Как построить систему, подобную ИБП, с резервным аккумулятором?

Как мы все знаем, Raspberry Pi на самом деле не потребляет столько энергии (5В + 700мА - это спецификация).

Я хотел бы создать резервную батарею для перебоев в электроснабжении. Мне не нужна защита от перенапряжения или какие-либо другие причудливые варианты, только защита от незначительных отключений электроэнергии и отключений.

Как я могу поставить резервную батарею между Raspberry Pi и зарядным устройством телефона, которое я использую для его запуска?

Ваш вопрос больше подходит для сайта Electrical Design Stackexchenge - потому что вы всегда можете положиться на Гуру, как Оли, чтобы помочь в разработке простых, современных схем.

Я думаю, что этот вопрос будет задан еще множеством распберрианцев, так что это действительно очень хорошее место, чтобы ответить на ваш вопрос.

Мой ответ больше пойдет на разработку собственной схемы, чтобы вы могли полностью контролировать то, что вы хотите, чтобы она делала.

Схема должна обрабатывать ...

1. Первоначально решить, какая схема вам нужна. Работает от USB 5V? или возможно источником 12 вольт? Вы также можете питать его от более низкого источника питания, такого как 3,3 В / 1,5 В, но он очень неэффективен в преобразовании мощности. Это решение также существенно влияет на то, какой тип регулятора напряжения вы собираетесь использовать ... если таковой имеется.
2. Поддержание заряда батареи во время нормальной работы (также для каждого типа батареи требуются характеристики зарядки, свинцово-кислотные, Ni-Cd, Li-Ion и т. Д.)
3. Схема должна определять, когда основное питание (USB + 5 В) перестает обеспечивать питание или подобное.
4. Резервная схема для зарядки батареи вашего типа и встроенная схема для возможного направления питания обратно в основную цепь, когда основное питание отключено.
5. По желанию. Создайте триггер в цепи, которая подключается к системе ввода / вывода Raspberry PI, чтобы отправлять вам электронные письма, текстовые сообщения, делать телефонные звонки, включать сигнализацию или выключать освещение на кухне.

Для поиска в Интернете большинство схем ИБП будет включать трансформатор для снижения напряжения 110 В / 220 В до 12 В постоянного тока.

• Вот очень простая схема, используемая со свинцово-кислотными батареями (их легко заряжать, и они сохраняют заряд в течение очень долгого времени). Не пытайтесь заряжать батареи других типов с помощью цепи ... они взорвут ее!

Список запчастей:

• R1 - 39 Ом 1/2 Вт
• D1, D3, D4 - 1N4001 или аналогичный диод
• D2 - стабилитрон 13 В с номиналом 1 Вт
• С1 - 220 мкФ электролитический конденсатор на 25 В
• C2 - 10 мкФ электролитический конденсатор на 10 В
• IC - 7805 или аналогичный 5В регулятор
• БАТ - 12В свинцово-кислотная батарея номиналом не менее 1,2 Ач
• Вход постоянного тока - 12 В постоянного тока

• Я нашел эту схему, роясь в интернете. Этот парень в значительной степени разрывает ноутбук и перерабатывает несколько частей, чтобы сделать приличную систему - просто не забудьте отрегулировать выходное напряжение до 5В

• Конечный контур - один из самых простых и, вероятно, тот, который многие предпочли бы использовать, - это цепь ИБП с зарядкой USB, использующая несколько маленьких литиевых батарей. На это ответили в Engineering SE, пожалуйста, обратитесь к ответу для деталей .

Не хочется строить свои собственные схемы? Там является эта МУП доступна для покупки (нет, извините) , что делает очень многое , что описывает окончательный расчет цепи.

Рекомендации

• Вы можете найти намного больше схем на этом сайте - WebArchive https://web.archive.org/web/20161028081245/http://www.simple-electronics.com/2012/02/5v-ups-circuit.html (Пожалуйста пожертвуйте)
• Использование поисковых систем также найдет много других интересных фактов и решений
• Посетите Электротехнический стек, если у вас есть какие-либо вопросы по проектированию схем.

Я построил преобразователь от 12 В до 5 В

Этого достаточно для требования RaspberryPi 5v. Он также дает питание для вентилятора с регулируемым термостатом (12 В) и даже активным USB-концентратором (в будущем). Все (Raspberry Pi, конвертер и термостат) заключено в коробку маршрутизатора (у меня даже есть место для дополнительного 2,5-дюймового жесткого диска, 3G-модема и / или GPS-модуля;))

Такой преобразователь может преобразовывать энергию от батарейного блока (например, от 5 или более батарей типа АА), и БЕЗОПАСНО дает 5 В для Raspberry (следите за напряжением!). Конвертер довольно маленький (я думаю, 3 х 10 х 1,5 см). Но если вы хорошо умеете паять и строить печатные платы, вы можете сделать это меньше.

Это конвертер, который я использую с образцом схемы.

Он прекрасно работает, вы можете подключить от 7 до 40 В от батарей. И мы получили максимум 3 усилителя на стороне 5v.

Если вам нужно переключиться между зарядным устройством для телефона и аккумулятором, вы должны создать переключатель (когда питание от зарядного устройства падает, питание от аккумуляторного блока подключается и наоборот). Я думаю, что это довольно просто (транзистор, конденсатор ... всего несколько элементов). Или сделай это вручную;)

Я нашел вопрос очень интересным, но сам я не очень заинтересован в пайке и возни с резисторами и прочим, и я уверен, что другие люди могут наткнуться на вопрос OP с надеждой на готовый продукт.

Так что я нашел то, что для моих нужд было бы действительно здорово. Купить, подождать несколько дней, подключить и альт.

Я нашел это на DX.COM

Как указано в комментариях. Кажется, что может быть проблема с высоким энергопотреблением ... так что в конце дня, похоже, его придется открывать и портить. Но это подходит для модели А.

Любой внешний USB-аккумулятор со встроенной защитой от перезарядки поможет вашему Pi выжить при отключении питания. Он просто будет работать в качестве бедного человека UPS для вашего Пи . http://www.google.com/search?ie=UTF-8&oe=utf-8&q=usb+battery+pack

Вот ИБП для Raspberry PI: http://www.eevblog.com/forum/projects/raspberry-pi-server-with-diy-ups/

Кроме того, при достаточных изменениях и схемах безопасности литиевые перезаряжаемые элементы можно заряжать поплавком. В этом случае лучше всего использовать одну ячейку и повышающий преобразователь, чтобы не требовались балансировочные цепи. Вот некоторая информация о литиевых элементах с поплавковой зарядкой: http://www.electronicsweekly.com/Articles/01/02/2006/37528/Float-charging-lithium-ion-cells.htm

Таким образом, вы хотите ПРОСТЫЕ надежные поделки, такие как powersupply для вашего RPi:

1. получить герметичный аккумулятор 12 В Pb (я использую аккумулятор 5 Ач)
2. получить 220 В переменного тока на 12 В импульсный источник питания (я использую 12 В 4A)
3. подключить режим прикуривателя к USB-разъему (8 В - 24 В, выход = 5 В 2A)
4. получить диод, который может выдержать 4А и резистор 0,5 Ом 5 ​​Вт, чтобы ограничить ток при зарядке разряженной батареи
5. достаньте универсальный зарядный кабель для подключения к мобильному телефону, у него есть 10 различных штекеров с короткими кабелями, 1 идет на питание от RPi, другой - на USB-концентратор, другой - на все, что приходит в голову ... еще много осталось

Подключите его следующим образом:

• от + 12В источника питания до анода диода

• от катода диода до герметичной батареи 5 Ач Pb, это защищает от источника питания, разряжающего батарею при отсутствии напряжения 220 В

• Затем от + батареи к «зажигалке к USB» + 5v 2A

Подключите USB-кабель

Мне нравилось помещать фотографию всех необходимых деталей, но я не допускаюсь этим сайтом, пока не получу 10 баллов ... когда это произойдет, тогда я выложу картинку

Результаты работы RPi (ssh, wospi, lighttpd) + консоль Davis VPro2 + (консоль добавила 300 мА) + USB-концентратор: через 20 часов работы от батареи напряжение батареи упало с 13,08 до 11,77 В! учитывая, что 10 В разряжено, это означает, что на 5Ач аккумуляторной батарее емкостью по крайней мере 32 часа хватит сока на 30 долларов.

Вот решение ИБП на основе суперконденсаторов для отключения и безопасного отключения.

Основное отличие от других схем, подобных ИБП, заключается в том, что нет необходимости использовать батареи. Это помогает избежать многих проблем, таких как утилизация батарей после окончания срока службы, энергия сохраняется в суперкапсах, которые припаиваются к печатной плате. Почему бы и нет, если время жизни суперкапы равно времени жизни всей печатной платы? Вам не нужно заботиться о перегреве и всех проблемах с температурой, таких как зарядка только при температуре выше нуля. Суперкапс не имеет эффекта памяти. Им не нужны циклы разряда и зарядки, чтобы сохранить их здоровье.

С другой стороны: суперкапсы не имеют удельной энергии батарей, но схема должна только резервировать кратковременные сбои питания или отключения электроэнергии. Вам действительно не нужна батарея емкостью 2000 мАч для резервного копирования 1 А в течение нескольких секунд. Давайте оценим: 700 мА в течение 30 секунд - это емкость 5,9 мАч, которая вам нужна при 5 В. Вы когда-нибудь видели аккумулятор с такой маленькой емкостью? Даже если бы он существовал, вы бы никогда не смогли извлечь 700 мА из такой маленькой батареи. Другими словами: ИБП с батарейным питанием для кратковременного резервного копирования ВСЕГДА используйте батареи с чрезвычайно большой емкостью. Суперконденсатор способен подавать ток в несколько ампер даже при очень малых мощностях. Поэтому я считаю, что батареи в данном случае не являются оптимальным устройством накопления энергии.

Одна вещь немного сложнее с использованием суперконденсаторов: напряжение на суперконденсаторе зависит от состояния заряда, поэтому необходимость повышающего / понижающего преобразователя делает использование немного сложным, если вы думаете о DYI.

LiPo Rider Pro был предназначен для солнечных приложений, но USB-порт также может заряжать аккумулятор, поэтому вам не нужна панель. В сочетании с батареей LiPo большего размера он должен поддерживать Raspberry Pi в течение нескольких часов.

Я вроде как пересылаю это на все вопросы UPS на этой бирже стеков, потому что я искал что-то похожее и никогда не мог найти ответы, которые мне понравились, поэтому я сам начал исследовать это. Вы можете использовать стандартный готовый ИБП и пакет сетевых инструментов ИБП (NUT), чтобы позволить Pi отключиться при отключении питания. Я только что опубликовал статью, которую я написал с пошаговыми инструкциями по ее настройке:

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

Конечно, если то, что вы действительно искали, было проектом «сделай сам», то, боюсь, это не связано с пайкой.

Вы можете попробовать один из них и использовать батарею вместо суперконденсатора.

Как утверждают другие, USB-банк питания является простым и довольно дешевым решением. Обязательно получите тот, который поддерживает зарядку и разрядку одновременно (что, к сожалению, обычно не указывается - вам придется это выяснить).

Пи обычно рисует где-то между ~ 200 к северу от 500 мА; для более поздних моделей максимум составляет 2000 мА. Таким образом, аккумулятор емкостью 6000 мАч обеспечит вам заряд аккумулятора от 3 часов до одного дня; убедитесь, что вы получите банк питания с достаточной емкостью.

Подключите свой Pi к выходу вашего банка питания и зарядное устройство к его входу. Если питание отключится, ваш Pi будет продолжать работать до тех пор, пока не восстановится питание или не разрядится батарея.

Ограничения в том, что Pi не может знать, работает ли он от сети переменного тока или от батареи, или сколько осталось энергии батареи. Следовательно, если батарея разряжается до восстановления питания, отключение будет нечистым.

Более продвинутое решение, также включающее банк питания, описано по адресу https://raspi-ups.appspot.com/en/index.jsp . Он включает в себя демон, который использует соединение Ethernet, чтобы определить, работает ли он на переменном токе. Если соединение Ethernet разорвано, предполагается, что оно работает от батареи. Он измеряет энергопотребление Pi и оценивает уровень заряда батареи на основе потребления и общей емкости (которую необходимо предварительно настроить). Когда питание заканчивается, оно автоматически отключает Pi.

В качестве варианта вышеупомянутого, если у вас есть некоторое периферийное устройство USB, подключенное к Pi, работающему от сети переменного тока, вы можете изменить демон, чтобы использовать его в качестве индикатора питания.