Hacker desenvolve mod para alimentar um M1 Mac mini por Ethernet em vez de energia elétrica

 (inferse.com)
6 pontos por GN⁺ 2023-08-03 | 1 comentários | Compartilhar no WhatsApp
  • Um M1 Mac mini modificado para funcionar com o protocolo Power over Ethernet (PoE), permitindo alimentação apenas pelo cabo Ethernet em vez do adaptador AC tradicional
  • Para a modificação, a porta Ethernet do M1 Mac mini foi dessoldada (de-solder) e depois adaptada para suportar fornecimento de energia
  • Usando um conector magjack, alguns componentes e um módulo pronto, o sistema se comunica com um switch PoE e converte a energia para 12V
  • A alimentação pelo adaptador AC não foi desativada, então o PoE pode ser usado como fonte de energia auxiliar
  • A eficiência energética do Apple Silicon oferece condições ideais para testes com PoE, e há atenção para a possibilidade de expandir isso para outros modelos de Mac

Contexto da modificação

  • A Apple aplica restrições rigorosas de software para impedir mudanças na forma como o hardware opera
  • Um engenheiro de sistemas e hacker de hardware assumiu o desafio de modificar pessoalmente um M1 Mac mini para funcionar com o protocolo PoE

Processo de modificação

  • Depois de dessoldar a porta Ethernet do M1 Mac mini, ele adaptou o chassi compacto para suportar fornecimento de energia
  • A modificação exige as peças necessárias e um conector magjack
    • Um módulo pronto (off-the-shelf module) é usado para que os componentes se comuniquem com o switch PoE
    • A alimentação é convertida para 12V
  • Ele planeja publicar todo o processo da modificação em texto e depois produzir um vídeo
    • O projeto recebeu uma repercussão 7 vezes maior do que o esperado

Redundância de energia e limitações

  • É possível que existam algumas limitações no funcionamento do M1 Mac mini via PoE (segundo o AppleInsider)
  • Por esse motivo, a alimentação pelo adaptador AC comum não foi desativada
    • Ou seja, o PoE deve ser usado como fonte de energia auxiliar

Consumo de energia e capacidade do PoE

  • Graças à eficiência energética do Apple Silicon, o M1 Mac mini é ideal para testes com PoE
    • Em estado ocioso, consome apenas 6W
    • Sob carga, o consumo pode subir para 40W
  • A capacidade máxima do Power over Ethernet foi identificada como 15.4W em diferentes tensões, detalhe que não havia sido mencionado quando foi divulgado no Twitter

Perspectivas futuras

  • Mais informações sobre o processo de modificação devem ser divulgadas depois
  • Será possível verificar os limites do PoE e se outros modelos de Mac com porta Ethernet poderão suportar a mesma modificação

Leituras relacionadas

1 comentários

 
GN⁺ 2023-08-03
Comentários no Hacker News

  • Como o site parece estar quase fora do ar por causa do tráfego do HN, deixo aqui um link em cache do artigo
    https://web.archive.org/web/20230801195510/https://www.infer...

  • O M1 Mac mini consome 6 W em idle e chega a 40 W sob carga; como a potência máxima original do PoE é 15,4 W, no fim provavelmente será preciso subir para 802.3bt (PoE++), que suporta 60 W
    Ainda assim, é um projeto bacana. Eu queria tentar modificar um Mac Mini M1 para rodar por USB-C PD; como ele usa o mesmo CI de PD do MacBook, o CD3217, talvez seja possível, e talvez no fim dê para alimentá-lo com uma bateria externa

    • Pequena correção: 802.3bt adicionou 51 W (Type 3) ou 71 W (Type 4). 60 W não é um nível de potência padrão. Alguns switches suportam até 95 W por porta com PoH
    • Fico curioso sobre qual é o objetivo de rodar um Mac Mini com uma bateria externa. Parece menos custo-efetivo do que comprar um MacBook Air sem usar a tela
    • Pretendo tentar isso com um Mac mini sobrando e um switch POE++ que entregue os 60 W completos. Parece que até um splitter POE bem comum da POE Texas conseguiria fornecer 60 W de fato
      O injetor que provavelmente vou usar é este - https://shop.poetexas.com/collections/splitters/products/gbt...
    • Uma modificação que altera dessa forma um dos dispositivos mais fechados que existem me parece meio sem sentido. Fico curioso para saber o que há de bom nesse projeto. Um cabo extra incomoda tanto assim?
      Eu também tenho projetos “preciso fazer isso” que, vistos de fora, parecem sem sentido, então pergunto porque quero entender, não para implicar
    • Se PD não funcionar, basta fazer um battery pack que se carregue por USB-PD e forneça 12V. A fonte interna do Mini parece receber 120/240 V e fornecer apenas 12 V

  • Contornei o adaptador AC interno do Mac Mini M1, alimentei-o com 12V DC e usei em experimentos com um robô quadrúpede
    Os detalhes sobre o conector estão aqui: https://www.ifixit.com/Answers/View/574827/What+PSU+connecto...
    Esse post menciona o Mac Mini 2018, mas o conector e a pinagem também funcionam bem no Mac Mini M1

  • Em escritórios grandes, já pensei várias vezes que poderia haver uma boa melhoria se a energia fosse convertida previamente e distribuída, sem precisar colocar um transformador em cada computador e monitor.
    Hoje em dia, as luminárias novas são todas de LED, e também fico me perguntando por que, em casas novas, a maior parte das perigosas tomadas de 230 V não é substituída por 12 V, deixando 230 V apenas para coisas como lava-louças, máquina de lavar e secadora. Estudei eletrônica por alguns anos, mas não entendo muito de distribuição de energia; acho que entendo por que se usa tensão altíssima em transmissão de longa distância para reduzir perdas.

    • Para a mesma potência, tensão e corrente podem ser ajustadas de forma mais ou menos inversamente proporcional, mas usar alta corrente em baixa tensão causa problemas. Há queda de tensão e é preciso usar condutores mais grossos.
      Por isso coisas como PoE ou alimentação phantom de áudio muitas vezes usam 48 V em vez de tensões mais baixas.
    • Muitos telefones IP usam PoE.
      A Ubiquiti também chegou a vender iluminação de escritório PoE, mas, curiosamente, agora foi descontinuada https://www.bhphotovideo.com/c/product/1431160-REG/ubiquiti_...
    • Mesmo em casa, ainda há muitos usos que exigem tensões mais altas. Mais precisamente, potência; mas imagino que a ideia não seja usar alta corrente em 12 V. Isso inclui aspiradores de pó, secadores de cabelo e aparelhos portáteis que geram calor.
      Construir uma casa baseada principalmente em tomadas de baixa tensão poderia ser bem frustrante para os moradores. Também fico me perguntando se o perigo dos 230 V hoje em dia é realmente significativo. Quantos incêndios ou ferimentos não teriam acontecido se a tensão fosse baixa?
    • Imagino um futuro em que tudo funcione com USB-C e USB-PD. Mesmo hoje, excetuando coisas como geladeira e máquina de lavar na cozinha e no banheiro, a maioria dos aparelhos consegue operar com potência máxima de 240 W, e em escritórios isso parece ainda mais verdadeiro.
      Seria muito mais eficiente e seguro do que o modelo atual, mas não sei quão viável isso é na prática.
    • Equipamentos de escritório hoje praticamente já não têm “transformadores”; todos usam fontes de alimentação chaveadas. Elas mantêm a tensão-alvo ligando e desligando rapidamente uma chave, com um buffer de saída (capacitor ou indutor).
      Se o buffer de saída fica abaixo da tensão-alvo, a chave fecha para elevar a tensão; se passa da tensão-alvo, a chave abre e a energia do buffer é usada, fazendo a tensão cair. Esse processo acontece de milhares a milhões de vezes por segundo, e tanto fontes AC/DC modernas quanto fontes DC/DC funcionam pelo mesmo princípio.
      O problema desse plano é a lei de Ohm. Fios não são perfeitos e têm resistência; em V=IR, a resistência do fio é constante, e V é a tensão perdida no fio. Para reduzir perdas, é preciso reduzir a corrente I e, para manter a mesma potência, elevar a tensão.
      Se houver dois fios de cobre calibre 14 de 100 pés entre um transformador central e um computador, a resistência total será de cerca de 0,5 Ω. Para entregar 120 W a um computador em 12 V, seriam necessários 10 A, e a perda de tensão no fio seria 10 A      0,5 Ω=5 V. Mesmo enviando 12 V, só chegariam 7 V, e 50 W seriam dissipados no cabo.
      Para obter os 12 V desejados, seria preciso enviar 17 V a 10 A, ou seja, colocar 170 W para alimentar um computador de 120 W. Também surgiria o problema de fornecer tensão alta demais a um computador conectado por um cabo de 3 pés.
      Se a tensão no fio for elevada para 120 V e reduzida para 12 V no computador, basta circular 1 A, e a perda no fio será de 0,5 V, resultando em apenas 0,5 W de perda de potência. Isso é totalmente aceitável, e como o computador de qualquer forma reduz a tensão, receber 119,5 V em vez de 120 V não importa.
      Mas aí, no fim, cada computador passa a precisar novamente de uma fonte de alimentação. Na prática, você só troca a fonte AC/DC de cada computador por uma fonte DC/DC essencialmente igual, então não se ganha muito. Pode haver algum ganho com uma conversão AC/DC centralizada, mas, na prática, provavelmente não é grande o suficiente para importar. Isso só faz sentido quando a fonte de energia já é DC, como em painéis solares no telhado.
      Também dá para usar cabos mais grossos, mas, para ter a mesma perda de 0,5 W com 10 A, seria necessário um fio com resistência de 0,005 Ω. Por exemplo, algo no nível de usar dois fios 0000 AWG em paralelo.

  • O artigo tem tantos erros de digitação que é difícil acompanhar o que ele quer dizer. O ponto central é o que acontece quando o dispositivo precisa de mais de 15,4 W.
    Se não puder ser usado de forma estável em um ambiente real, fica muito menos interessante. Também seria mais divertido se fosse divulgada a lista de componentes completa adicionada dentro do dispositivo para tornar isso possível.
    Atualização: entendi graças ao @ravetcofx, que explicou como entregar mais potência via PoE https://news.ycombinator.com/item?id=36962808

    • A thread no Twitter tem mais detalhes, incluindo uma tabela dos padrões PoE.
      https://twitter.com/Merocle/status/1686093369322176512
      Se o dispositivo precisar de mais de 15,4 W, a tensão cai e provavelmente o dispositivo vai travar.
    • O artigo fala em “POE” e parece ter presumido que o criador só oferece suporte ao PoE inicial. Na prática, é bem possível que ele tenha usado um adaptador PoE+ ou PoE++, que suporta potências mais altas.

  • A fonte real referenciada pelo artigo parece ser esta thread no Twitter: https://twitter.com/Merocle/status/1686093369322176512

  • Certa vez, por engano, conectei ao meu Mac Mini de 2012 uma conexão PoE passiva de 24 V energizada e o queimei instantaneamente, então é bom ver uma notícia dessas.

    • Eu achava que a maioria dos dispositivos hoje em dia era isolada.

  • Merocle também é o criador do Raspberry Pi Blade.
    https://www.kickstarter.com/projects/uptimelab/compute-blade

  • Acho que PoE é seriamente subutilizado em relação ao que ele possibilita. Há muitos casos em que rede e energia são necessárias, e, se você quer uma solução de cabo único, acaba tendo que lidar com wireless
    Hoje em dia, o wireless é bastante estável em muitas situações, mas ainda há problemas de interferência e de configuração complexa. Sistemas de caixas de som sem fio como Sonos parecem ser um caso óbvio de uso de PoE que ainda não se concretizou
    O projeto do Ivan é excelente, e é especialmente impressionante a parte que alterna entre AC e PoE de forma estável e fluida[0]
    [0] https://twitter.com/Merocle/status/1686093369322176512

    • Se houver cabos Ethernet instalados por toda a casa ou prédio, PoE faz sentido. Mas, olhando para o exemplo da Sonos, mais de 99,9% das pessoas não têm cabos Ethernet espalhados pela casa
      Em vez disso, têm energia em tomadas comuns e Wi-Fi. Ainda assim, sou a favor de passar cabeamento Ethernet em todos os cômodos, mas isso provavelmente só é viável em construções novas

  • Isto parece simplesmente ignorar a classificação de potência contínua máxima de 150 W. O Mini pode fornecer 15 W em cada porta Thunderbolt e mais 15 W pelas duas portas USB
    Mesmo sem contar o consumo de energia do próprio Mini, só isso já chega perto do limite de 51 W garantido em cada terminal PoE++