Jak zbudować podobny do UPS system - podtrzymanie bateryjne -?

102

Jak wszyscy wiemy, Raspberry Pi tak naprawdę nie zużywa tak dużej mocy (5 V + 700 mA to specyfikacja).

Chciałbym zbudować zapasowy akumulator na wypadek awarii zasilania w sposób podobny do majsterkowania. Nie potrzebuję ochrony przeciwprzepięciowej ani żadnych innych wymyślnych opcji, tylko zabezpieczenia przed drobnymi przerwami w dostawie prądu i przerwami w dostawie prądu.

Jak mogę umieścić kopię zapasową baterii między Raspberry Pi a ładowarką telefonu, której używam, aby ją uruchomić?

Riku Lindblad
źródło
4
Jak długo trwa przerwa w dostawie prądu?
John La Rooy,
2
@AlexChamberlain, LiPo komplikuje rzeczy, ponieważ nie tolerują ładowania podtrzymującego. NiMH lub kwas ołowiowy ułatwiają w tym przypadku życie. Myślę, że elektronika.stackexchange.com jest lepszym miejscem do zadawania tego pytania
John La Rooy
1
ok, więc co o tym sądzisz: ebay.com/itm/… lub że: amazon.com/9000mAh-Capacity-Portable-Rechargeable-Camcorder/dp/…, aby stale podłączać ładowarkę i malinę
1
Możliwe jest użycie banku zasilania USB jako UPS. W ten sposób My Pi działa nieprzerwanie od około pół roku. Podsumowałem szczegóły na raspi-ups.appspot.com
emkey08
2
@MathiasKunter Próbowałem tego, ale miałem trudności ze znalezieniem banku mocy USB, który można ładować podczas ładowania urządzenia.
Riku Lindblad

Odpowiedzi:

61

Twoje pytanie jest bardziej odpowiednie dla witryny Stackexchenge projektu elektrycznego - ponieważ zawsze możesz polegać na tamtejszych Guru, takich jak Oli, aby pomóc w projektowaniu łatwych i aktualnych obwodów.

Myślę, że to pytanie zostanie zadane przez wielu więcej Raspberrian, więc jest to naprawdę bardzo dobre miejsce, aby odpowiedzieć na twoje pytanie.

Moja odpowiedź dotyczy bardziej projektowania własnego obwodu, abyś miał pełną kontrolę nad tym, co chcesz zrobić.

Obwód powinien obsłużyć ...

  1. Początkowo decydujesz, jakiego rodzaju obwodu potrzebujesz. Zasilany przez USB 5V? a może przez źródło 12 woltów? Możesz również zasilać go z niższego źródła zasilania, takiego jak 3,3 V / 1,5 V, ale jest on bardzo nieefektywny w przetwarzaniu mocy. Ta decyzja zasadniczo przyczynia się również do tego, jakiego rodzaju regulatora napięcia zamierzasz użyć ... jeśli w ogóle.
  2. Utrzymywanie naładowania akumulatora podczas normalnej pracy (również każdy typ akumulatora wymaga charakterystyki ładowania, kwasu ołowiowego, Ni-Cd, Li-Ion itp.)
  3. Obwód musi wykryć, kiedy zasilanie pierwotne (USB + 5 V) przestanie dostarczać energię lub podobne.
  4. Obwód zapasowy do ładowania typu baterii i obwód wbudowany, który może kierować zasilanie z powrotem do obwodu głównego, gdy główne zasilanie jest wyłączone.
  5. Opcjonalny. Wbuduj wyzwalacz w obwód, który łączy się z systemem we / wy Raspberry PI, aby wysyłać ci e-maile, wiadomości tekstowe, wykonywać połączenia telefoniczne, uruchamiać alarm lub wyłączać oświetlenie kuchenne.

Przeszukując internet, większość obwodów UPS i schatycznych będzie zawierać transformator do zmniejszenia napięcia 110 V / 220 V do 12 V DC.


  • Oto bardzo prosty obwód używany z akumulatorami ołowiowymi (są łatwe do ładowania i utrzymują ładunek przez bardzo długi czas). Nie próbuj ładować innego rodzaju baterii z obwodem ... wysadzą go!

UPS kwasowo-ołowiowe

Lista części:

  • R1 - 39 omów 1 / 2W
  • D1, D3, D4 - 1N4001 lub podobna dioda
  • D2 - 13 V prąd zenera o mocy 1 W.
  • Kondensator elektrolityczny C1 - 220uF o mocy 25 V.
  • C2 - 10uF kondensator elektrolityczny o napięciu znamionowym 10 V.
  • IC - 7805 lub podobny regulator 5 V.
  • BAT - akumulator kwasowo-ołowiowy 12 V minimum 1,2 Ah
  • Wejście DC - 12 V DC

Zasilacz UPS z recyklingu


UPS ładowany przez USB


Nie masz ochoty budować własnych obwodów? Nie jest to MUPS dostępny w sprzedaży (nie ma, przepraszam), dokłada dość dużo, co określa ostateczny projekt obwodu.

MUPS

Bibliografia

Piotr Kula
źródło
4
Nie rozumiem, dlaczego ten obwód nie ładuje baterii. Ponadto, jeśli wymieniłeś regulator na LM2940CT-5.0 (regulator niskiego wysuwu 5 V), możesz zamiast tego użyć 6-woltowej baterii kwasowo-ołowiowej, co spowodowałoby znacznie mniej ciepła generowanego przez regulator, ponieważ rozprasza jedynie do 1,6 W. energii (2,2 V * 700 mA) zamiast 5,9 W (8,4 V * 700 mA). Oczywiście zalecam zasilenie wejściowe o napięciu 7,2-7,5 V, abyś mógł bezpiecznie „naładować akumulator” (7,5 V zasilania - spadek 0,7 Vf D1 = 6,8 V na dodatnim biegunie akumulatora ).
Doktor J
Niezły komentarz. Myślę, że będzie go ładować, ale tylko akumulator ołowiowo-kwasowy, jak to skomentowano, a nie jon litowy! bądź bardzo ostrożny, bo może wysadzić baterię. Obwód ten wymaga rewizji dla jonu litowego.
Piotr Kula,
Znakomity punkt - powyższy obwód powinien być używany TYLKO dla akumulatora kwasowo-ołowiowego! Akumulator litowo-jonowy może zostać bardzo poważnie uszkodzony lub zapalić się w takim obwodzie, a nawet akumulatory NiCd lub NiMH mogą nie być bezpieczne w tym obwodzie. Do takich akumulatorów potrzebujesz bardziej wytrzymałego obwodu ładowania.
Doktor J
To wydaje się być czymś, co może być korzystne dla rajdu nie tylko dla Rpi ... :)
Piotr Kula
Tak, faktycznie projektuję podobny obwód dla awaryjnego systemu oświetlenia LED dla mojego domu (mieszkamy w SE Massachusetts, a czasami są narażeni na huragany, zamiecie i inne burze, które powodują przedłużone przerwy w dostawie prądu)! Różnica polega na tym, że mój obwód został zaprojektowany tak, aby światła nie włączały się, chyba że nie ma zasilania. Mają także wyłącznik „over”, dzięki czemu nie marnujesz baterii w ciągu dnia lub gdy nie ma Cię w domu.
Doktor J
19

Zbudowałem konwerter z 12v na 5v

To wystarcza na wymaganie 5v RaspberryPi. IT zapewnia również moc dla wentylatora z regulowanym termostatem (12 V), a nawet aktywnym hubem USB (w przyszłości). Wszystko (Raspberry Pi, konwerter i termostat) jest zamknięte w routerze (mam nawet miejsce na dodatkowy dysk twardy 2,5 ", modem 3G i / lub moduł GPS;))

Taki konwerter może przetwarzać moc z zestawu akumulatorów (na przykład z 5 lub więcej baterii AA) i BEZPIECZNIE dać 5 V dla Raspberry (uważaj na napięcie!) Konwerter jest dość mały (myślę, że 3 x 10 x 1,5 cm). Ale jeśli jesteś dobry w lutowaniu i budowaniu płytek drukowanych, możesz zrobić to mniej.

To jest konwerter, którego używam z przykładowym schematem.

wprowadź opis zdjęcia tutaj

wprowadź opis zdjęcia tutaj

Działa świetnie, możesz podłączyć od 7 do 40 V z baterii. I mamy maks. 3 wzmacniacze po stronie 5 V.

Jeśli musisz przełączać się między ładowarką telefonu a zestawem akumulatorów, musisz zbudować przełącznik (gdy zasilanie z ładowarki spadnie, zasilanie zestawu akumulatorów jest podłączone i odwrotnie). Myślę, że to dość proste (tranzystor, kondensator ... tylko kilka elementów). Lub zrób to ręcznie;)

Marcellus
źródło
1
Witaj - dziękuję za wkład, który jest naprawdę doceniany! Jako nowy użytkownik prosimy o szybkie zapoznanie się z regulaminem witryny znajdującym się w „faq” i „about” u góry. Nie musisz przepraszać ani dziękować w odpowiedziach. Zawsze możesz edytować swoją odpowiedź później. Podczas edycji możesz łatwo przesyłać zdjęcia. Nie martw się o swój język lub pisownię. Ktoś zawsze chętnie edytuje i naprawia to za Ciebie. Witamy w RaspberryPI SE!
Piotr Kula,
1
To fantastyczny mod! Jestem pewien, że można go wykorzystać w sugerowanym obwodzie z forum inżynierii, tak jak to ... :-) Uwielbiam to!
Piotr Kula,
Możesz otrzymać moduły oparte na LM2596 w serwisie eBay za 2 USD wysłane. Istnieją również moduły oparte na LM2576, ale są one droższe
John La Rooy
14

Uznałem to pytanie za bardzo interesujące, ale ja sam nie jestem zainteresowany lutowaniem i majstrowaniem przy opornikach i innych rzeczach i jestem pewien, że inni ludzie mogą natknąć się na pytanie OP z nadzieją na gotowy produkt.

Znalazłem więc to, co dla moich potrzeb byłoby naprawdę świetne. Kup, poczekaj kilka dni, podłącz i altówkę.

wprowadź opis zdjęcia tutaj

Znalazłem to na DX.COM

Jak wskazano w komentarzach. Wygląda na to, że może występować problem z wysokim zużyciem energii ... więc pod koniec dnia wygląda na to, że trzeba będzie go otworzyć i pomieszać. Ale nadaje się do modelu A.

Willy Wonka
źródło
Czy ma w środku baterię? Wygląda na to, że mówimy o tym .. dzięki.
Piotr Kula,
3
Jedyny problem polega na tym, że użytkownik chciał zrobić coś „w stylu majsterkowania” ... to jest tak daleko od majsterkowania, jak to tylko możliwe;)
Doktor J
Obecna ocena jest nieco niższa niż RPi, ale być może można ją zmodyfikować. Uruchomiłem RPi z portu USB na moim laptopie i tak bez żadnych problemów do tej pory :)
John La Rooy
Obecnie twoja odpowiedź nie wyjaśnia, w jaki sposób odpowiada na pytanie. Dodaj wyjaśnienie, w przeciwnym razie będę zmuszony je usunąć. Dziękuję za współpracę!
1
Ale co jeśli nie będę mógł grać na altówce (nie posiadam)?
XTL
4

Każdy zewnętrzny zestaw akumulatorów USB z wbudowanym zabezpieczeniem przed przeładowaniem pomoże Twojemu Pi przetrwać awarię zasilania. Będzie działać po prostu jako zasilacz UPS biednego człowieka dla twojego Pi . http://www.google.com/search?ie=UTF-8&oe=utf-8&q=usb+battery+pack

avra
źródło
1
Musimy po prostu znaleźć zewnętrzną baterię USB, która będzie stale podłączana do źródła zasilania. Zaskakujące jest to, że wiele systemów akumulatorowych, szczególnie tych o najniższej jakości, nie przestanie ładować akumulatora, co ogrzewa akumulator i skraca jego żywotność.
Raúl Salinas-Monteagudo
@ RaúlSalinas-Monteagudo Sprawdź komentarz emkey08 do pytania. Udostępnia link do strony, na której wspomina zasilacz USB, który wydaje się być tym, czego ty (i ja) chcesz. Właśnie zamówiłem =)
Rotareti,
Problem ze zwykłymi zestawami akumulatorów polega na tym, że napięcie wyjściowe spada na tyle, aby ponownie uruchomić malinę za każdym razem, gdy wejście powerpack jest podłączane lub odłączane.
Riku Lindblad
2

Oto UPS dla Raspberry PI: http://www.eevblog.com/forum/projects/raspberry-pi-server-with-diy-ups/

Ponadto, przy wystarczających zmianach i obwodach bezpieczeństwa, ogniwa litowe mogą być ładowane pływakowo. W takim przypadku najlepiej zastosować pojedynczą komorę i przetwornicę podwyższającą, aby obwody równoważące nie były wymagane. Oto kilka informacji na temat ogniw litowych do ładowania przez pływanie: http://www.electronicsweekly.com/Articles/01/02/2006/37528/Float-charging-lithium-ion-cells.htm

Chris Jones
źródło
2

Chcesz więc PROSTEGO, niezawodnego sprzętu do majsterkowania, takiego jak powerupply dla swojego RPi:

  1. dostać szczelną baterię 12 V Pb (używam baterii 5 Ah)
  2. dostać zasilacz impulsowy 220Vac do 12v (używam 12v 4A)
  3. weź zapalniczkę samochodową do wtyczki USB (wejście 8v - 24v, out = 5v 2A) w trybie przełączanym
  4. uzyskaj diodę, która może obsłużyć 4A i rezystor 0,5 ohm 5 W, aby ograniczyć prąd przez ładowanie pustej baterii
  5. uzyskaj kabel USB do uniwersalnego kabla do ładowania telefonu komórkowego, ma 10 różnych wtyczek z krótkimi kablami, 1 zasila RPi, drugi do hubu USB, drugi do tego, co skacze ... o wiele więcej

Połącz to w następujący sposób:

  • od + 12 V zasilacza do anody diody

  • od katody diody do szczelnie zamkniętego akumulatora 5 Ah Pb, chroni to przed rozładowaniem akumulatora przez zasilacz, gdy nie ma 220 V

  • Następnie od + baterii do „lżejszej wtyczki do USB” + 5v 2A

, podłącz kabel USB

Chciałem umieścić zdjęcie wszystkich potrzebnych części, ale nie zezwala mi ta strona, dopóki nie otrzymam 10 punktów ... kiedy to się stanie, wtedy opublikuję zdjęcie

Wyniki działania RPi (uruchomione ssh, wospi, lighttpd) + konsola Davis VPro2 + (konsola dodana 300mA) + hub USB: po 20 godzinach na baterii napięcie akumulatora spadło z 13,08v na 11,77v! zważywszy, że 10 V jako pusty, oznacza to wystarczającą ilość soku przez co najmniej 32 godziny na akumulatorze 5Ah kosztuje 30 USD, wszystko jest nowe

użytkownik7165
źródło
użytkownik 7165, 11,7 V o / c jest zwykle uważane za pełne rozładowanie dla kwasu ołowiowego 12 V. Rozładowanie do 10 V nie przyniesie żadnego skutku.
scruss
Prosty i skuteczny. Bardzo fajnie +1, ale żeby dodać, te konwertery są bardzo nieefektywne, zużywając więcej baterii niż powinno.
Piotr Kula,
2

Oto rozwiązanie UPS oparte na superkondensatorach do wyłączeń i bezpiecznych wyłączeń.

Główną różnicą w stosunku do innych obwodów podobnych do UPS jest to, że nie ma potrzeby używania baterii. Pomaga to uniknąć wielu problemów, takich jak recykling baterii po zakończeniu eksploatacji, energia jest magazynowana w superkondach, które są przylutowane do płytki drukowanej. Dlaczego nie, skoro żywotność superkaps jest równa żywotności całej płytki drukowanej? Nie musisz przejmować się nadmiernym ładowaniem i wszystkimi problemami temperaturowymi, takimi jak ładowanie tylko w temperaturach powyżej zera. Supercaps nie mają efektu pamięci. Nie potrzebują cykli rozładowania i ładowania, aby zachować zdrowie.

Z drugiej strony: superkapsy nie mają gęstości energii akumulatorów, ale obwód powinien jedynie podtrzymywać krótkotrwałe awarie zasilania lub przerwy w dostawie prądu. Naprawdę nie potrzebujesz baterii o pojemności 2000 mAh do tworzenia kopii zapasowych 1A przez kilka sekund. Pozwól nam ocenić: 700 mA przez 30 sekund to pojemność 5,9 mAh, której potrzebujesz przy 5 V. Czy kiedykolwiek widziałeś akumulator o tak małej pojemności? Nawet gdyby istniał, nigdy nie byłbyś w stanie wyciągnąć 700mA z tak małej baterii. Innymi słowy: zasilacz bateryjny zapewniający krótki czas podtrzymania ZAWSZE używaj akumulatorów o wyjątkowo dużej pojemności. Superkondensator może pobierać prąd o wartości kilku amperów nawet przy bardzo małych pojemnościach. Myślę zatem, że baterie nie są w tym przypadku optymalnym urządzeniem do przechowywania energii.

Jedna rzecz jest nieco skomplikowana przy użyciu superkondensatorów: napięcie na superkondensatorze zależy od stanu naładowania, więc potrzeba konwertera podwyższającego / zmniejszającego komplikuje użytkowanie, jeśli myślisz o DYI.

slado76
źródło
1
Witamy w Raspberry Pi! Chociaż teoretycznie może to odpowiedzieć na pytanie, lepiej byłoby zawrzeć tutaj istotne części odpowiedzi i podać odnośnik.
Steve Robillard,
1

LiPo Rider Pro został zaprojektowany do zastosowań słonecznych, ale port USB może również ładować akumulator, więc tak naprawdę nie potrzebujesz panelu. W połączeniu z większą baterią LiPo, powinien utrzymywać Raspberry Pi przy życiu przez wiele godzin.

ergosys
źródło
1
Tak, mogę potwierdzić, że deska pro lipo rider z seeedstudio działa jak urok. Ma USB w + cieście + ładunek słoneczny, jeśli jest to pożądane. Pojedyncze wyjście USB. Zasadniczo włącza się, jeśli jest dostępny, w przeciwnym razie bateria. Wszystko za mniej niż 20 dolarów łącznie z baterią. Jedynym minusem jest to, że ma tylko 1 amper na zewnątrz, więc jeśli masz jakieś urządzenia USB pobierające moc, może nie zapewniać wystarczającej mocy.
David Lee
1

W pewnym sensie przesyłam to do wszystkich pytań UPS na tej Giełdzie Stosów, ponieważ szukałem czegoś podobnego i nigdy nie mogłem znaleźć odpowiedzi, które mi się podobały, więc sam to zbadałem. Możesz użyć standardowego, gotowego zasilacza UPS i pakietu Network UPS Tools (NUT), aby umożliwić Pi wyłączanie się po zaniku zasilania. Właśnie opublikowałem artykuł, który napisałem z instrukcjami krok po kroku, jak go skonfigurować:

https://melgrubb.wordpress.com/2014/09/05/raspberry-pi-home-server-part-15power-failures/

Oczywiście, jeśli naprawdę poszukiwałeś projektu sprzętu dla majsterkowiczów, obawiam się, że nie wymaga to lutowania.

Mel
źródło
Również prowadzenie RPI za pomocą zwykłego zasilacza UPS przypomina trochę podłączenie do Miaty zbiornika o pojemności 5000 galonów, kiedy wszystko, czego chciałeś, to puszka Jerry'ego z dodatkowym paliwem na wypadek awarii.
Riku Lindblad
0

Możesz wypróbować jedną z nich i użyć baterii zamiast super kondensatora.Duży kondensator zastępuje akumulator zapasowy

strumień
źródło
Zgodnie z arkuszem danych Maxima „690” jest w stanie pobierać tylko 50 mA z Vout i nie ma wyjścia BATT_ON, którego można by użyć do obsługi zewnętrznego przełącznika półprzewodnikowego (MOSFet?). Istnieją inne układy scalone w tym samym asortymencie produktów, które mogą być lepiej dostosowane do tej roli.
SlySven,
0

Jak powiedzieli inni, power bank USB to łatwe i dość tanie rozwiązanie. Pamiętaj, aby uzyskać taki, który obsługuje ładowanie i rozładowywanie w tym samym czasie (co niestety zwykle nie jest wskazane - musisz to rozgryźć).

Pi zazwyczaj pobiera gdziekolwiek między ~ 200 a 500 mA na północ; dla późniejszych modeli maksimum wynosi 2000 mA. Tak więc power bank 6000 mAh da Ci wszystko, od 3 godzin do dziennej mocy baterii; upewnij się, że masz power bank o wystarczającej pojemności.

Podłącz swój Pi do wyjścia banku mocy, a ładowarkę do wejścia. Jeśli dojdzie do zaniku zasilania, Twój Pi będzie działał do momentu przywrócenia zasilania lub wyczerpania baterii.

Ograniczenia są takie, że Pi nie ma możliwości dowiedzenia się, czy jest zasilane prądem zmiennym, czy bateryjnym, czy też ile energii pozostało. W konsekwencji, jeśli bateria wyczerpie się przed przywróceniem zasilania, wyłączenie będzie nieczyste.

Bardziej zaawansowane rozwiązanie, obejmujące również power bank, opisano na stronie https://raspi-ups.appspot.com/en/index.jsp . Obejmuje demona, który korzysta z połączenia Ethernet w celu ustalenia, czy działa na AC - jeśli połączenie Ethernet spadnie, zakłada, że ​​działa na zasilaniu bateryjnym. Mierzy zużycie energii przez Pi i szacuje poziom naładowania akumulatora na podstawie zużycia i całkowitej pojemności (którą należy wcześniej skonfigurować). Kiedy skończy się moc, czysto wyłącza Pi.

Jako wariant powyższego, jeśli masz jakieś urządzenie peryferyjne USB podłączone do Pi, które działa na zasilaniu prądem przemiennym, możesz zmodyfikować demona, aby używał go jako wskaźnika zasilania.

użytkownik149408
źródło