Como construo um sistema semelhante ao no-break - bateria de reserva -?

Como todos sabemos, o Raspberry Pi realmente não usa tanta energia (5v + 700mA é a especificação).

Eu gostaria de criar um backup de bateria para quedas de energia de maneira artesanal. Não preciso de proteção contra surtos ou qualquer outra opção sofisticada, apenas segurança contra quedas de energia e quedas de energia.

Como posso colocar um backup de bateria entre o Raspberry Pi e o carregador de telefone que estou usando para executá-lo?

Sua pergunta é mais adequada para o site Stackexchenge de Projeto Elétrico - Como você sempre pode confiar nos Gurus de lá, como Oli, para ajudar a projetar circuitos fáceis e atualizados.

Eu acho que essa pergunta será feita por muitos mais Raspberrianos, então esse é realmente um ótimo lugar para responder sua pergunta.

Minha resposta vai mais para a engenharia de seu próprio circuito, para que você possa ter total controle do que deseja que ele faça.

O circuito deve lidar com ...

1. Decidindo inicialmente que tipo de circuito você precisa. Alimentado por USB 5V? ou talvez por uma fonte de 12 volts? Você também pode alimentá-lo a partir de uma fonte de energia mais baixa, como 3,3V / 1,5V, mas é muito ineficiente na conversão de energia. Essa decisão também contribui fundamentalmente para que tipo de regulador de tensão você vai usar ... se houver.
2. Manter a bateria carregada durante a operação normal (também cada tipo de bateria requer características de carregamento, ácido-chumbo, Ni-Cd, íon de lítio, etc.)
3. O circuito precisa detectar quando a energia primária (USB + 5V) para de fornecer energia ou semelhante.
4. O circuito de backup para carregar seu tipo de bateria e um circuito incorporado para, eventualmente, direcionar a energia de volta ao circuito principal quando a energia principal estiver desligada.
5. Opcional. Crie um gatilho no circuito que se conecta ao sistema de E / S do Raspberry PI para enviar e-mail, mensagem de texto, fazer uma ligação, acionar um alarme ou acender as luzes da cozinha.

Pesquisando na Internet a maioria dos circuitos e esquemas de no-break incluirá um transformador para reduzir 110V / 220V para 12 Volts DC.

• Aqui está um circuito muito simples usado com baterias de chumbo-ácido (elas são fáceis de carregar e mantêm a carga por muito tempo). Não tente carregar nenhum outro tipo de bateria com circuito ... elas explodem!

Lista de peças:

• R1 - 39 ohms 1 / 2W
• D1, D3, D4 - 1N4001 ou diodo similar
• D2 - 13V zener avaliado 1W
• C1 - capacitor eletrolítico de 220uF com classificação de 25V
• Capacitor eletrolítico C2 - 10uF com classificação de 10V
• IC - 7805 ou regulador 5V similar
• BAT - bateria de chumbo-ácido de 12V com classificação mínima de 1,2Ah
• Entrada DC - 12 Volts DC

• Eu encontrei esse circuito enquanto vasculhava a internet. Esse cara praticamente rasga um notebook e recicla algumas partes para criar um sistema decente - lembre-se de regular a tensão de saída para 5V

• Circuito final - um dos mais fáceis e provavelmente o que muitas pessoas preferem usar é um circuito UPS carregado por USB usando algumas pequenas baterias de lítio. Isso foi respondido na Engineering SE, consulte a resposta para obter detalhes .

Não tem vontade de construir seus próprios circuitos? Não é este MUPS disponível para a compra (ido, sorry) que faz muito bem o que o design final do circuito descreve.

Referências

• Você pode encontrar muito mais circuitos neste site - WebArchive https://web.archive.org/web/20161028081245/http://www.simple-electronics.com/2012/02/5v-ups-circuit.html (por favor doe)
• O uso de mecanismos de pesquisa também encontrará muitos outros fatos e soluções interessantes
• Visite a Electrical Engineering Stack se tiver alguma dúvida sobre o projeto de circuitos.

Eu construí um conversor de 12v para 5v

Isso é suficiente para o requisito de 5v do RaspberryPi. A TI também fornece energia para ventiladores com termostato ajustável (12v) e até hub usb ativo (no futuro). Tudo (Raspberry Pi, conversor e termostato) é colocado em uma caixa de roteador (eu ainda tenho espaço para um disco rígido adicional de 2,5 ", modem 3G e / ou unidade GPS;))

Esse conversor pode converter energia de uma bateria (por exemplo, de 5 ou mais pilhas AA) e, com segurança, fornecer 5V para framboesa (cuidado com a tensão!). O conversor é bem pequeno (acho que 3 x 10 x 1,5 cm). Mas se você é bom em soldar e construir placas de circuito, pode fazê-lo menor.

Este é o conversor que eu uso com um exemplo esquemático.

Funciona muito bem, você pode conectar de 7 a 40V a partir de baterias. E nós temos no máximo 3 amplificadores no lado de 5v.

Se você precisar alternar entre o carregador do telefone e a bateria, é necessário montar um interruptor (quando a energia do carregador diminuir, a energia da bateria será conectada e vice-versa). Eu acho que é bem simples (transistor, capacitor ... apenas alguns elementos). Ou faça manualmente;)

Achei a pergunta muito interessante, mas eu realmente não estou interessado em soldar e mexer com resistores e outras coisas, e tenho certeza de que outras pessoas podem se deparar com a questão do OP com esperança de um produto pronto.

Então eu achei isso que para minhas necessidades seria realmente ótimo. Compre, espere alguns dias, conecte e viola.

Encontrei-o no DX.COM

Como apontado nos comentários. Parece que pode haver um problema com alto consumo de energia. Portanto, no final do dia, parece que ele terá que ser aberto e bagunçado. Mas é adequado para o modelo A.

Qualquer bateria externa USB com proteção contra sobrecarga integrada ajudará seu Pi a sobreviver à queda de energia. Simplesmente funcionará como um homem pobre UPS para o seu Pi . http://www.google.com/search?ie=UTF-8&oe=utf-8&q=usb+battery+pack

Aqui está um no-break para o Raspberry PI: http://www.eevblog.com/forum/projects/raspberry-pi-server-with-diy-ups/

Além disso, com alterações e circuitos de segurança suficientes, as células recarregáveis ​​de lítio podem ser carregadas flutuando. Nesse caso, é melhor usar uma única célula e um conversor de reforço para que os circuitos de balanceamento não sejam necessários. Aqui estão algumas informações sobre as células de lítio de carregamento flutuante: http://www.electronicsweekly.com/Articles/01/02/2006/37528/Float-charging-lithium-ion-cells.htm

Então, você quer um DIY simples e confiável, como a fonte de alimentação para o seu RPi:

1. obter uma bateria selada de 12v Pb (eu uso uma bateria de 5Ah)
2. obter uma fonte de alimentação comutada de 220Vac para 12v (eu uso 12v 4A)
3. obter um isqueiro do carro para o modo comutado de tomada USB
4. obtenha um diodo que possa suportar 4A e um resistor de 0,5 ohm e 5 watts para limitar a corrente recarregando a bateria vazia
5. adquira um cabo de carga usb para celular universal, ele possui 10 plugues diferentes com cabos curtos, 1 liga o RPi, outro para o hub usb e outro para qualquer que seja o que salta em mente ..... ainda restam muitos

Ligue-o da seguinte maneira:

• dos + 12v da fonte de alimentação ao ânodo do diodo

• do cátodo do diodo até a bateria selada de 5Ah Pb, isso protege contra a fonte de alimentação que drena a bateria quando não há 220v

• Depois, do + da bateria ao "plugue mais leve ao usb" + 5v 2A

, conecte o cabo usb

Eu gostava de colocar uma foto de todas as peças necessárias, mas não estou autorizado por este site até receber 10 pontos ... quando isso acontecer, então postarei a foto

Resultados da execução do console RPi (executando ssh, wospi, lighttpd) + Davis VPro2 + (console adicionado 300mA) + hub usb: após 20 horas na bateria, a tensão da bateria caiu de 13,08 para 11,77 v! considerando 10v como vazio, isso significa suco suficiente por pelo menos 32 horas com uma bateria de 5Ah e custa 30 usd, tudo novinho em folha

Aqui está uma solução UPS baseada em supercapacitor para quedas de energia e desligamentos seguros.

A principal diferença para outros circuitos do tipo no-break é que não há necessidade de usar baterias. Isso ajuda a evitar muitos problemas, como reciclar as baterias após o fim da vida útil, a energia é armazenada nas supercaps soldadas ao PCB. Por que não, quando a vida útil das supercaps é igual à vida útil de toda a placa de circuito? Você não precisa se preocupar com a cobrança excessiva e todos os problemas de temperatura, como cobrar apenas em temperaturas acima de zero. Supercaps não possuem efeito de memória. Eles não precisam de ciclos de descarga e carga para mantê-los saudáveis.

Por outro lado: as supercaps não possuem a densidade de energia das baterias, mas o circuito deve apenas suportar falhas de energia de curto prazo ou quedas de energia. Você realmente não precisa de uma bateria com capacidade de 2000mAh para fazer backup de 1A por alguns segundos. Vamos avaliar: 700mA por 30 segundos é a capacidade de 5.9mAh que você precisa em 5V. Você já viu uma bateria com essa pouca capacidade? Mesmo que existisse, você nunca seria capaz de extrair 700mA de uma bateria tão pequena. Em outras palavras: o no-break baseado em bateria para tempos de backup curtos usa SEMPRE baterias com capacidade extremamente grande demais. Um supercapacitor é capaz de fornecer uma corrente de alguns amplificadores, mesmo em capacidades muito pequenas. Acho que, portanto, as baterias não são o dispositivo ideal de armazenamento de energia neste caso.

Uma coisa é um pouco complicada ao usar supercapacitores: a tensão no supercapacitor depende do estado da carga; portanto, a necessidade de um conversor de aumento / redução torna o uso um pouco complicado se você pensar em DYI.

O LiPo Rider Pro foi projetado para aplicações solares, mas a porta USB também pode carregar a bateria, assim você realmente não precisa de um painel. Juntamente com uma bateria LiPo maior, ele deve manter o Raspberry Pi ativo por várias horas.

Estou meio que postando isso para todas as perguntas da UPS neste Stack Exchange porque estava procurando por algo semelhante e nunca consegui encontrar respostas de que gostei, então acabei pesquisando por mim mesmo. Você pode usar um no-break padrão, pronto para uso, e o pacote Network UPS Tools (NUT) para permitir que um Pi se desligue quando a energia acabar. Acabei de publicar um artigo que escrevi com instruções passo a passo para configurá-lo:

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

Claro, se o que você realmente procurava era um projeto de hardware de bricolage, receio que isso não envolva solda.

Você pode tentar um desses e usar a bateria em vez do super capacitor.

Como outros já declararam, um banco de potência USB é uma solução fácil e bastante barata. Certifique-se de obter um que suporte o carregamento e o descarregamento ao mesmo tempo (o que, infelizmente, geralmente não é indicado - você precisará descobrir isso).

O Pi normalmente desenha em qualquer lugar entre ~ 200 a norte de 500 mA; para modelos posteriores, o máximo é de 2000 mA. Assim, um banco de energia de 6000 mAh oferece a você algo entre 3 horas e um dia de energia da bateria; certifique-se de obter um banco de potência com capacidade suficiente.

Conecte seu Pi na saída do seu banco de potência e o carregador na entrada. Se a energia acabar, seu Pi continuará funcionando até que a energia seja restaurada ou a bateria acabe.

As limitações são que o Pi não tem como saber se está funcionando com energia CA ou bateria, ou quanto resta de bateria. Conseqüentemente, se a bateria acabar antes que a energia seja restaurada, o desligamento será imundo.

Uma solução mais avançada, também envolvendo um banco de potência, é descrita em https://raspi-ups.appspot.com/en/index.jsp . Ele inclui um daemon que usa a conexão Ethernet para determinar se está sendo executado em CA - se a conexão Ethernet cair, ele assume que está sendo executado com energia da bateria. Ele mede o consumo de energia do Pi e estima o nível de carga da bateria com base no consumo e na capacidade total (que precisa ser configurada previamente). Quando a energia acaba, ele desliga o Pi de maneira limpa.

Como uma variação do acima, se você tiver algum periférico USB conectado ao Pi que funciona com energia CA, você pode modificar o daemon para usá-lo como um indicador de energia.