Zasilanie awaryjne UPS Raspberry Pi 3

[fire45]

Witajcie,
poszukuję awaryjnego zasilania do raspberry pi. Chodzi mi o ciągłość działania w przypadku

chwilowych zaników i tych dłuższych awarii związanych np. z warunkami atmosferycznymi.

Nie oczekuję działania 12h, ale 2-3h. Macie jakieś sprawdzone, tanie moduły?

Może coś samemu zbudować?

Pozdrawiam

[marek1707]

Można to zrobić na dziesiątki sposobów. Żeby trochę się zorientować przejrzyj odpowiedzi na zapytania w rodzaju:

"raspberry pi ups powebank" albo "raspberry pi ups diy".

Poczytaj i zdecyduj w którym kierunku chciałbyś zdryfować. A potem już o szczegółach możemy pogadać.

Nie ma jednego najlepszego, najtańszego i najprostszego rozwiązania.

Już sam wybór źródła (baterie AA, akumulatorki NiMH, aku LiPol, żelowy itd..) wiąże się za zakupem ładowarki (albo nie) no a do tego jeszcze czasem jakaś elektronika. Baterie alkaliczne sprawdzą się gdy awarie zasilania są rzadkie i robisz to tylko "na wszelki wypadek" bo jednak są drogie, bo jednorazowe. Mogą za to czekać latami na okazję wykazania się. Akumulatory powolutku (albo szybciej) zdychają więc trzeba je albo co jakiś czas wyjmować i doładowywać albo zbudować układ z ładowarką on-line w którym stale są naładowane do pełna - co też nie jest dobre. Można wziąć gotowy powerbank, ale wtedy kupując masz kota w worku - musisz sprawdzić samodzielnie czy podoła takiemu trybowi pracy a możesz wszystko zbudować z modułów dostępnych w sklepach. Poczytaj, coś zdecyduj i zobaczymy.

[ethanak]

Mam pytanie... co takiego będzie robił ów RPi przez te parę godzin, jeśli oprócz niego nikt nie będzie miał prądu? A w ogóle co on ma robić - bo może się okazać że żadnego UPS-a nie trzeba...

[fire45]

Przeglądałem już podobne rozwiązania od akumulatorów 18650 przez żelowe kończąc na specjalnych nakładkach na Raspberry Pi.

Z powerbankami temat podobno jest śliski, bo nie pozwalają na jednoczesne ładowanie i użytkowanie...

Stąd też moje pytanie o jakieś Wasze doświadczenia, gotowe rozwiązania.

Jeżeli nie potrzebowałbym takiego awaryjnego zasilania, nie zagłębiałbym tego tematu.

[Polecacz 101]

Produkcja i montaż PCB - wybierz sprawdzone PCBWay!
   • Darmowe płytki dla studentów i projektów non-profit
   • Tylko 5$ za 10 prototypów PCB w 24 godziny
   • Usługa projektowania PCB na zlecenie
   • Montaż PCB od 30$ + bezpłatna dostawa i szablony
   • Darmowe narzędzie do podglądu plików Gerber
Zobacz również » Film z fabryki PCBWay

[Belferek]

Z "ups" dla Rpi nie walczyłem jeszcze ale zasilałem RPi z powerbanku Platinet 10000 mAh. Dla naładowanego wystarczał na ok. 12 godzin pracy. RPi w tym czasie za pomocą oprogramowania o nazwie motion rejestrowało na SD obraz z kamerki USB. Tutaj zauważyłem, że bywają sytuacje kiedy RPi sygnalizuje problem z zasilaniem - wersja 3B oczekuje nie 5V lecz 5.1V i te 0.1V chyba robi jednak różnicę.

[ethanak]

Niektóre powerbanki pozwalają na jednoczesne ładowanie i pobór ale w ręku takiego nigdy nie miałem.

W Twoim przypadku wybrałbym żelowy - najlepiej sprawdza się w pracy buforowej.

[marek1707]

No to jeśli przeglądałeś już jakieś rozwiązania, to opisz co Ci w nich nie pasowało albo co było dobre ale np. za drogie czy za duże czy jeszcze coś tam. To jest forum wymiany myśli i doświadczeń a nie czarna skrzynka do której wrzucasz pytanie i oczekujesz, że rzucimy się odpowiadać. Nikogo tu tak naprawdę nie obchodzi Twój problem. Masz natomiast do czynienia z pasjonatami chętnie rozwiązującymi ciekawe zagadnienia techniczne. Nie jest to Twój pierwszy post więc masz już jakieś doświadczenie i wiesz(?) jak to działa. Pochyl się i napisz do czego tego komputerka używasz, jak częstym awariom chcesz zapobiegać i czego tak naprawdę oczekujesz, itd itp. Przecież nawet jeśli ktoś sklecił coś podobnego, to wcale nie musi to być ani optymalne, ani pasujące do Twoich oczekiwań. Ja projektuję m.in. systemy zasilania i takie układziki jaki potrzebujesz zjadam trzy na śniadanie. Zwykle buduję je od zera bo wtedy są dokładnie takie jak chcę, ale da się przecież coś zmontować z gotowych klocków - dziś tego coraz więcej. Nie napiszę jednak ani słowa, dopóki nie będę znał Twoich potrzeb i nie zainteresujesz mnie choć odrobjnę. Jeśli nie uchylisz rąbka swojej tajemnicy - Twoja już zdobyta wiedza (to fajne a tego nie chcę bo..) też jest cenna, to nie mam żadnej motywacji by dzielić się moją wiedzą. Kapujesz?

[fire45]

Za drogie są dedykowane rozwiązania np. ze sklepu Bootland za 200zł oferujące tylko 300mAh.

Powerbanki (poza wyjątkami) nie obsługują jednocześnie ładowania i użytkowania.

Opisany tutaj sposób http://mdiy.pl/serwer-na-orangepi-cz-1-wybor-plytki-chlodzenie-zasilanie-awaryjne/ wydaje się być ciekawy i prosty w realizacji (większość elementów posiadam).

Nie wiem jak częste mogą być te awarie, bo tego raczej nikt nie potrafi przewidzieć.

Gdyby człowiek wiedział, że się przewróci to od razu się położy.

Jak napisałem w pierwszym poście - "Nie oczekuję działania 12h, ale 2-3h."

Raspberry odczytuje wartości kilku czujników temperatury, zapisuje a w przypadku

gwałtownych spadków lub wzrostów informuje użytkownika. Ma podłączony modem LTE USB.

[Belferek]

Spróbuj do tego podejść technicznie - nie ważne co masz podłączone do RPI - czujnik temperatury czy termowentylator. Pytanie brzmi jakie jest zapotrzebowanie Twojego urządzenia na energię elektryczną - pobór mocy. Może tym się na początek pochwal - zmierz.

[ethanak]

Co Ty w ogóle chcesz... Nie podajesz nic oprócz tego że chcesz, a wymagasz jakichś konkretnych rozwiązań? Dałem Ci radę - albo olej (to już Twoja sprawa, ale następnych porad szukaj na Onecie) albo rusz dup^Hży tyłek i znajdź rozwiązanie które Ci pasuje (albo po sprawdzeniu stwierdź że żadne).

Nie chcę być niesympatyczny - ale sprawdź sobie co znaczy GIGO i dopasuj do swoich żądań.

[marek1707]

Eh, spokojnie, przecież dostaliśmy dużo nowych informacji. Przede wszystkim (ja przynajmniej) widzę, że w zakresie Twoich możliwości i zainteresowania leży konstrukcja z aku 18650 plus ładowarka liniowa plus boost do 5V. To jest moim zdaniem dobry zestaw.

1. Płyteczkę ładowarki można kupić za pojedyncze złotówki a akurat ten scalak ma prąd ładowania programowany jednym opornikiem. Jeśli nawet nie kupisz dokładnie tak ustawionej jak chcesz, wymieniasz jeden element. Trzeba tylko pamiętać, że to ładowarka liniowa więc grzeje się podczas pracy a przy ustawieniu >800mA i rozładowanym ogniwie (<3.2V) nie wystarczy miedzi na tej małej płyteczce i układ będzie trochę się przytykał z powodów termicznych. W sumie masz wtedy (5V-3.2V)* 1A czyli prawie 2W piecyk... Układ ma na szczęście wbudowane dobre zabezpieczenie termiczne więc nie jest to groźne dla niego samego, choć sparzenie się o scalak nie jest przyjemne i jakoś podkopuje zaufanie. No ale cóż, taką mamy fizykę.

2. Na tej samej płytce jest wbudowane zabezpieczenie ogniwa - to ten drugi, mniejszy scalak po prawej stronie. To o tyle fajne, że ogniwa LiIon/LiPoly z wbudowanymi układami PCM są dużo droższe a większość jednak nie ma. W UPSie to istotne, bo przecież prądu może nie być długo a rozładowanie aku litowo-cośtam poniżej 2.6-2.8V to katastrofa. Tak więc pod koniec trzeba ogniwo odłączać, bo przecież samo Pi nic nie wie o pracy z baterii i się nie wyłączy. Scalak odłącza masę, czyli tranzystor wstawiony jest między wyprowadzenie "B-" a "OUT-". To ważne jeśli planuje się jakieś pomiary napięć, np. doprowadzenie plusa akumulatora do jakiegoś analogowego wejścia komputerka.

3. Przetwornica boost musi umieć pracować do niewielkich napięć wejściowych, najlepiej gdyby umiała zrobić +5V z wymaganym prądem obciążenia dobrze poniżej progu odłączania zabezpieczenia akumulatora. Wtedy ono wyłączy pierwsze a poprawne +5V będzie dostarczane do ostatniej chwili. Warto pamiętać, że jest to przetwarzanie mocy więc jeśli na wyjściu pobierasz ok. 2W (5V, <0.5A) to wejściu też musisz tyle dostarczyć plus sprawność przetwornicy. Przy 3.5V na akumulatorze może to już być ok. 0.8A. Jeżeli doliczysz jeszcze swój modem, to spokojnie prąd z LiPola może przekroczyć 1A. Niby nie dużo, ale 18650 są bardzo różne. Warto kupić (i wydać trochę więcej) na jakiś lepszy, markowy. Byłby dobrze, gdybyś znalazł przetwornicę z możliwością choćby trymowania napięcia. Po pierwsze w takim prostym układzie z diodami na dzień dobry tracisz ok. 0.3V na diodzie szeregowej a poza tym marne złącze (USB B micro) w Pi i zwykle cieniutkie, taniutkie, chińskie kabelki USB zabierają dodatkowe setki mV i komputerek może marudzić. Osobiście przylutowałbym odcięty, krótki odcinek kabla USB bezpośrednio do wyprowadzeń przetwornicy a drugiej strony wetknął do Pi wtyczkę.

4. Akumulator: oczywiście kupowanie idiotyzmów typu 5Ah jest bez sensu. Sensowna i prawdziwa pojemność to jakieś 1800-2500mAh w tej objętości. Wszystko >3Ah dobrej firmy będzie już drogie. Z tego wychodzi też czas: przy 0.8A dostajesz od 2.5 do 3.5h pracy z pełnego ogniwa. Wiele będzie zależało od obciążenia nadawaniem modemu LTE. Czujników raczej nie ma co liczyć, choć jeśli to np. radar przestrzeni powietrznej czy wiele barier opto to musisz je także wziąć pod uwagę. Jeżeli jeszcze nie masz aku, rozejrzyj się za takim z przylutowanymi fabrycznie blaszkami. Wszelkie koszyczki itp wynalazki w takich aplikacjach są zwykle źródłem kłopotów (i dodatkowej rezystancji szeregowej). Samodzielne lutowanie do kapselków jest surowo wzbronione. Są do tego specjalne zgrzewarki, ale lepiej kupić markowego gotowca:

http://www.batimex.pl/towar.php?idtowaru=5705

5. Główny zasilacz także byłoby dobrze mieć troszkę "wyższy" niż standardowe 5V (w dodatku ±kilka %). No i jego wydajnośc musi pokryć szczytowe zapotrzebowanie Pi plus prąd ładowania. Zwykle będzie on zerowy, ale tuż po powstaniu po awarii trzeba będzie LiPola naładować i nawet wtedy główne zasilanie nie może przysiadać (no i jeszcze ta dioda szeregowa..). Istnieją rozwiązania sumowania takich źródeł na MOSFETach przełączanych specjalnym układem sterującym - wtedy masz szeregowo tylko kilkanaście mΩ kanału tranzystora a nie zawsze 0.3-0.5V diody. Nie licząc taniego chłamu "wtyczkowego", to chyba wszystkie lepsze zasilacze mają trymowanie właśnie w celu kompensacji strat na doprowadzeniach:

https://www.tme.eu/pl/details/rs-15-5/zasilacze-do-wbudowania/mean-well/

6. Generalnie wadą tego rozwiązania jest utrzymywanie LoPola w ciągłej gotowości na najwyższym dopuszczalnym napięciu 4.2V. One od tego się szybko starzeją (szczególnie w temperaturach >15°C) i dokładnie z tego powodu nie zaleca się pracy domowej z notebookiem przy stale włączonym zasilaczu sieciowym. Warto byłoby np. co pół roku sprawdzać stan ogniwa i notować czas podtrzymania do całkowitego zdechu. Z drugiej strony jeden 18650 to nie majątek. Ja w takich sytuacjach, gdy urządzenie ma np. pracować kilka lat w jakimś odległym miejscu a dojazd i serwis kosztuje sporo, stosuję inną ładowarkę (np. dojeżdzającą tylko do 4.0 lub 4.1V) co w połączeniu z przewymiarowaniem pojemności (bo jednak tracisz sporo gdy nie ładujesz na full) zapewnia długie i szczęśliwe życie całości.

[ethanak]

To teraz wyjaśnij, dlaczego nie żelowy.

Akumulator 12V 4Ah kosztuje niewiele więcej, niż lion 3,7 V 2Ah.

Zasilacz do żelówki to praktycznie trafo i prostownik.

Żelówka naładowana do 100% bardzo dobrze się czuje, w przeciwieństwie do lionów.

Hm...

[marek1707]

Hm..

Nie da się nosić w kieszeni? 🙂

Mojego żela od baterii słonecznej boją się koty (jakoś śmierdzi czasami) choć moja elektronika opiekuje się nim nad wyraz delikatnie.

Kolega ma już coś do opisanego zestawu? Może wszystko albo choćby tylko LiPola wydłubanego z notebooka?

DIY jest jednak fajniejsze niż kupiona ładowarka? Badania wykazują, że jeśli zrobimy coś lub przynajmniej mieliśmy jakiś wpływ na powstanie czegoś, mamy do tego o wiele wyższe zaufanie i lepiej to oceniamy 🙂

[ethanak]

Walkmana też się nie dało nosić w kieszeni...

[marek1707]

Bo zwykle nie miały LiPola tylko paluszki.

A mój SONY miał soft-touch na klawiszach, zdalne sterowanie z przycisków na kabelku słuchawek, rewers (no jasne), był ze 3mm grubszy niż kaseta, czarne matowe alu (wygląd jak milion dolarów) i.. miał LiIon'a w środku 🙂 Pierwszego jakiego w życiu widziałem. I mieścił się w każdej kieszeni.