ฉันจะสร้างระบบสำรองแบตเตอรี่ได้อย่างไรเช่น UPS

อย่างที่เราทราบกันดีว่า Raspberry Pi ไม่ได้ใช้พลังงานมากขนาดนั้น (5v + 700mA เป็นข้อมูลจำเพาะ)

ฉันต้องการสร้างการสำรองแบตเตอรี่สำหรับไฟดับในแบบ DIY-ish ฉันไม่ต้องการการป้องกันไฟกระชากหรือตัวเลือกแฟนซีอื่น ๆ เพียงแค่ความปลอดภัยจากไฟฟ้าดับเล็กน้อยและไฟหมด

ฉันจะใส่แบตเตอรี่สำรองระหว่าง Raspberry Pi และที่ชาร์จโทรศัพท์ที่ฉันใช้เพื่อรันได้อย่างไร

คำถามของคุณเหมาะสมกว่าสำหรับไซต์ Electric Design Stackexchenge - เนื่องจากคุณสามารถพึ่งพา Gurus ได้เช่น Oli เพื่อช่วยออกแบบวงจรที่ง่ายและทันสมัย

ฉันคิดว่าคำถามนี้จะถูกถามโดย Raspberrians อื่น ๆ อีกมากมายดังนั้นนี่จึงเป็นสถานที่ที่ดีมากในการตอบคำถามของคุณ

คำตอบของฉันจะไปเพิ่มเติมในวิศวกรรมวงจรของคุณเองเพื่อให้คุณสามารถควบคุมสิ่งที่คุณต้องการให้ทำ

วงจรควรจัดการ ...

1. เริ่มจากการตัดสินใจว่าคุณต้องการวงจรแบบใด ขับเคลื่อนโดย USB 5V? หรืออาจจะเป็น 12 โวลต์แหล่งที่มา? คุณสามารถใช้พลังงานจากแหล่งพลังงานที่ต่ำกว่าเช่น 3.3V / 1.5V แต่ไม่มีประสิทธิภาพในการแปลงพลังงาน การตัดสินใจครั้งนี้ยังมีส่วนช่วยในการควบคุมแรงดันไฟฟ้าแบบใดที่คุณจะใช้ ... ถ้ามี
2. การรักษาแบตเตอรี่ที่ชาร์จในระหว่างการทำงานปกติ (เช่นเดียวกับแบตเตอรี่แต่ละประเภทต้องมีลักษณะการชาร์จ, Lead Acid, Ni-Cd, Li-Ion, ฯลฯ )
3. วงจรจำเป็นต้องรับรู้เมื่อพลังงานหลัก (USB + 5V) หยุดจ่ายไฟหรือคล้ายกัน
4. วงจรสำรองเพื่อชาร์จแบตเตอรี่ชนิดของคุณและวงจรฝังตัวในการส่งพลังงานกลับเข้าไปในวงจรหลักเมื่อไฟหลักดับ
5. ไม่จำเป็น. สร้างทริกเกอร์เข้าสู่วงจรที่เชื่อมต่อกับระบบ I / O ของ Raspberry PI เพื่อส่งอีเมลข้อความตัวอักษรทำการโทรแจ้งเตือนหรือสัญญาณไฟในครัวของคุณ

การค้นหาทั่วอินเทอร์เน็ตวงจร UPS และวงจรส่วนใหญ่จะมีหม้อแปลงเพื่อลด 110V / 220V ลงไปที่ DC 12 Volts

• นี่คือวงจรที่ง่ายมากที่ใช้กับแบตเตอรี่ Lead-Acid (พวกมันง่ายต่อการชาร์จและพวกมันก็จะชาร์จเป็นเวลานาน) อย่าพยายามที่จะชาร์จแบตเตอรี่ชนิดอื่นที่มีวงจร ... พวกมันจะระเบิด!

รายการส่วน:

• R1 - 39 โอห์ม 1 / 2W
• D1, D3, D4 - 1N4001 หรือไดโอดที่คล้ายกัน
• D2 - 13V zener อันดับ 1W
• C1 - 220 ยูเอฟตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้า 25V
• C2 - 10uF ตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้า 10V
• IC - 7805 หรือตัวควบคุม 5V ที่คล้ายกัน
• BAT - 12V แบตเตอรี่ตะกั่วกรดจัดอันดับ 1.2Ah ต่ำสุด
• อินพุต DC - 12 โวลต์ DC

• ฉันพบวงจรนี้ในขณะที่ค้นหาผ่านอินเทอร์เน็ต เจ้าชายคนนี้แยกโน๊ตบุ๊คออกเป็นส่วน ๆ และนำชิ้นส่วนมารีไซเคิลเพื่อให้เป็นระบบที่ดี - อย่าลืมควบคุมแรงดันเอาท์พุทให้เป็น 5V

• รอบชิงชนะเลิศ - เป็นหนึ่งในวิธีที่ง่ายที่สุดและน่าจะเป็นที่คนส่วนใหญ่ต้องการใช้เป็นวงจร UPS ที่ชาร์จไฟ USB โดยใช้แบตเตอรี่ลิเธียมขนาดเล็ก นี้ได้รับการตอบที่วิศวกรรม SE โปรดดูคำตอบสำหรับรายละเอียด

ไม่รู้สึกอยากสร้างวงจรของคุณเองหรือ มีเป็นMUPS นี้ใช้ได้สำหรับการซื้อ (หายไปขออภัย) ที่ไม่สวยมากสิ่งที่วงจรสุดท้ายโครงร่างการออกแบบ

อ้างอิง

• คุณสามารถค้นหาวงจรเพิ่มเติมได้ที่เว็บไซต์นี้ - WebArchive https://web.archive.org/web/20161028081245/http://www.simple-electronics.com/2012/02/5v-ups-circuit.html (โปรดบริจาค)
• การใช้เสิร์ชเอ็นจิ้นจะพบข้อเท็จจริงและวิธีแก้ไขปัญหาที่น่าสนใจอื่น ๆ
• เยี่ยมชมกองวิศวกรรมไฟฟ้าหากคุณมีคำถามเกี่ยวกับการออกแบบวงจร

ฉันสร้างตัวแปลงจาก 12v เป็น 5v

เพียงพอสำหรับความต้องการ 5v ของ RaspberryPi ไอทียังให้พลังงานกับพัดลมที่มีเทอร์โมสตัลที่ปรับได้ (12v) และแม้กระทั่งฮับ usb ที่ใช้งาน (ในอนาคต) ทุกอย่าง (ราสเบอร์รี่ Pi, คอนเวอร์เตอร์และเทอร์โมสตัท) อยู่ในกล่องเราเตอร์ (ฉันยังมีพื้นที่สำหรับเพิ่ม 2.5 "hdd, โมเด็ม 3G และ / หรือ GPS;)

ตัวแปลงดังกล่าวสามารถแปลงพลังงานจากแบตเตอรี่ (ตัวอย่างเช่นจากแบตเตอรี่ AA จำนวน 5 ก้อนขึ้นไป) และความปลอดภัยให้ 5V สำหรับราสเบอร์รี่ (ระวังแรงดันไฟฟ้า!) ตัวแปลงมีขนาดค่อนข้างเล็ก (ฉันคิดว่า 3 x 10 x 1.5 ซม.) แต่ถ้าคุณเก่งในการบัดกรีและสร้างแผงวงจรคุณสามารถทำมันให้เล็กลงได้

นี่คือตัวแปลงที่ฉันใช้กับแผนผังตัวอย่าง

มันใช้งานได้ดีคุณสามารถแนบจาก 7 ถึง 40V จากแบตเตอรี่ และเราได้สูงสุด 3 แอมป์ที่ด้าน 5v

หากคุณต้องการสลับระหว่างเครื่องชาร์จโทรศัพท์และแบตเตอรี่คุณจะต้องสร้างสวิตช์ (เมื่อไฟฟ้าจากเครื่องชาร์จดับลงกำลังไฟของแบตเตอรี่จะเชื่อมต่อและในทางกลับกัน) ฉันคิดว่ามันค่อนข้างง่าย (ทรานซิสเตอร์, ตัวเก็บประจุ ... องค์ประกอบเพียงไม่กี่) หรือทำเอง;)

ฉันพบคำถามที่น่าสนใจมาก แต่ตัวฉันเองไม่สนใจการบัดกรีและเล่นซอกับตัวต้านทานและสิ่งของและฉันมั่นใจว่าคนอื่นอาจสะดุดกับคำถาม OP ด้วยความหวังว่าจะมีผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป

ดังนั้นฉันจึงพบว่าสิ่งนี้สำหรับความต้องการของฉันจะยอดเยี่ยมจริง ๆ ซื้อรอไม่กี่วันเสียบและวิโอล่า

ฉันพบมันบน DX.COM

ตามที่ระบุไว้ในความคิดเห็น ดูเหมือนว่าอาจมีปัญหากับการใช้พลังงานสูงดังนั้นสิ้นวันจึงดูเหมือนว่าจะต้องเปิดและยุ่งเกี่ยวกับ แต่มันก็เหมาะสำหรับ Model A

ใด ๆชุดแบตเตอรี่ภายนอก USBที่สร้างขึ้นในการป้องกันการขูดรีดจะช่วยให้คุณอยู่รอด Pi ไฟฟ้าดับ มันก็จะทำงานเป็นยูพีเอสสำหรับคนยากจน Pi http://www.google.com/search?ie=UTF-8&oe=utf-8&q=usb+battery+pack

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

นอกจากนี้เมื่อมีการเปลี่ยนแปลงที่เพียงพอและวงจรความปลอดภัยเซลล์ลิเธียมที่ชาร์จซ้ำได้จะสามารถชาร์จได้ ในกรณีนี้เป็นการดีที่สุดที่จะใช้เซลล์เดียวและตัวแปลงบูสเตอร์เพื่อไม่ให้เกิดความสมดุลของวงจร นี่คือข้อมูลบางส่วนเกี่ยวกับเซลล์ลิเธียมชาร์จแบบลอยตัว: http://www.electronicsweekly.com/Articles/01/02/2006/37528/Float-charging-lithium-ion-cells.htm

ดังนั้นคุณต้องการวิดเจ็ต DIY ที่น่าเชื่อถืออย่างง่ายๆเช่น powersupply สำหรับ RPi ของคุณ:

1. รับแบตเตอรี่ 12V Pb ที่ปิดสนิท (ฉันใช้แบตเตอรี่ 5Ah)
2. รับ 220Vac เป็น 12v สลับโหมดแหล่งจ่ายไฟ (ฉันใช้ 12v 4A)
3. รับรถยนต์ที่มีน้ำหนักเบาเป็นปลั๊ก usb (8v - 24v อินพุต, ออก = 5v 2A) โหมดสลับ
4. รับไดโอดซึ่งสามารถจัดการ 4A และตัวต้านทาน 0.5 โอห์ม 5 วัตต์เพื่อ จำกัด กระแสโดยการชาร์จแบตเตอรี่เปล่า
5. รับสายชาร์จยูเอสบีไปยังโทรศัพท์มือถืออเนกประสงค์มี 10 ปลั๊กที่แตกต่างกันพร้อมสายสั้น ๆ 1 ไปสู่พลัง RPi อีกอันหนึ่งสำหรับฮับ usb อีกอันหนึ่งสำหรับสิ่งที่กระโดดในใจ ..... ยังเหลืออีกมากมาย

สายมันดังต่อไปนี้:

• จาก + 12v ของแหล่งจ่ายไฟไปยังขั้วบวกของไดโอด

• จากแคโทดของไดโอดไปยังแบตเตอรี่ปิดผนึก 5Ah Pb สิ่งนี้จะช่วยป้องกันไม่ให้แหล่งจ่ายไฟหมดแบตเตอรี่เมื่อไม่มี 220v

• จากนั้นจาก + ของแบตเตอรี่ไปที่ "เสียบไฟแช็กกับ usb" + 5v 2A

เสียบสายเคเบิล USB

ฉันชอบที่จะใส่ภาพทุกส่วนที่จำเป็น แต่ฉันไม่ได้รับอนุญาตจากเว็บไซต์นี้จนกว่าจะได้รับ 10 คะแนน ... เมื่อสิ่งนี้จะเกิดขึ้นจากนั้นฉันจะโพสต์ภาพ

ผลการใช้งาน RPi (การรัน ssh, wospi, lighttpd) + Davis VPro2 + คอนโซล (คอนโซลเพิ่ม 300mA) + ฮับ usb: หลังจาก 20 ชั่วโมงบนแบตเตอรี่แรงดันแบตเตอรี่จะลดลงจาก 13.08v เป็น 11.77v! เมื่อพิจารณาว่าว่างเปล่า 10 โวลต์นี่หมายความว่ามีน้ำผลไม้เพียงพอเป็นเวลาอย่างน้อย 32 ชั่วโมงสำหรับแบตเตอรี่รวม 5h ค่าใช้จ่าย 30 usd ทุกอย่างใหม่ทั้งหมด

นี่คือโซลูชัน UPS ของซูเปอร์คาปาซิเตอร์ที่ใช้สำหรับการปิดเครื่องสีน้ำตาลและปลอดภัย

ความแตกต่างที่สำคัญกับวงจรคล้าย UPS อื่น ๆ คือไม่จำเป็นต้องใช้แบตเตอรี่ สิ่งนี้ช่วยในการหลีกเลี่ยงปัญหามากมายเช่นการรีไซเคิลแบตเตอรี่หลังหมดอายุการใช้งานพลังงานจะถูกเก็บไว้ในซูเปอร์แคปที่บัดกรีไปยัง PCB ทำไมไม่เมื่ออายุการใช้งานของซูเปอร์แคปเท่ากับอายุการใช้งานของแผงวงจรทั้งหมด? คุณไม่จำเป็นต้องกังวลเกี่ยวกับการใช้งานเกินขนาดและปัญหาเรื่องอุณหภูมิทั้งหมดเช่นการชาร์จไฟที่อุณหภูมิสูงกว่าศูนย์ Supercaps hav ไม่มีผลต่อหน่วยความจำ พวกเขาไม่ต้องการปล่อยและชาร์จวงจรเพื่อให้มีสุขภาพดี

ในอีกด้านหนึ่ง: supercaps ไม่มีความหนาแน่นพลังงานของแบตเตอรี่ แต่วงจรควรสำรองพลังงานไฟฟ้าในระยะสั้นหรือความล้มเหลวสีน้ำตาล คุณไม่จำเป็นต้องใช้แบตเตอรี่ที่มีความจุ 2000mAh เพื่อสำรองข้อมูล 1A เป็นเวลาสองสามวินาที ให้เราประเมิน: 700mA เป็นเวลา 30 วินาทีคือความจุ 5.9mAh ที่คุณต้องการที่ 5V คุณเคยเห็นแบตเตอรี่ที่มีความจุเพียงเล็กน้อยหรือไม่? แม้ว่าจะมีอยู่คุณจะไม่สามารถดึงแบตเตอรี่ 700mA ออกมาจากแบตเตอรี่ขนาดเล็กเช่นนี้ได้ กล่าวอีกนัยหนึ่งคือ UPS ที่ใช้แบตเตอรี่สำหรับการสำรองเวลาสั้น ๆ เสมอให้ใช้แบตเตอรี่ที่มีความจุมากเกินไป ซุปเปอร์คาปาซิเตอร์สามารถหาแหล่งจ่ายกระแสได้เพียงไม่กี่แอมป์แม้จะมีความจุน้อยมาก ฉันคิดว่าเป็นแบตเตอรี่ไม่ใช่อุปกรณ์เก็บพลังงานที่ดีที่สุดในกรณีนี้

มีสิ่งหนึ่งที่ซับซ้อนเล็กน้อยในการใช้ตัวเก็บประจุ supercapacitors: แรงดันไฟฟ้าที่ตัวเก็บประจุ supercapacitor ขึ้นอยู่กับสถานะของการชาร์จดังนั้นความต้องการตัวแปลงแบบ step-up / step-down ทำให้การใช้งานค่อนข้างซับซ้อนหากคุณคิดเกี่ยวกับ DYI

LiPo Rider Proมีไว้สำหรับแอพพลิเคชั่นโซล่าร์ แต่พอร์ต USB สามารถชาร์จแบตเตอรี่ได้ดังนั้นคุณไม่จำเป็นต้องมีแผงควบคุม เมื่อรวมกับแบตเตอรี่ LiPo ที่ใหญ่ขึ้นมันควรจะทำให้ Raspberry Pi มีชีวิตอยู่ได้นานหลายชั่วโมง

ฉันกำลังโพสต์สิ่งนี้กับคำถามของ UPS ทั้งหมดใน Stack Exchange นี้เพราะฉันกำลังมองหาบางสิ่งที่คล้ายกันและไม่สามารถหาคำตอบที่ฉันชอบได้เลยฉันเลยค้นคว้าด้วยตัวเอง คุณสามารถใช้ UPS มาตรฐานที่ไม่ได้วางจำหน่ายและแพ็คเกจ Network UPS Tools (NUT) เพื่อให้ Pi สามารถปิดตัวเองเมื่อไฟฟ้าดับ ฉันเพิ่งโพสต์บทความที่ฉันเขียนพร้อมคำแนะนำทีละขั้นตอนสำหรับการตั้งค่า:

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

แน่นอนถ้าสิ่งที่คุณเคยทำหลังจากเป็นโครงการฮาร์ดแวร์ DIY แล้วฉันกลัวว่านี่จะไม่เกี่ยวข้องกับการบัดกรีใด ๆ

คุณสามารถลองหนึ่งในนั้นและใช้แบตเตอรี่แทน super capacitor

ดังที่คนอื่น ๆ ได้กล่าวไว้ธนาคารพลังงาน USB เป็นวิธีแก้ปัญหาที่ง่ายและราคาถูก ให้แน่ใจว่าได้รับหนึ่งที่รองรับการชาร์จและการปล่อยในเวลาเดียวกัน (ซึ่งน่าเสียดายที่ไม่ได้ระบุมักจะ - คุณจะต้องคิดออก)

Pi มักจะวาดที่ใดก็ได้ระหว่าง ~ 200 ถึง 500 mA เหนือ สำหรับรุ่นหลังสูงสุดได้สูงสุด 2,000 mA ดังนั้นธนาคารพลังงาน 6000 mAh จะให้อะไรก็ได้จาก 3 ชั่วโมงถึงหนึ่งวันของการใช้พลังงานแบตเตอรี่ ตรวจสอบให้แน่ใจว่าคุณได้ธนาคารพลังงานที่มีความจุเพียงพอ

เสียบ Pi ของคุณเข้ากับเอาต์พุตของธนาคารพลังงานและที่ชาร์จเข้ากับอินพุต หากไฟดับ Pi ของคุณจะยังคงทำงานต่อไปจนกว่าพลังงานจะถูกเรียกคืนหรือแบตเตอรี่หมด

ข้อ จำกัด คือ Pi ไม่มีทางรู้ได้ว่ามันทำงานบน AC หรือพลังงานแบตเตอรี่หรือเหลือพลังงานแบตเตอรี่เท่าไหร่ ดังนั้นหากแบตเตอรี่หมดก่อนที่ไฟฟ้าจะกลับคืนการปิดเครื่องจะเป็นสิ่งที่ไม่สะอาด

วิธีการแก้ปัญหาที่สูงขึ้นนอกจากนี้ยังเกี่ยวข้องกับธนาคารพลังงานการอธิบายไว้ที่https://raspi-ups.appspot.com/en/index.jsp มันมีดีมอนซึ่งใช้การเชื่อมต่ออีเธอร์เน็ตเพื่อตรวจสอบว่ามันกำลังทำงานอยู่บน AC หรือไม่หากการเชื่อมต่ออีเธอร์เน็ตลดลงก็ถือว่ามันกำลังทำงานโดยใช้พลังงานจากแบตเตอรี่ มันวัดการใช้พลังงานของ Pi และประเมินระดับการชาร์จของแบตเตอรี่ตามปริมาณการใช้และความจุทั้งหมด (ซึ่งจำเป็นต้องกำหนดค่าไว้ล่วงหน้า) เมื่อไฟฟ้าหมดมันจะปิด Pi อย่างหมดจด

ตามรูปแบบข้างต้นหากคุณมีอุปกรณ์ต่อพ่วง USB บางอันเชื่อมต่อกับ Pi ที่ทำงานโดยใช้ไฟ AC คุณสามารถแก้ไข daemon เพื่อใช้เป็นตัวบ่งชี้พลังงาน