oder zumindest einer angelegten Swap-Datei im Hauptverzeichnis
(meist angelegt unter "/var"). Wenn ein Rechner mit vielen Tabs oder
Anwendungen plötzlich stark langsam wird, dann besteht so
eine bessere Chance, laufende Programme wieder zu beenden bevor alles
einfriert. Ohne Auslagerungsdatei oder -partition (Swap) versucht das
Betriebssystem Programmteile durch ein anderes Verfahren ähnliches zu
erreichen, das System wird sehr langsam oder friert ein.
Eine Swap-Partition verursacht weniger Schäden auf dem Dateisystem
(Hauptsystem) einer SD-Karte, als eine Swap-Datei, wenn zum Beispiel das
Limit der Flash-Lebensdauer der Zellen auf der Karte erreicht wurde
durch häufiges “swappen” eben auf diesen Datenträger. Die Daten einer
defekt geflashten SD-Karte mit eigener Flash-Partition lassen sich in
der Regel ohne besondere Kenntnisse über Recovery-Techniken so noch
kopieren und retten, wenn diese an einem Rechner als weiteres Medium
angeschlossen oder eingebunden wird.
Auf dem Cubietruck (auch auf anderen Rechnern) konnte ich beobachten,
dass der Firefox über Nacht angelassen den ganzen Speicher füllte bis
sich der Rechner aufhängte. Die grüne LED leuchtete und flackerte dabei.
Ungünstig wäre in dem Falle eine fehlerhafte Swap-Datei in der
root-Partition. (Zerschossenes Verzeichnis, Dirty-Bit mit fsck
rücksetzen usw.)
Bauform B. schrieb:> Bei Kontron oder Congatec ist vom Preis her einfach mehr Luft für> bessere Bauteile als beim einem auf kostengünstig optimierten Board.
Das ist ein gutes Argument.
Andererseits sind beim RPI4 z.B. ja kaum Bauteile drauf, die irgendwie
von minderer Qualität sein könnten. Zudem sind SoC, Speicher und
Peripherie verlötet (also fallen korrodierende Steckkontakte als
Ausfall-Ursache auch raus)
Das ganze mit dem besagtem Alublock relativ kühl halten und keine großen
Temperatursprünge machen lassen, vielleicht noch etwas untertakten und
soviel wie möglich abschalten... Könnte doch klappen. :-)
Dieter schrieb:> Stabiler wird es mit Swap-Partition:
noch stabiler wird es ganz ohne swap ;)
> Wenn ein Rechner mit vielen Tabs oder Anwendungen plötzlich stark> langsam wird, dann besteht so eine bessere Chance, laufende> Programme wieder zu beenden bevor alles einfriert.
stimmt.
> Ohne Auslagerungsdatei oder -partition (Swap) versucht das> Betriebssystem Programmteile durch ein anderes Verfahren ähnliches> zu erreichen, das System wird sehr langsam oder friert ein.
stimmt auch, allerdings friert es nicht ein, es wird nur langsam. Als
jemand, der aus Prinzip kein swap benutzt: Ihr habt einfach keine Geduld
;)
> Eine Swap-Partition verursacht weniger Schäden auf dem Dateisystem
(...)
> Die Daten einer defekt geflashten SD-Karte mit eigener Flash-> Partition lassen sich in der Regel ohne besondere Kenntnisse> über Recovery-Techniken so noch kopieren und retten
die Chancen sind ein klein wenig besser, aber im Prinzip nützt es
nichts. Das wear leveling kennt kein Dateisystem und nicht einmal
Partionen. Ein Flash-Block kann Teile aus mehreren Partitionen
enthalten. Selbst wenn wirklich nur auf die swap-Partition geschrieben
wird, kann die root-Partition beschädigt werden. Also, lieber kein swap
auf SD-Karten.
Chris schrieb:> Diese Überlegung hatte ich auch schon, und fand daher das eMMC der> BeagleBoards oder Odroids ganz attraktiv. :) Nachdem es beim/für den> Raspberry Pi 4 jetzt aber viele gute Designentscheidungen und endlich> auch schöne passive Kühlkonzepte gab/gibt, und er deswegen für die> Anwendung attraktiver wird, frage ich mich, ob die Bedenken bei der> SD-Karte nicht doch unbegründet sind.>> Was genau meinst Du, wenn Du schreibst "nicht dafür ausgelegt"? Hast Du> Bedenken wegen der Kontakte der Fassung?
Die Controller von SD-Karten sind primär für Anwendungen als Datengrab
ausgelegt, also für Kameras oder andere Consumergeräte. Außerdem wird
sehr oft bei SD-Karten Ausschuss verbaut, d.h. Flash, wo nur 30% der
Blöcke funktionieren. Von außen kannst Du das nicht feststellen, da der
Controller das verdeckt.
EMMCs haben deutlich besseren Flash und deutlich bessere Controller
eingebaut. Und damit wirst Du wesentlich weniger Probleme haben.
Und zum Pi: Der kann eigentlich nur eines gut: billig sein. Wenn Du
wirklich etwas haben willst, was lange hält, solltest Du auf eines
achten: Support im Mainline Kernel. Der Pi hat einiges an Binärblobs,
und bei Linux will man die im Allgemeinen nicht. Bei einem Beaglebone
z.B. ist das anders. Der Kernel von kernel.org kennt den Prozessor, und
damit pflegen die Linux-Leute direkt die Treiber. Und Du wirst den
Prozessor auch noch in 5 oder 10 Jahren kaufen können, weil der in
vielen Industriegeschichten drin ist. Wenn Dir der alte Beaglebone nicht
reicht, nimm den Beaglebone AI.
Wie das bei Allwinner ist, weiß ich jetzt nicht, aber ich denke, das ist
inzwischen auch alles soweit gediehen, dass Du nichtmehr auf sinxi.org
zurückgreifen musst.
fchk
Frank K. schrieb:> EMMCs haben deutlich besseren Flash und deutlich bessere Controller> eingebaut. Und damit wirst Du wesentlich weniger Probleme haben.>> Und zum Pi: Der kann eigentlich nur eines gut: billig sein.> (...)> Wenn Dir der alte Beaglebone nicht reicht, nimm den Beaglebone AI.
Danke für die Einschätzung.
Der BeagleBone Black war lange Zeit in der engeren Wahl. Blöd ist nur
die etwas knauserige RAM-Ausstattung. Was man so hört, soll z.B.
"ioBroker" ziemlich ressourcenhungrig sein (aber eigentlich auch kein
Wunder bei dem JavaScript-Gedöns). Daher war ich jetzt eigentlich eher
zur RAM-Überdosierung umgeschwenkt.
Vielleicht ist der relativ neue Odroid N2 ein ganz guter Kandidat.
eMMC-Steckplatz, ordentlicher Kühlkörper ab Werk, recht sparsam im Idle,
viel RAM. Und die Unterstützung der Amlogic-SoCs dürfte durch die vielen
TV-Boxen auch nicht so schlecht sein/werden. Allerdings hat der eine
ziemlich komplexe Stromversorgung mit etlichen Reglern on-Board, was
vielleicht wieder nicht so langzeit-zuverlässig sein könnte...
Puh, ist doch alles ziemlich viel Glaskugel-Interpretation. ;)
Vielleicht sollte man teilen und herrschen, also erstmal sortieren,
welche Funktionen wirklich funktionieren müssen (Heizung?), welche
wichtig sind (Licht?) und welche nett sind (Wettervorhersage?). Dann
versucht man, soviel wie möglich nicht auf einem PC-ähnlichen Gerät
laufen zu lassen. Das meiste würde von einem Linearnetzteil mit
Ringkerntrafo versorgt und die Versorgung des "PC" wäre unkritisch.
Der spannende Teil ist die Schnittstelle zwischen "PC" und "richtiger"
Hardware. Im Idealfall liefert die eigentliche Steuerung HTML mit
möglichst wenig Javascript und auf dem PC läuft kaum mehr als ein
Browser. So könnte man den PC und/oder sein Netzteil jederzeit durch
etwas neues ersetzen.
Bei "langzeitkompatibel" fällt mir vor allem der Linux-Kernel ein. Was
die Distributionen in den letzten Jahren drumherum gebaut haben, ist
leider das Gegenteil. Aktuell funktioniert Debian noch einwandfrei ohne
systemd, aber die Einschläge kommen näher.
Ich bin sicher, dass man Debian auch in 20 Jahren noch ausreichend
kompatibel konfigurieren kann, aber je mehr moderne Pakete man zu
brauchen glaubt, um so schwieriger wird es. Vor ca. 2 Jahren war es noch
völlig klar, dass man die Uhrzeit per ntp bekommt. Nicht einmal das,
oder DNS(!), geht heute so ohne weiteres.
Wenn das Gerät systemkritisch für dein Haus ist, und tatsächlich
Jahrzehnte überdauern soll, dann wäre ein System sinnvoll, für das man
in ein paar Jahren einigermaßen identischen Ersatz bekommen kann.
Was alle exotischen xyz-Boards eigentlich ausschließt.
Oliver
