PoE HAT Raspberry Pi

Test comparatif des PoE HAT Raspberry Pi

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Le Power over Ethernet (PoE) permet d’alimenter votre Raspberry Pi (Raspberry Pi 4 Model B ou Raspberry Pi 3 Model B+) par son connecteur Ethernet. Le câble Ethernet va ainsi servir au transport des données ainsi qu’à l’alimentation électrique du Raspberry Pi.

L’alimentation d’un Raspberry Pi par PoE peut être très pratique lorsque le Raspberry Pi doit être installé dans un emplacement dépourvu de prise électrique. Sachant qu’un câble Ethernet peut avoir une longueur de 100 mètres cela peut être une solution intéressante en plus d’être élégante.

Raspberry Pi 4 alimenté via PoE par son câble Ethernet

Un commutateur (ou injecteur) PoE est nécessaire

Il est bien entendu nécessaire d’utiliser un commutateur (Switch) supportant la norme PoE. Ce type de commutateur permet de délivrer 15 W via le câble Ethernet et ainsi alimenter convenablement le Raspberry Pi.

Certains commutateurs supportent la nouvelle norme PoE+, qui permet de délivrer 30 W. Mais attention il faudra utiliser un PoE HAT compatible avec cette nouvelle norme également PoE+. Bien entendu cela fonctionne sans problème si vous avec un commutateurs PoE+ et un PoE HAT. Le commutateur détectera que le PoE HAT ne supporte pas la norme PoE+ et utilisera la norme PoE.

Raspberry alimenté par le Switch PoE via le câble Ethernet

Dans mon tutoriel j’utilise le Switch Netgear GS305EP. Ce commutateur 5 ports est compatible avec la norme PoE+. Il fournit des informations intéressantes sur le status du PoE, comme par exemple la puissance délivrée sur chaque port.

Status du PoE sur le Switch Netgear GS305EP

Si toutefois vous n’avez pas de Switch compatible PoE, vous pouvez utiliser un injecteur PoE.

Raspberry alimenté par l’injecteur PoE via le câble Ethernet

Les broches PoE du Raspberry Pi 4 Model B

Je vous invite à lire le chapitre concernant le schéma d’alimentation de mon article sur le PoE afin de comprendre cette partie.

Le Raspberry Pi 4 Model B utilise un connecteur RJ45 de référence Trxcom TRJG0926HENL, dont voici le schéma interne :

Schéma du connecteur RJ45 TRJG0926HENL utilisé par le Raspberry Pi 4 Model B

Les 4 prises centrales des transformateurs de couplages (VC1..VC4) du connecteur RJ45 sont reliées au connecteur 4 broches J14 (PoE) du Raspberry Pi.

Schéma de la partie Ethernet du Raspberry Pi 4 Model B

Le connecteur PoE du Raspberry Pi 4

Le connecteur J14 (PoE) est bien visible sur le Raspberry Pi 4, il se situe juste à l’arrière du connecteur RJ45 Trxcom.

Connecteur 4 broches J14 du Raspberry Pi 4 permettant de récupérer le courant PoE en sortie du connecteur RJ45

En fonction du mode utilisé par le PSE (équipement qui fournit l’alimentation PoE), le courant sera délivré sur des broches différentes du connecteur J14. On voit dans le tableau suivant la polarité des fils du câble Ethernet en fonction du mode PoE utilisé.

Polarité des fils du câble Ethernet en fonction du Mode PoE utilisé par le PSE

Par exemple le commutateur Netgear utilise l’alternative A (MDI-X). Il fournira donc le courant PoE sur les paires 1-2 et 3-6, avec la polarité négative sur la paire 1-2 et la polarité positive sur la paire 3-6. Comme la broche 1 (TR1_TAP) du connecteur PoE est reliée à la prise centrale des paires 3- 6, et que la broche 2 (TR0_TAP) du connecteur PoE du Raspberry Pi est reliée à la prise centrale des paires 1- 2, la tension PoE sera délivrée sur les broches 1 (+) et 2 (-) du connecteur J14.

Tension aux bornes des broches 1 et 2 du connecteur J14 (PoE)

Attention ! Comme vous pouvez le voir, la tension d’alimentation du PoE n’est pas de 5 V, elle est en générale comprise entre 48 V et 55 V. Il ne faut donc pas alimenter le Raspberry Pi directement via les broches de son connecteur J14 (PoE). Il est indispensable d’utiliser un module PoE HAT, qui va transformer cette tension en une tension de 5 V.

Le rôle principal des modules PoE HAT est de transformer la tension PoE (environ 50 V) en une tension de 5 V permettant d’alimenter le Raspberry Pi.

Tutoduino.fr

Le PoE-HAT de UCTRONICS

Le PoE-HAT de UCTRONICS n’embarque pas de ventilateur, mais son design permet de positionner un radiateur sur le CPU du Raspberry Pi 4.

Son avantage (et c’est un ÉNORME avantage !) est qu’il permet d’utiliser les GPIO du Raspberry Pi.

Le PoE-HAT FAN de UCTRONICS

Le PoE-HAT FAN de UCTRONICS embarque un petit ventilateur qui refroidit efficacement le Raspberry Pi.

Le ventilateur est assez bruyant et sa vitesse ne peut pas être contrôlée. Il tourne en permanence, même lorsque le Raspberry Pi est éteint. Le ventilateur fonctionne également lorsque le Raspberry Pi est alimenté par la prise USB.

L’avantage de ce HAT est que son design est compatible avec la majorité des boîtiers.

Son inconvénient majeur est que les GPIO du Raspberry Pi ne sont plus accessibles.

Le Raspberry Pi PoE+ HAT

Le PoE+ HAT de la fondation Raspberry est compatible avec la norme PoE+. Cette norme permet de délivrer jusqu’à 30 W, le double du PoE. Mais sachant que le Raspberry Pi 4 va consommer au maximum 12,75 W(1) le PoE devrait être suffisant.

Ce PoE+ HAT est équipé d’un ventilateur régulé et assez discret. Lorsque le CPU est chargé le ventilateur devient un peu plus bruyant, mais il permet de maintenir la température du CPU sous les 50 °C. Lorsque le Raspberry Pi est éteint, le ventilateur s’arrête.

Notez que le ventilateur fonctionne bien entendu également lorsque le Raspberry Pi est alimenté par sa prise USB.

Le seul inconvénient de ce PoE+ HAT est qu’il bloque l’utilisation des GPIO du Raspberry Pi et que son ventilateur ne rentre pas dans tous les boîtiers.

Efficacité du refroidissement

Ce tableau compare la température du CPU du Raspberry Pi 4 équipé des différents PoE HAT. Ce test est réalisé avec une charge CPU de 25% environ et aucun équipement branché sur les ports GPIO et USB.

UCTRONICS PoE-HATUCTRONICS PoE-HAT FANRaspberry PoE+ HAT
Température du CPU chargé à 25%
pendant 5 minutes
62°C39 °C49 °C

Conclusion

Il n’y a vraiment pas un PoE HAT qui ressort en tête de ce comparatif. Chaque PoE HAT a ses propres avantages et inconvénients. Le choix se fera en fonction de vos besoins (compatibilité avec les boîtiers, silence du ventilateur, puissance de l’alimentation, accès aux GPIO…).

Voici un tableau récapitulatif pour vous aider dans votre choix :

UCTRONICS PoE-HATUCTRONICS PoE-HAT FANRaspberry PoE+ HAT
Compatibilité avec la majorité des boîtiersOuiOuiNon
Ventilateur intégréNonOui mais bruyantOui
Laisse accès aux GPIOOuiNonNon
Support du PoE+ (30 W)NonNonOui

De façon tout à fait personnelle et pour mon utilisation quotidienne, j’ai opté pour l’utilisation du UCTRONICS PoE-HAT avec mon Raspberry Pi 4. Le silence de fonctionnement et l’accès aux GPIO étant mes critères de choix.

Merci à Kubii, revendeur officiel Raspberry Pi en France, pour la fourniture du matériel utilisé dans ce comparatif.

(1) Le Raspberry Pi 4 consomme 2,55 A au maximum, soit 12,75 W sous 5 V. La consommation est répartie de la façon suivante : 1,25 A pour le Raspberry Pi lui même, 1,2 A pour les périphériques USB, 50 mA pour les GPIO et 50 mA pour le HDMI) . Source https://www.raspberrypi.com/documentation/computers/raspberry-pi.html#typical-power-requirements

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