4x Raspberry Pi 3 1HE Rackmount

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Meine Raspberries müssen jetzt mal ordentlich im Rack verbaut werden. 4 Stück passen gut in ein kurzes 1HE Gehäuse.

Da die einzelnen Pi’s nachher nicht mehr so einfach zugänglich sind, ohne das Gehäuse auszubauen, sollte alles über die Frontblende erreichbar sein.

  • USB-Stick – statt der microSD Karte
  • Drucktaster – zum einschalten und resetten
  • LED – signalisiert den On/Off Status

Die verbauten Komponenten:

  • Anker PowerPort 40W 5-Port USB Ladegerät (Amazon ca. 20€)
  • Anker PowerLine Micro USB Kabel, 4er Pack, 0.3m Ladekabel (Amazon ca. 7€)
  • RND 455-00114 19″ Rack-Gehäuse, 1 HE, ABS Kunststoff, 20cm tief (Reichelt ca. 15€)
  • Kaltgeräte Einbaustecker C13 (Reichelt)
  • 16x DI 5MM Distanzhülsen, Metall, 6-Kant, M3 (Reichelt)
  • 4x LED 3mm
  • 4x 330Ω Widerstand
  • 4x Stiftleiste, 2-pol (Reichelt)
  • 4x Kurzhubtaster (Reichelt)

Der Aufbau:

  • Alle 4 Pi’s werden über das 5-Port USB Ladegerät mit Strom versorgt. (Möchte keine 4 einzelnen Netzteile haben.)
  • Jeder Pi bekommt einen kleinen Drucktaster mit dem er nach einem Shutdown wieder gestartet und bei Problemen resettet werden kann.
  • Jeder Pi bekommt eine Status LED die den On/Off Zustand signalisiert.
  • Das USB Ladegerät wird mit Doppelseitigem Montageband befestigt.
  • Distanzhülsen, LEDs und Drucktaster werden mit Heißkleber befestigt.
  • Die Rackwinkel hab ich noch zusätzlich mit je 2x Schrauben M3 fixiert, da sie ein wenig wackelig waren.

USB Boot aktivieren

Den Pi von einer Raspbian Lite microSD Karte booten und die USB-Boot Funktion mit folgendem Befehl in der Datei /boot/config.txt aktivieren:

pi@raspi:~ $ echo program_usb_boot_mode=1 | sudo tee -a /boot/config.txt

Den Pi rebooten und überprüfen ob der OTP (One Time Programmable Memory) erfolgreich geschrieben wurde:

pi@raspi:~ $ vcgencmd otp_dump | grep "17:"
17:3020000a

Die Ausgabe muss 3020000a sein. Weicht die ausgegebene Zahl ab, ist was schief gelaufen oder es wurde etwas vergessen.
Aus der /boot/config.txt die Zeile program_usb_boot_mode=1 wieder entfernen.

Die microSD Karte kann jetzt einfach gegen einen erstellen Raspbian USB-Stick getauscht werden. Nach ca. 5-10 Sekunden bootet der Pi vom USB-Stick.

Power und Reset Switch

Wird der Pi heruntergefahren befindet er sich im Standby Modus. Durch einen reset der Stromversorgung wird er wieder gestartet.
Hier wird ein 2-Pin Header eingelötet um einen Drucktaster anzuschließen. (Auf dem 3er Pi hat er die Bezeichnung RUN)

Power LED

Für diese einfache Schaltung (ohne zusätzlichen Code) benötigen wir nur eine kleine LED und einen 330Ω Widerstand damit wir unter 5V bleiben.
Pin 6 (-) ist Masse und Pin 8 (+) ist TxD serial output. Den GPIO serial Port in der /boot/config.txt aktivieren.

enable_uart=1

Die LED flackert beim starten und leuchtet wenn er komplett gebootet hat. Nach einem Shutdown geht die LED aus und er Pi kann vom Strom genommen werden.
Wichtig: Die LED geht zu früh aus, noch mindestens 10 Sekunden warten und dann erst die Stromversorgung trennen oder den USB-Stick entfernen!

Sonstiges

  • Die Temperaturen der einzelnen Pi’s schwanken von ca. 55°C bis ca. 65°C. Sollte man im Auge behalten. Bisher noch keine Hitzeprobleme.
  • Eine professionelle Frontblende kann man sich mit dem Frontplatten Designer der Schaeffer AG anfertigen lassen. (kostet dann allerdings auch ca. 45€)

Update 29.06.2019

Die Rackmount Pi’s laufen mittlerweile seit ca. einem Jahr ohne Hitzeprobleme. (im kühlen Keller)
Hab heute mal etwas mit der Kühlung experimentiert. Wollte mal wissen wie groß der Unterschied mit 2 zusätzlichen Lüftern ist.

  • Für die Abwärme wurden mehrere Löcher in den Deckel gebohrt. (bringt aber so gut wie keine Verbesserung)
  • 40mm Lüfter passen nicht ins Gehäuse, 30mm Lüfter (SEPA MFB30E-05A)
  • Temperatur ca. 10 °C weniger mit 2 Lüftern an 3.3V (Lautstärke: geht gerade noch so)
  • Temperatur ca. 14 °C weniger mit 2 Lüftern an 5V (Lautstärke: viel zu laut, möchte ich nicht haben)

Den Strom für die Lüfter nehm ich von den GPIO Pins. Pin 2 (+5V), Pin 1 (+3.3V), Pin 9 (GND)

Pi 1 Pi 2 Pi 3 Pi 4 Kühlung
56.4 °C 62.3 °C 61.2 °C 54.8 °C ohne
44,1 °C 53,7 °C 52,6 °C 44,0 °C mit 2x 30mm Lüfter an 3.3V
40,8 °C 49,4 °C 47,8 °C 40,8 °C mit 2x 30mm Lüfter an 5V

50 Gedanken zu „4x Raspberry Pi 3 1HE Rackmount“

  2. Klasse Idee, wenn ich nicht noch über eine “Fertiglösung” im selben Preisbereich stolpere, werde ich das auch so machen. Sieht echt gut aus!

    Kleiner Schönheitsfehler: die Distanzhülsen mit Heißkleber im Gehäuse festgeklebt.

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  3. Hallo,

    wurde die Frontplatte mit dem Designer der Schaeffer AG erstellen?
    Falls ja, wäre es möglich die Projektdatei als Download zur Verfügung zu stellen?
    Falls nein, wie wurde sie erstellt?

    Viele Grüße
    Predi

    Antworten

  4. Beim Raspberry Pi 3B+ muss man den Reset Taster anders anschließen:
    1 Pin auf RUN den anderen auf GND am GPIO z.B. 14 sonst funktioniert der Taster nicht da der Pin neben RUN nicht mehr GND ist sondern eine andere Belegung bekam.

    Antworten

  6. Hey,

    sieht sehr gut aus, aber kennst du Bitscope Quattro pi?

    schau mal hier kannst du die bestellen https://www.kiwi-electronics.nl/index.php?route=product/isearch&search=raspberry%20pi%20bitscope&description=true

    Infos gibts auch hier: https://www.bitscope.com/product/blade/

    BTW: will wirklich keine Werbung machen, hab auch ewig gesucht :)

    bestelle ich mir auch, wenn die wieder verfügbar sind. Ist eine Platine für 4 Pi’s für den einbau ins Rack. Ich weiss du hast das sehr gelöst, gefällt mir :). Aber ggf. für Leute es nachbauen wollen. :)

    viele Grüße

    Antworten

  7. Hi,

    tolle Anleitung, genau das was ich gesucht habe!

    Frage zum Bohren und Ausfeilen der Ausparungen für die Buchsen: Hast du das irgendwie mit Lineal abgemessen und dann auf die Blende übertragen (wie?) Oder gibt es da möglicherweise sogar fertige “Bohrschablonen”, die man als Muster verwenden kännte? Ist dir sowas bekannt?

    Ist dir darüberhinaus noch eine “Verlängerung” bekannt mit deren Hilfe man die HDMI-Buchse an die Frontblende führen kann?

    VG,
    Michael

    Antworten

    • Hallo Michael.

      Ich hab mit einem Lineal eine obere Markierung gezogen und dann einfach von einem Raspberry Gehäuse
      die Ausschnitte auf die Frontblende, in gleichem Abstand, übertragen und an der Linie ausgerichtet.

      Eine Schablone hab ich hier gefunden. Ist vielleicht für die LAN und USB Ausschnitte nützlich.

      Such mal nach “HDMI Einbaubuchse”, da wirst du einiges an Möglichkeiten zu finden.
      Mit den HDMI Kabeln im Gehäuse wird das aber ziemlich eng werden.

      Antworten

  8. Das Netzteil könnte für die Raspis 3B+ zu schwach sein, da es nur 1,6A pro Port liefert, der 3B+ aber erst mit 2,5A sicher läuft. Selbst wenn die Leistung auf vier Ports verteilt wird, wären das nur 2A pro Raspi. Ich suche noch nach der richtigen Lösung. Möglich, aber mit mehr Aufwand verbunden wäre ein 60W-Schaltnetzteil wie das hier:

    https://www.amazon.de/dp/B00MWQDO80/ref=cm_cd_asin_lnk

    Sollte mit 60W/4 genau passen. An den 5V-Ausgang 4 USB-Micro-“Pigtails” und fertig.

    Allerdings weiß ich nicht, ob es in das Rackgehäuse passt und ob die Belüftung passiv ausreicht, da die oberen Schlitze wahrscheinlich direkt unter dem Deckel liegen.

    Antworten

    • Das könnte vielleicht sein, kann ich mir aber eigentlich nicht vorstellen. WLAN und BT sind deaktiviert und nur ein USB-Stick am Pi.

      Allerdings müsste man dann aber ein größeres (2HE) und tieferes Gehäuse nehmen.

      Das Schaltnetzteil ist 38mm hoch, 1HE hat 44,45mm. Der Deckel wird dann sehr knapp über dem Netzteil liegen.
      Die Wärmeentwicklung wird auch höher sein und eine passive Kühlung nicht mehr ausreichen.

      Auf jeden Fall noch eine mögliche Variante für die Stromversorgung. :)

      Antworten

  9. Hallo Michael,

    tolle Anleitung – vielen Dank dafür! Ich versuche mich an dem Nachbau, mit Hilfe deiner Artikelliste erscheint mir das auch gut möglich. Eine Frage zu den LEDs und den Widerständen hätte ich allerdings (ich bin leider kein E-Techniker und daher alles bloße Theorie :-) )

    Ich habe mir eine LED bei reichelt (https://www.reichelt.de/led-3-mm-bedrahtet-gruen-18-mcd-60-led-3mm-gn-p10227.html) rausgesucht, diese hat folgende Eckwerte:

    Betriebsstrom: 20 mA
    Sperrspannung: 5 V
    Betriebsspannung max.: 2,8 V

    Rein nach Theorie würde ich jetzt (5V – 2.8V)/20 mA einen 110 Ohm Widerstand als ausreichend empfinden. Würde dann auf 150 Ohm gehen und diesen Widerstand verbauen wollen: https://www.reichelt.de/widerstand-kohleschicht-150-ohm-0207-250-mw-5-k-o-rd14jn151t52-p237390.html Wäre das aus deiner Sicht passend? Oder warum hast du einen so hohen 330 Ohm Widerstand gewählt?

    Und noch eine Frage zu den 2-pin header Kabeln – wo hast du die gefunden? Oder hast du diese quasi recycelt?

    Danke und viele Grüße,
    Marcus

    Antworten

    • Den Wert des Widerstandes hatte ich mal in irgendeiner Raspi Anleitung gelesen und einfach ohne zu überlegen übernommen, funktioniert. ;)
      Deine Rechnung ist aber richtig (R = U/I), 150 Ohm sollten ausreichend sein.

      Die 2-Pin Kabel hab ich aus diversen alten PC Gehäusen recycelt. Sowas gibt es natürlich auch zu kaufen.
      PC Power-Reset-Schalter (Amazon)
      Alternativ geht auch Jumper Wire Kabel (Amazon)

      Antworten

  10. Moin,
    dass ist eine tolle Anleitung!
    Kannst du mir bitte verraten womit du die Aussparungen für die Anschlüsse im Rack für die Raspberrys gemacht hast?

    VG, Darius

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  11. Hallo,

    da ich ebenfalls gerade ein Rack zusammenbaue, bin ich über diese Seite “gestolpert”. Auf die Idee mit dem Resetknopf und der LED bin ich nicht gekommen, herzlichen Dank, das werde ich noch einbauen. Falls das jemand zufällig weiss (via Google habe ich leider keine Antwort gefunden): Da ich keine alten Pi 3 zuhause rumliegen habe, würde ich lieber den Pi 4 nehmen (bzw. vier davon). Dieser ist jedoch etwas Stromfressender (5V und 3A). Reicht beim Pi 4 auch 2.4A (mehr gibt es ja nur selten) und ich könnte (bis auf einen usb-Port für einen Stick) alles abschalten oder gibt es sowas wie den Anker PowerPort auch mit 3A pro Anschluss? Ob QC 3.0 (das theoretisch 3A liefern sollte) funktioniert scheint niemand so richtig zu wissen und es gibt auch selten ein Gerät, dass gleich vier Ports davon mitbringt.

    Gruss

    Antworten

  12. Schaut schon sehr toll aus!
    Bin am überlegen, ob ich es mir nachbauen soll.

    Einziger Haken dabei:
    Es soll ein Tinkerboard S und ein Rock64 eingebaut werden, schon aus dem Grund, weil beide mit einer eMMc laufen. Da dürfte noch einiges an Platz übrig sein, weil hier nur 2 Geräte verbaut werden sollen. Das ganze soll dann per USV abgesichert im Keller stehen.
    Gruß, Mathias

    Antworten

  13. Sieht toll aus und ist sehr inspirierend.
    Was läuft auf den 4 Kleinen? Sind die in einem Cluster?
    Vielleicht hast du hier noch ein wenig Brainfood für mich/uns.
    Danke

    Antworten

  14. Danke für die tolle Vorlage! Habe mir das mir 3 Pis nachgebaut:
    https://share.icloud.com/photos/0hw72a0mImO1ePSrRHyjk3EwQ#Dortmund_-_Aplerbeck (link nicht mehr verfügbar)
    https://share.icloud.com/photos/0qAsGywF6bEWvW71m-dNKC0kA#Dortmund_-_Aplerbeck (link nicht mehr verfügbar)

    Habe noch Lüfter verbaut und ein anderes Netzteil.

    Dies habe ich dann auch als Inspiration genutzt und baue gerade einen neuen Rahmen für meine Fritz!Box 7490.
    Hoffe, das Euch das auch auf neue Ideen bringt.
    https://share.icloud.com/photos/0CYnVnjBFSPCng2AkysGFkpBg (link nicht mehr verfügbar)

    Antworten

  15. Sehr schön und sauber hatte die gleiche Idee aber ohne Gehäuse Rack ein Alu Winkelprofil tut es auch. Bis jetzt aber nur mit 8 Port POE verbastelt. NEMS hab ich letztens ausprobiert mit 3b+ und 128gb sd card, funktioniert aber ist auch sehr umfangreich.

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  19. Hallo,
    ich bin gestern auf deine Anleitung gestoßen und finde diese echt klasse.

    Leider sind einige Produkte so nicht mehr zu erwerben aber ich fand schon die ein oder andere Alternative.

    Mich würde aber mal die Idee eines POE Netzwerkes schon mehr Interessieren, ob das überhaupt Sinn macht oder Geld verbrannt wird.
    So dachte ich an ein Zyxel ES1100-16P und auf die PI’s kommen dann jeweils POE HAT.

    Ich lese Ihr habt da eine SD Kartenverlängerung verwendet, da ich die Bilder leider nicht sehen kann, wozu oder was macht das?

    Kannst du ein kleines Video noch erstellen um die ganze sache noch schöner zu machen.

    besten dank Lars

    Antworten

  20. Hallo vielen Dank für die Inspiration,

    ich habe es mal nachgebaut und zwei Veränderungen bzw. Anmerkungen. Du verlinkst auf die M3 Distanzhülsen, welche aber zu groß sind für die Raspberries, zumindest für meine. Ich habe M2.5 verbaut welche auch bei den Raspberry Befestigungssets dabei sind.

    Und so charmant ich die Lösung mit den Resettaster auch fand, so war sie am Ende doch unpraktisch, da ein festgefahrener Raspberry auf den ich auch nicht mehr mit ssh komme damit nicht neu zu starten war/ist. Auch läuft auf einem meiner Raspberries RaspberryMatic bei welchem ich gar kein ssh aktiviert habe.

    Ich habe dafür Kippschalter zwischen die USB Stromversorgung gelötet. Damit kann ich die Raspberries auch komplett Stromlos machen (aus ökologischen Gründen).

    https://m3gabyte.de/de/blog/rackmounted-raspberrypi

    Gruß Gerald

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    • Die M3 Hülsen kann man auch nehmen, dafür muss man nur mal mit einem 3er Bohrer durch die Bohrungen des Pi. ;)
      Die Idee mit den Schaltern gefällt mir auch gut.

      Danke für die Infos und deinen link.

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  21. Hi. Interessantes Projekt wie ich finde. Funktioniert der Shutdown ebenfalls über den Schalter? Falls dies nicht funktioniert: gibt es da bereits eine Lösung? Habe mich damit bislang nicht beschäftigt, da mein RPi seit Jahren 24/7 läuft.

    Ich nutze für meinen Pi msata mit einer Adapterplatine. Finde ich persönlich praktischer als microSD oder USB-Stick.

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