ラズベリーパイ ネットワークが接続と切断を繰り返す

motionpie という、モーション検出機能つきの監視カメラソフトがあり、数年前から自宅の車庫の軒下に Raspberry pi B とこのソフト、Logitechのウェブカメラで簡単な監視カメラを設置していた。 映像はスマホのブラウザで確認でき、動きがあったときは静止画像としてSDカード内に保存されていて、同じくスマホから確認することが出来る。

設置当初、苦労したのは、車庫の軒下まで10mほどの距離があり、室内に5VのACアダプタを設置して、そこから車庫までUSB延長ケーブルで電源を引っ張っていくと、電線の抵抗で電圧が下がってしまい、Raspberry pi が起動出来ないことだった。 AC220Vを軒下まで引っ張っていくことは、雨漏りしたような場合に漏電、感電の危険があるので当初から考えず、代替策として室内にDC12VのACアダプタを設置し、太い電源コードで軒下まで12Vを持って行って、軒下に12V→5Vのカーチャージャーを設置してRaspberry pi の直前で5Vに変換する手だった。 当初これでうまく行っていて数年間の間、数ヶ月に一度SDカードのファイル破損で起動しなくなることはあったがほぼ問題なく動作していた。

ところが先週、監視カメラに全く接続できなくなり、修復に3日もかかってしまったのでその状況を記録しておこうと思う。

まず最初に疑ったのはいつもおSDカード破損だったので、SDカードを書き直してみたが駄目、SDカードを交換してみても駄目だった。 次に、長期間半透明のガレージの屋根(波板)の下にあったRaspberry piが日光や温度で劣化したのかと思い、基板を新しいものに交換してみたが変わらず駄目だった。

そこで今度は電源を疑い、カーチャージャーの5V出力側コンデンサの容量抜けで電圧が下がったのかと思い、コンデンサを交換(もともと470uFが付いていたが手持ちがなく220uFに。ICのデータシート上のリファレンスは100uFとなっていた。)してみたが変化なく駄目で、さらに新しいカーチャージャー(100円のもの)に交換してみたが、症状は変わらずであった。

この時点で、具体的な症状として、電源投入後にルータからIPアドレス取得はうまく行っているのだが、ping応答がほとんどなく、たまに応答する、という状態であることを確認した。

もしかしてネットワークケーブルの問題か、と思い、ネットワークケーブルの折れ曲がり箇所を直したり、当初PoEで給電しようとして切断していた不要ケーブル部分(100Base-TはLANケーブルの8本の配線のうち4本しか使っていないので、残り4本で電源を供給しようと配線を切断していた)を接続しなおしたが症状は変わらずだった。

で、もしかしたら再起動を繰り返しているのかと考え、電源電圧のチェックをしたのだが、Raspberry pi 接続状態で5Vの電圧は出ているように見えた。(少なくともデジタルマルチメータの表示上はそう見えた)

今度はでデジタルマルチメータでは見えない電源ノイズが悪さしているのか、と考え、秋月電子で購入したペン型のデジタルオシロを取り出して、12V側、5V側の電圧波形をしてみた。

pico

実際の波形は保存し忘れたので貼れないのだが、数十秒ごとに数十ミリ秒間、電圧が4V前後まで低下してから回復する、を繰り返していることがわかった。 なるほど、これはきっとカーチャージャーに対して負荷が高すぎて電圧が下がっているんだと思い、とりあえずコンデンサを追加してごまかせないかと下記のようなケーブルを作って追加してみた。

capacitor

USB延長ケーブルの途中で皮をむいて、電源の+/-間に壊れたマザーボードから取り外したコンデンサ470uFを5個直列にくっつけたものである。 これをカーチャージャー出力とRaspberry piのマイクロUSB電源ケーブルの間に入れて、電圧が下がるのを防ごうとしたのだが、結果は波形上はわずかに改善されたが、やはり4Vを下回ってしまい駄目だった。

最初から数年間使用していたカーチャージャーも、新しく交換したのも5V1Aのものだったし、Raspberry pi B の消費電力は300mA程度、ウェブカメラはUSBなので最大500mAとしても1Aまでは行かないから1Aのチャージャーで大丈夫、という先入観があったのがなかなか解決に至らなかった原因だが、結局近所の CDR king に行って5V2Aのカーチャージャーを買ってきて交換したところ、ようやく正常に動作するようになった。

数年間1Aのチャージャーで動作したのは、恐らく当初はそのチャージャーも1A目一杯流せたのだろうが、経年変化でコンデンサの容量が下がってだんだん電圧が不安定になり不調に陥った。そこで自分が交換したのが当初の470uFでなく200uFのコンデンサだったので回復せず、さらに別の1Aのチャージャーに交換したがそれはもともと1Aに至る前に電圧が下がってしまう粗悪品だったのだと思う。

故障には何事にも原因があるのだから、技術者としては最初からちゃんと測定器を使って原因を調べるべきだった。 そうすれば何度も脚立を上がったり下りたりしなくてもすぐに解決できたと思われる。


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投稿者: starstonesoft

1995年からフィリピン在住。 海外生活に役立つことなどを紹介していきたいです。

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