Raspberry PiにLANケーブルで給電するには ギガビット対応版

Raspberry Piにカメラを搭載して防犯カメラのように使用したい場合や、GPSモジュールを取り付けてNTPサーバとして使用したい場合など。

設置したい場所で、LAN配線や電源(コンセント)の確保が難しい場合があるかと思います。

LANはWi-Fi(無線)という手もありますが、NTPサーバにしたい場合など、遅延の影響でWi-Fiは使用できず、必ず有線のLAN配線が必要かと思います。

近年、比較的安価なギガビット対応のLAN配線による給電システムが販売されているようです。コンセントが無い場所へ、LANケーブル1本でRaspberry Piを設置できるように。PoEでRaspberry Piに給電するシステムの作成方法を記録したいと思います。

Raspberry PiのPoE給電システム構築手順

ギガビットLANが使用できてかつ安全な条件

最初、PoEではないLAN配線の給電システムを検討しました。実際にケーブルを購入して配線を検討してみましたが、下記の理由から、電圧48V対応のPoE機器を用意する事にしました。

• LANケーブルは10BASE-Tや100BASE-TX仕様では予備配線(NC)が用意されていましたが、1000BASE-T(ギガビット)では予備配線が無くなりました。このためPoEではない給電システムではギガビットLANが使用できず、100Mbpsか10Mbpsになってしまいます。
• 12Vや5Vの給電では、LANケーブルが長くなると電圧が降下してしまい、接続する機器(Raspberry Pi)の動作が不安定になります。
• PoEに準拠していない場合、配線の種類(ストレート・クロス)により、電源の＋ーが変わり、機器が破損する危険性があります。
• 大きな電源容量が必要な場合(たとえば5V2A=10W程度)、LANケーブルに直接2Aを流すと、ケーブルが発火する等の危険性があります。PoEの場合、LANケーブルに高い電圧(48V)で少量(数十mA)の電流を流し、後から低い電圧に変換することで、安全に大きな電源容量を取り出すことができます。

PoE対応でも、ギガビットに対応していない製品があるようです。確実にギガビットLANが使用できて、かつ安全で、大きな電源容量を取り出せる、下記のPoE機器を使用しました。

必要な機材

PoEインジェクター・スプリッター

PoEのインジェクター(送電側)と、スプリッター(受電側)の2つの機器が必要のようです。48Vで送電できる、下記の機器を使用しました。

DCプラグの変換

スプリッターから取り出した電源を、Raspberry Piに給電するために、下記の機材を使用しました。

インジェクター(送電側)配線

送信側のインジェクターは、このような感じです。たとえばご自宅のLAN配線と、コンセントを用意して接続します。スプリッター側への配線は、Raspberry Piを設置する場所まで、LANケーブル1本で配線します。

LAN端子を抜き差しすると、火花が出る場合があるため、コンセントはすべての配線が終わった後に接続して下さい。

スプリッター(受電側)配線

受電側のスプリッターは、このような感じです。

電圧の設定

取り出す電圧の選択が可能です。Raspberry Piを接続するため、5Vにセットしました。

Raspbery Piの電源配線

Raspberry Piへの給電は、GPIOから行いました。DC電源アダプタ(オス)にジャンパーワイヤーを接続します。

スプリッターとRaspberry Piを配線

スプリッターとRaspberry Piは、LANケーブルと電源の2つの配線になります。

まとめ

全体的にはこのような感じになります。大きく3つのブロックになる感じです。

1. LAN配線と電源(コンセント)がある場所に、インジェクターを設置。
2. インジェクターからRaspberry Piを設置したい場所まで、LANケーブルを配線。
3. スプリッターとRaspberry Piを設置。

上記の写真の構成で、実際にRaspberry PiをLAN配線の給電で起動して、別のPCからSSHでログインすることができました。

スプリッターとRaspberry Piの間のLAN配線は、扱いやすい、カテゴリー6aのフラットケーブルが良さそうです。いちばん短い1mで大丈夫かと思います。

インジェクターとスプリッター間のLAN配線は、100mまで大丈夫のようです。安全性の高いシールドのあるSTPケーブル=カテゴリー7のフラットケーブルを、設置場所への距離に合わせた長さで用意する感じでしょうか。

48VのPoEによる配線は、安全性が高く、かつギガビットLANも使用できて、安心して使用することができます。

電源の問題が解決したところで。

カメラ＋GPSモジュールを搭載したRaspberry Piを、窓際に実際に設置して。

NTPサーバや動画のストリーミングで遊ぶのも面白そうですね。

• Raspberry PiでLANケーブル1本で窓際に設置できるNTPサーバを作るには