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Stromverbrauch des Raspberry Pi messen

Stromverbrauch eines Raspberry PIEs gibt einige sehr unterschiedliche Angaben und Aussagen über den Stromverbrauch des Raspberry Pi. Es gibt wirklich Leute, die den Stromverbrauch tatsächlich mal gemessen haben, die daraus resultierenden Werte werden zwar in verschiedenen Blogs und Foren veröffentlicht, dennoch sind sie nur hilfreich, wenn auch genau beschrieben ist wie und was gemessen wurde. Das Zustandekommen des Messwertes muss bekannt sein, ansonsten sind die Werte eigentlich wertlos. Auch die korrekte Interpretation der Messwerte muss gewährleistet sein.

Aufbau der Messung

Die Messungen müssen selbstverständlich einem vorher definierten Aufbau entsprechen. Der korrekte Messaufbau ist Garant dafür, dass eine spätere Messung wieder die gleichen Werte liefert. Wird alles richtig dokumentiert, können die Werte auch später noch nachvollzogen werden, ohne erneute eine Messung durchführen zu müssen.

Folgende Geräte mit entsprechendem Zubehör wurden auf Raspberry Pi kaufen getestet:

Der Aufbau der Messung sieht vor, dass erst hinter dem Netzteil die Messung erfolgt, welches den Raspberry Pi mit Strom versorgt. Der Grund ist recht einfach nachzuvollziehen, denn das Netzteil an sich hat schon einen bestimmten Eigenverbrauch und würde das Messergebnis verfälschen. Maßgeblich ist der reine Stromverbrauch des Raspberry Pi und seinen Komponenten.

Unterschiedliche Speicherkarten werden ebenfalls nicht eingesetzt, für die Messungen wurde immer eine microSD Speicherkarte eingesetzt um die Messungen gleich zu halten. In den Modellen Raspberry A und Raspberry B kamen SD-Kartenadapter zum Einsatz.

Als Messgerät dient ein USB Power Meter von PortaPow

Das PortaPow Premium USB + DC Power Monitor Messgerät wird für die Messungen eingesetzt. Mit diesem Gerät kann unter anderem die Leistung, die Spannung und der Strom gemessen werden. Der Power Monitor wird dazu in die Stromversorgung des Raspberry Pi eingespeist. Für dieses Unterfangen besitzt der Power Monitor einen USB A Stecker und eine USB A Buchse. Da das Messgerät eine eigene Stromversorgung aufweist, belastet es das USB Netzteil des Raspberry Pi nicht.

Aufnahme des Messwertes

Wie bereits erwähnt, werden die Leistung, die Spannung und der Strom gemessen. Der Strom an sich wurde zweimal gemessen und zwar einmal während des Bootvorgangs, wo der Wert bei den kontinuierlichen Schwankungen beobachtet und die Stromspitze als höchsten Wert aufgenommen wurde.

Die zweite Aufnahme des Messwertes fand gleich nach dem Bootvorgang statt. Und zwar direkt danach als der Raspberry noch nicht genutzt wurde, während der Login-Anzeige, im noch ausgeloggten Zustand ohne aktive Betriebssysteme oder Nutzer.

Hierbei werden die Messwerte ohne Schwankungen angezeigt, dabei lag die Spannung zwischen 5,11 und 5,16 Volt. Hier gilt, je höher die Stromentnahme ist, desto niedriger die Spannung. Das nur nebenbei, denn eigentlich ist hier nichts Interessantes dabei, außer es möchte jemand die Leistung genau berechnen. Die Leistung resultiert aus den Werten Spannung und Strom, welche das Messgerät gleich mitanzeigt. Jedoch etwas ungenau, was bestimmt an der Toleranz liegt, aber bei zwei, drei Stellen hinter dem Komma sollte das nicht so tragisch sein.

  1. Messung: Raspberry Pi ohne zusätzlichen Stromnehmer

Die erste Messung wurde völlig ohne jegliche angeschlossenen Geräte unternommen:

Modell Spannung Strom Leistung Strom (Spitze)
Raspberry Pi A 5,157 V 0,116 A 0,603 W 0,198 A
Raspberry Pi A+ 5,160 V 0,085 A 0,438 W 0,150 A
Raspberry Pi B 5,139 V 0,341 A 1,752 W 0,422 A
Raspberry Pi B+ 5,150 V 0,203 A 1,045 W 0,264 A
Raspberry Pi 2 B 5,151 V 0,199 A 1,025 W 0,345 A

Wie leicht zu erkennen ist, verbraucht das Raspberry Modell B+ ca. 140 mA bzw. ca. 700 mW im Basiszustand weniger als das Raspberry Modell B. Auch das neue Raspberry P Modell P2 B unterscheidet sich kaum vom Raspberry Pi Modell B+. Aber am Sparsamsten ist das Raspberry Modell A+ im Test.

  1. Messung: Raspberry Pi über Ethernet

Beim 2. Test wurden die, mit Ethernet Port ausgestatteten, Raspberry Pi über Ethernet mit dem lokalen Netzwerk verbunden. Dies wird auch als Headless Betrieb bezeichnet, da der Raspberry Pi dabei ohne Bildschirm und Tastatur betrieben wird. Über das Netzwerk kann sogar eine SSH Verbindung aufgebaut und der Raspberry Pi aus der Ferne gesteuert werden. Hier im Test wurde die SSH Verbindung lediglich kurz auf ihre Erreichbarkeit getestet.

Modell Spannung Strom Leistung Strom (Spitze)
Raspberry Pi A kein Ethernet-Port
Raspberry Pi A+ kein Ethernet-Port
Raspberry Pi B 5,134 V 0,400 A 2,053 W 0,483 A
Raspberry Pi B+ 5,146 V 0,242 A 1,245 W 0,308 A
Raspberry Pi 2 B 5,147 V 0,237 A 1,224 W 0,424 A

Die Raspberry A und Raspberry A+ Modelle besitzen keinen Ethernet Port und können somit nicht getestet werden, bei dem Raspberry Modell B+ ist der Stromverbrauch um ca. 20 mA geringer als beim Raspberry B Modell.

  1. Messung: Raspberry Pi über WLAN Adapter

In der 3. Messung wurde der Raspberry Pi im Headless Modus über WLAN Adapter betrieben, allerdings wurde die Verbindung nicht konfiguriert. Es standen zwei unterschiedliche WLAN Adapter zur Verfügung. Zum einen die Version in der Nano-Bauweise, der andere etwas größer und mit externer Antenne.

Nano-Bauweise

Modell Spannung Strom Leistung Strom (Spitze)
Raspberry Pi A 5,148 V 0,221 A 1,143 W 0,300 A
Raspberry Pi A+ 5,151 V 0,185 A 0,958 W 0,247 A
Raspberry Pi B 5,131 V 0,445 A 2,277 W 0,510 A
Raspberry Pi B+ 5,141 V 0,300 A 1,537 W 0,354 A
Raspberry Pi 2 B 5,143 V 0,294 A 1,512 W 0,406 A

Normale Bauweise mit externer Antenne

Modell Spannung Strom Leistung Strom (Spitze)
Raspberry Pi A 5,143 V 0,295 A 1,522 W 0,357 A
Raspberry Pi A+ 5,146 V 0,254 A 1,312 W 0,307 A
Raspberry Pi B 5,125 V 0,515 A 2,639 W 0,571 A
Raspberry Pi B+ 5,137 V 0,368 A 1,890 W 0,509 A
Raspberry Pi 2 B 5,137 V 0,368 A 1,890 W 0,463 A

Wie unschwer zu erkennen ist, verbrauch der normale WLAN Adapter ca. 60 bis 70 mA mehr Strom.

  1. Messung: Raspberry Pi mit Monitor und Tastatur im Normalbetrieb

Hier in der vierten Messung sind VGA Monitor und Tastatur angeschlossen worden. Der Monitor wurde über HDMI auf VGA Adapter angeschlossen. Es bestand keine Verbindung zu lokalen Netzwerken wie Ethernet oder WLAN.

Modell Spannung Strom Leistung Strom (Spitze)
Raspberry Pi A 5,146 V 0,239 A 1,229 W 0,312 A
Raspberry Pi A+ 5,150 V 0.204 A 1,050 W 0,271 A
Raspberry Pi B 5,126 V 0,465 A 2,384 W 0,553 A
Raspberry Pi B+ 5,136 V 0,329 A 1,689 W 0,391 A
Raspberry Pi 2 B 5,141 V 0,321 A 1,650 W 0,508 A

Bei dieser Messung ist klar zu erkennen, dass der Raspberry Modell A+ erneut am wenigsten Stromverbrauch aufweist, dicht gefolgt vom Raspberry Modell A.

  1. Messung: Raspberry Pi mit Monitor, Tastatur, Maus und Ethernet im Normalbetrieb

Im fünften Test wurden VGA Monitor, Tastatur und Maus an den Raspberry Pi angeschlossen. Genau wie beim vorigen Test wurde der Monitor über HDMI auf VGA Adapter mit dem Raspberry Pi verbunden. Über Ethernet wurde Verbindung zum lokalen Netzwerk hergestellt.

Modell Spannung Strom Leistung Strom (Spitze)
Raspberry Pi A kein Ethernet-Port nur USB
Raspberry Pi A+ kein Ethernet-Port nur USB
Raspberry Pi B 5,120 V 0,590 A 3,090 W 0,649 A
Raspberry Pi B+ 5,134 V 0,431 A 2,211 W 0,460 A
Raspberry Pi 2 B 5,131 V 0,426 A 2,085 W 0,571 A

Um hierbei den Strom testen zu können, musste die Maus bewegt werden. Ohne Verwendung der Mau reduzierte sich der Stromverbrauch um ca. 32 mA

  1. Messung: Raspberry Pi bei Auslastung der CPU von 1%

Bei der 6. Messung kamen wieder VGA Monitor, Tastatur und Maus zum Einsatz. Genau wie bei den vorigen Tests wurde der Monitor über HDMI auf VGA Adapter mit dem Raspberry Pi verbunden und über Ethernet wurde Verbindung zum lokalen Netzwerk hergestellt. Es wurde zudem sichergestellt, dass „top“ rund 1% CPU Auslastung anzeigte.

Modell Spannung Strom Leistung (gemessen)
Raspberry Pi B 5,121 V 0,558 A 2,857 W
Raspberry Pi B+ 5,134 V 0,401 A 2,053 W
Raspberry Pi 2 B 5,133 V 0,393 A 2,058 W

Deutlich am meisten Strom hat hier der Raspberry Modell B verbraucht

  1. Messung : Raspberry Pi bei nahezu 100% CPU Auslastung

Bei der 7. Messung kamen erneut VGA Monitor, Tastatur und Maus zum Einsatz. Genau wie bei den vorigen Tests wurde der Monitor über HDMI auf VGA Adapter mit dem Raspberry Pi verbunden und über Ethernet wurde Verbindung zum lokalen Netzwerk hergestellt. Es wurde zudem sichergestellt, dass „top“ rund 100% CPU Auslastung anzeigte. Diese CPU Auslastung wurde durch „sudo apt-get update“ und „sudo apt-get upgrade“ ausgelöst.

Modell Spannung Strom Leistung (berechnet)
Raspberry Pi B 5,119 V 0,648 A 3,317 W
Raspberry Pi B+ 5,136 V 0,494 A 2,537 W

 

Der Unterschied zwischen 1% CPU Auslastung und 100% CPU Auslastung liegt bei ungefähr 90 bis 100 mA, das sind bei 5 Volt USB Spannung ungefähr 500mW.

Erkenntnisse in der Zusammenfassung

  • Insgesamt gesehen verbraucht das Raspberry Modell B+ zwischen 100 und 150 mA weniger Strom als das Raspberry Modell B. Das sind enorme 500 bis 700 mW.
  • Auch die große Differenz beim Stromverbrauch zwischen ca. 1% und ca. 100% CPU-Auslastung liegt bei ca. 90 bis 100 mA. Sowohl beim Raspberry Modell B+, als auch beim Raspberry Modell B.
  • Die Unterschiede zwischen Raspberry Pi B+ und Raspberry Pi 2 B werden erst bei der zweiten Stelle hinter dem Komma sichtbar.
  • Bei angeschlossenen Zubehör ist auch deutlich erkennbar, dass sie bei Benutzung wesentlich mehr Strom verbrauchen, als im Ruhezustand.