6 điểm bởi GN⁺ 2023-08-03 | 1 bình luận | Chia sẻ qua WhatsApp
  • M1 Mac mini được chỉnh sửa để hoạt động với giao thức Power over Ethernet (PoE), có thể cấp nguồn chỉ bằng cáp Ethernet thay cho bộ chuyển đổi AC truyền thống
  • Để thực hiện bản mod, cổng Ethernet của M1 Mac mini đã được tháo hàn (de-solder) rồi chỉnh sửa để hỗ trợ truyền điện
  • Sử dụng đầu nối magjack, một số linh kiện và module bán sẵn để giao tiếp với switch PoE và chuyển đổi nguồn sang 12V
  • Nguồn cấp qua bộ chuyển đổi AC không bị vô hiệu hóa, nên PoE có khả năng được dùng như nguồn phụ
  • Hiệu suất năng lượng của Apple Silicon tạo điều kiện phù hợp cho thử nghiệm PoE, đồng thời đáng chú ý là khả năng mở rộng sang các mẫu Mac khác trong tương lai

Bối cảnh chỉnh sửa

  • Apple áp dụng các giới hạn phần mềm nghiêm ngặt nhằm ngăn thay đổi cách phần cứng vận hành
  • Một kỹ sư hệ thống kiêm hacker phần cứng đã tự đặt thử thách chỉnh sửa M1 Mac mini để chạy bằng giao thức PoE

Quá trình chỉnh sửa

  • Sau khi tháo hàn cổng Ethernet của M1 Mac mini, phần thân máy nhỏ gọn được chỉnh sửa để hỗ trợ truyền điện
  • Cần các linh kiện cần thiết cho bản mod và đầu nối magjack
    • Sử dụng module bán sẵn (off-the-shelf module) để linh kiện giao tiếp với switch PoE
    • Chuyển đổi nguồn cấp sang 12V
  • Dự định viết và đăng tải toàn bộ quá trình chỉnh sửa, sau đó cũng sẽ sản xuất video
    • Dự án nhận được phản hồi cao gấp 7 lần so với dự kiến

Dự phòng nguồn và giới hạn

  • Có khả năng tồn tại một số hạn chế khi chạy M1 Mac mini bằng PoE (theo AppleInsider)
  • Vì lý do này, nguồn cấp qua bộ chuyển đổi AC thông thường không bị vô hiệu hóa
    • Tức PoE dự kiến sẽ được sử dụng như nguồn phụ

Mức tiêu thụ điện và thông lượng PoE

  • Nhờ hiệu suất năng lượng của Apple Silicon, M1 Mac mini là lựa chọn tối ưu cho thử nghiệm PoE
    • Chỉ tiêu thụ 6W khi ở trạng thái nhàn rỗi
    • Khi chịu tải, mức tiêu thụ điện tăng lên tới 40W
  • Thông lượng tối đa của Power over Ethernet được xác nhận là 15.4W ở nhiều mức điện áp khác nhau; đây là chi tiết chưa được đề cập khi công bố trên Twitter

Triển vọng sắp tới

  • Thông tin bổ sung về quá trình chỉnh sửa sẽ được công bố trong thời gian tới
  • Có thể xác định các giới hạn của PoE và liệu các mẫu Mac khác có cổng Ethernet có hỗ trợ bản mod tương tự hay không

1 bình luận

 
GN⁺ 2023-08-03
Các ý kiến trên Hacker News
  • Có vẻ trang gần như sập vì lưu lượng từ HN, nên để lại liên kết bản cache của bài viết
    https://web.archive.org/web/20230801195510/https://www.infer...

  • M1 Mac mini tiêu thụ 6W khi nhàn rỗi và lên tới 40W khi tải, trong khi công suất tối đa của PoE gốc là 15,4W, nên có lẽ cuối cùng phải nâng lên 802.3bt(PoE++), hỗ trợ 60W
    Dù vậy, đây vẫn là một dự án hay. Tôi từng muốn thử mod Mac Mini M1 để chạy bằng USB-C PD; vì nó dùng cùng IC PD CD3217 như MacBook nên có thể làm được, và cuối cùng có lẽ còn chạy được bằng pin dự phòng

    • Đính chính nhỏ: 802.3bt bổ sung 51W (Type 3) hoặc 71W (Type 4). 60W không phải là mức công suất chuẩn. Một số switch hỗ trợ tối đa 95W mỗi cổng bằng PoH
    • Tò mò mục tiêu của việc chạy Mac Mini bằng pin ngoài là gì. Có vẻ kém hiệu quả về chi phí hơn so với mua một chiếc MacBook Air không dùng màn hình
    • Tôi định thử việc này với một chiếc Mac mini dư và một switch POE++ cấp đủ 60W. Có vẻ chỉ cần một bộ chia POE khá bình thường của POE Texas cũng có thể thực sự cấp 60W
      Injector có lẽ sẽ dùng là cái này - https://shop.poetexas.com/collections/splitters/products/gbt...
    • Việc mod một trong những thiết bị bị khóa chặt nhất theo cách này trông hơi vô nghĩa. Tôi tò mò điểm hay của dự án này là gì. Thêm một sợi cáp phiền đến thế sao?
      Bản thân tôi cũng có những dự án “nhất định phải làm” mà nhìn từ bên ngoài có vẻ vô nghĩa, nên hỏi để hiểu chứ không phải để bắt bẻ
    • Nếu không dùng được PD, chỉ cần làm một bộ pin tự sạc bằng USB-PD và xuất 12V là được. Bộ nguồn tích hợp của Mini có vẻ nhận 120/240V rồi chỉ xuất 12V
  • Tôi đã bypass adapter AC tích hợp của Mac Mini M1 để cấp nguồn bằng 12V DC, và dùng nó trong thử nghiệm robot bốn chân
    Có thông tin chi tiết về đầu nối ở đây: https://www.ifixit.com/Answers/View/574827/What+PSU+connecto...
    Bài này nhắc đến Mac Mini 2018, nhưng đầu nối và sơ đồ chân cũng hoạt động tốt trên Mac Mini M1

  • Ở các văn phòng lớn, tôi đã nhiều lần nghĩ rằng nếu chuyển đổi điện trước rồi phân phối, có lẽ sẽ cải thiện khá nhiều vì không cần đặt bộ biến áp trong từng máy tính và màn hình.
    Dạo này đèn mới đều là LED, nên tôi cũng thắc mắc vì sao trong nhà mới không đổi phần lớn các ổ cắm 230V nguy hiểm sang 12V, và chỉ dùng 230V cho những thứ như máy rửa bát, máy giặt, máy sấy. Tôi đã học điện tử vài năm nhưng không rành phân phối điện năng; tôi nghĩ mình hiểu lý do dùng điện áp siêu cao để giảm tổn thất khi truyền tải đường dài

    • Với cùng một công suất, điện áp và dòng điện có thể điều chỉnh gần như tỉ lệ nghịch ở một mức nào đó, nhưng dùng dòng lớn ở điện áp thấp sẽ gây vấn đề. Sẽ có sụt áp và cần dây dẫn dày hơn
      Vì vậy những thứ như PoE hay nguồn phantom cho âm thanh thường dùng 48V thay vì điện áp thấp hơn
    • Nhiều điện thoại IP dùng PoE
      Ubiquiti cũng từng bán đèn văn phòng PoE, nhưng khá lạ là hiện đã ngừng bán https://www.bhphotovideo.com/c/product/1431160-REG/ubiquiti_...
    • Trong gia đình vẫn có nhiều nhu cầu cần điện áp cao hơn. Nói chính xác là cần công suất, nhưng chắc không ai định dùng dòng cao ở 12V. Đó là các thứ như máy hút bụi, máy sấy tóc và những thiết bị cầm tay tạo nhiệt
      Nếu xây nhà chủ yếu với ổ cắm điện áp thấp thì người ở có thể khá bức bối. Tôi cũng thắc mắc liệu mức nguy hiểm của 230V ngày nay có còn thực sự đáng kể không. Có bao nhiêu vụ cháy hoặc chấn thương lẽ ra đã không xảy ra nếu dùng điện áp thấp?
    • Tôi tưởng tượng tương lai mọi thứ sẽ chạy bằng USB-C và USB-PD. Ngay cả hiện nay, nếu loại trừ những thứ như tủ lạnh và máy giặt trong bếp/phòng tắm, phần lớn thiết bị đã có thể chạy đủ với công suất tối đa 240W, và ở văn phòng thì điều đó càng có vẻ đúng hơn
      Nó hẳn sẽ hiệu quả và an toàn hơn nhiều so với cách hiện tại, nhưng tôi không biết mức độ khả thi trong thực tế đến đâu
    • Thiết bị văn phòng giờ thực ra hầu như không còn “biến áp” nữa, tất cả đều dùng nguồn chuyển mạch. Cách hoạt động là đặt một bộ đệm đầu ra (tụ điện hoặc cuộn cảm) rồi bật/tắt công tắc rất nhanh để duy trì điện áp mục tiêu
      Nếu bộ đệm đầu ra thấp hơn điện áp mục tiêu thì đóng công tắc để nâng điện áp; nếu cao hơn điện áp mục tiêu thì mở công tắc để dùng năng lượng trong bộ đệm, khiến điện áp giảm xuống. Quá trình này diễn ra hàng nghìn đến hàng triệu lần mỗi giây, và cả bộ nguồn AC/DC lẫn DC/DC hiện đại đều hoạt động theo cùng nguyên lý
      Vấn đề của kế hoạch này là định luật Ohm. Dây điện không hoàn hảo nên có điện trở; trong V=IR, điện trở dây là cố định, còn V là điện áp bị mất trên dây. Muốn giảm tổn thất thì phải giảm dòng I, và để giữ cùng công suất thì phải tăng điện áp
      Nếu từ biến áp trung tâm đến máy tính là hai sợi dây đồng cỡ 14 gauge dài 100 feet, tổng điện trở khoảng 0,5Ω. Để cấp cho máy tính 120W ở 12V cần 10A, và sụt áp trên dây sẽ là 10A
      0,5Ω=5V. Dù đưa vào 12V thì đến nơi chỉ còn 7V, tức là đốt mất 50W trên cáp
      Muốn nhận được 12V mong muốn thì phải đưa vào 17V 10A, tức là phải cấp 170W cho máy tính 120W. Cũng phát sinh vấn đề là máy tính nối bằng cáp 3 feet sẽ bị cấp điện áp quá cao
      Nếu nâng điện áp trên dây lên 120V rồi hạ xuống 12V tại máy tính, chỉ cần dòng 1A, tổn thất điện áp trên dây là 0,5V nên tổn thất công suất chỉ 0,5W. Mức này hoàn toàn chấp nhận được, và vì máy tính dù sao cũng hạ điện áp, việc nhận 119,5V thay vì 120V không đáng bận tâm
      Nhưng như vậy rốt cuộc mỗi máy tính lại cần một bộ nguồn. Về cơ bản chỉ là thay bộ nguồn AC/DC ở từng máy tính bằng một bộ nguồn DC/DC tương tự, nên không thu được nhiều lợi ích. Có thể có chút lợi từ việc chuyển đổi AC/DC tập trung, nhưng trong thực tế có lẽ không đủ lớn để đáng quan tâm. Nó chỉ có giá trị khi nguồn điện vốn đã là DC, như điện mặt trời trên mái nhà
      Cũng có thể dùng cáp dày hơn, nhưng để đạt cùng mức tổn thất 0,5W ở 10A thì cần dây có điện trở 0,005Ω. Ví dụ là mức phải dùng song song hai sợi dây 0000 AWG
  • Bài viết có nhiều lỗi chính tả nên khó theo dõi ý muốn nói gì. Điểm mấu chốt là chuyện gì xảy ra khi thiết bị cần hơn 15,4W
    Nếu không thể dùng ổn định trong môi trường thực tế thì độ thú vị giảm đi rất nhiều. Ngoài ra, nếu công bố toàn bộ danh sách linh kiện đã thêm vào bên trong thiết bị để làm được việc này thì còn thú vị hơn
    Bổ sung: Nhờ @ravetcofx giải thích cách truyền nhiều điện năng hơn qua PoE nên tôi đã hiểu https://news.ycombinator.com/item?id=36962808

    • Trong luồng Twitter có nhiều chi tiết hơn, bao gồm cả bảng tiêu chuẩn PoE
      https://twitter.com/Merocle/status/1686093369322176512
      Nếu thiết bị cần hơn 15,4W thì điện áp sẽ tụt và có lẽ thiết bị sẽ crash
    • Bài viết gọi là “POE” và dường như giả định người chế chỉ hỗ trợ PoE đời đầu. Trên thực tế, nhiều khả năng họ đã dùng adapter PoE+ hoặc PoE++ hỗ trợ công suất cao hơn
  • Nguồn thực tế mà bài viết tham chiếu có vẻ là luồng tweet này: https://twitter.com/Merocle/status/1686093369322176512

  • Trước đây tôi từng vô tình cắm một kết nối PoE passive 24V đang cấp điện vào Mac Mini đời 2012 và làm nó cháy ngay lập tức, nên tin kiểu này thật đáng mừng

    • Tôi cứ tưởng hầu hết thiết bị ngày nay đều đã được cách ly
  • Merocle cũng là tác giả của Raspberry Pi Blade
    https://www.kickstarter.com/projects/uptimelab/compute-blade

  • Tôi nghĩ PoE đang bị dùng ít hơn rất nhiều so với tiềm năng của nó. Có nhiều trường hợp cần cả mạng lẫn nguồn điện, và nếu muốn một giải pháp chỉ dùng một sợi cáp thì rốt cuộc lại phải vật lộn với không dây
    Ngày nay, không dây khá ổn định trong nhiều tình huống, nhưng vẫn còn vấn đề nhiễu và thiết lập phức tạp. Các hệ thống loa không dây như Sonos có vẻ là một trường hợp ứng dụng PoE hiển nhiên nhưng vẫn chưa được hiện thực hóa
    Dự án của Ivan rất tuyệt, và đặc biệt ấn tượng ở phần chuyển đổi giữa AC và PoE một cách ổn định, mượt mà[0]
    [0] https://twitter.com/Merocle/status/1686093369322176512

    • Nếu nhà hoặc tòa nhà đã được đi cáp Ethernet khắp nơi thì PoE là hợp lý. Nhưng nhìn vào ví dụ Sonos, hơn 99,9% người dùng không có cáp Ethernet chạy khắp nhà
      Thay vào đó họ có điện từ ổ cắm thông thường và Wi‑Fi. Dù vậy, tôi vẫn ủng hộ việc đi dây Ethernet đến mọi phòng, nhưng có lẽ chỉ khả thi ở các công trình xây mới
  • Điều này có vẻ như đang bỏ qua mức công suất liên tục tối đa định mức 150W. Mini có thể cấp 15W từ mỗi cổng Thunderbolt, và thêm 15W từ hai cổng USB
    Chỉ riêng phần này, chưa tính điện năng tiêu thụ của bản thân Mini, đã gần chạm giới hạn 51W được bảo đảm ở mỗi đầu cuối PoE++