Wie baue ich ein UPS-ähnliches Batteriesicherungssystem auf?

Wie wir alle wissen, verbraucht der Raspberry Pi nicht wirklich so viel Strom (5 V + 700 mA ist die Spezifikation).

Ich möchte ein Batterie-Backup für Stromausfälle auf DIY-Art und Weise erstellen. Ich brauche keinen Überspannungsschutz oder andere ausgefallene Optionen, nur Sicherheit vor kleinen Stromausfällen und Spannungsausfällen.

Wie kann ich ein Batterie-Backup zwischen dem Raspberry Pi und dem Telefon-Ladegerät erstellen, mit dem ich es verwende?

Ihre Frage eignet sich eher für die Website „Electrical Design Stackexchenge“ - Da Sie sich wie Oli immer auf die dortigen Gurus verlassen können, um beim Entwerfen einfacher, aktueller Schaltungen zu helfen.

Ich denke, dass diese Frage von vielen weiteren Raspberrianern gestellt wird, daher ist dies ein sehr guter Ort, um Ihre Frage zu beantworten.

Meine Antwort wird mehr in die Entwicklung Ihrer eigenen Schaltung gehen, damit Sie die volle Kontrolle darüber haben, was Sie wollen.

Die Schaltung sollte behandeln ...

1. Entscheiden Sie zunächst , welche Art von Schaltung Sie benötigen. Stromversorgung über USB 5V? oder vielleicht von einer 12 Volt Quelle? Sie können es auch von einer niedrigeren Stromquelle wie 3,3 V / 1,5 V mit Strom versorgen, die Umwandlung von Strom ist jedoch sehr ineffizient. Diese Entscheidung trägt auch wesentlich dazu bei, welche Art von Spannungsregler Sie verwenden werden ... falls vorhanden.
2. Aufladen des Akkus während des normalen Betriebs (auch jeder Akkutyp muss über Ladecharakteristika, Blei, Ni-Cd, Li-Ion usw. verfügen)
3. Die Schaltung muss erkennen, wann die Primärstromversorgung (USB + 5V) aufhört, Strom oder Ähnliches bereitzustellen.
4. Der Backup-Schaltkreis zum Laden Ihres Batterietyps und ein eingebetteter Schaltkreis, um den Strom möglicherweise in den Hauptschaltkreis zurückzuleiten, wenn der Hauptschalter ausgeschaltet ist.
5. Optional. Bauen Sie einen Auslöser in die Schaltung ein, die mit dem I / O-System des Raspberry PI verbunden ist, um Ihnen E-Mails, Textnachrichten, Telefonanrufe, Alarmsignale oder das Ausschalten der Küchenbeleuchtung zu senden.

Bei der Suche im Internet werden die meisten USV-Stromkreise und Schaltungen einen Transformator enthalten, um 110 V / 220 V auf 12 Volt Gleichspannung zu reduzieren.

• Hier ist eine sehr einfache Schaltung, die mit Blei-Säure-Batterien verwendet wird (sie sind leicht aufzuladen und sie bleiben sehr lange aufgeladen). Versuchen Sie nicht, irgendeine andere Art von Batterie mit einer Schaltung aufzuladen. Sie werden sie in die Luft jagen!

Stückliste:

• R1 - 39 Ohm 1/2 W
• D1, D3, D4 - 1N4001 oder ähnliche Diode
• D2 - 13V Zener bewertet 1W
• Elektrolytkondensator C1 - 220uF mit einer Nennspannung von 25V
• Elektrolytkondensator C2 - 10uF mit einer Nennspannung von 10V
• IC - 7805 oder ähnlicher 5V - Regler
• BAT - 12-V-Blei-Säure-Batterie mit einer Nennleistung von mindestens 1,2 Ah
• Gleichstromeingang - 12 Volt Gleichstrom

• Ich habe diese Schaltung beim Stöbern im Internet gefunden. Dieser Typ zerreißt so ziemlich ein Notebook und recycelt ein paar Teile, um ein anständiges System zu schaffen. Denken Sie daran, die Ausgangsspannung auf 5 V zu regeln

• Die letzte Schaltung - eine der einfachsten und wahrscheinlichsten, die viele Menschen bevorzugen, ist eine über USB geladene USV-Schaltung mit einigen kleinen Lithiumbatterien. Dies wurde bei der Engineering SE beantwortet, Details entnehmen Sie bitte der Antwort .

Sie möchten keine eigenen Schaltkreise bauen? Es gibt diesen MUPS zum Kauf ( leider nicht mehr erhältlich ), der ziemlich genau das leistet, was das endgültige Schaltungsdesign vorsieht.

Verweise

• Auf dieser Website finden Sie viel mehr Schaltkreise - WebArchive https://web.archive.org/web/20161028081245/http://www.simple-electronics.com/2012/02/5v-ups-circuit.html (bitte spenden Sie)
• Mit Suchmaschinen finden Sie auch viele andere interessante Fakten und Lösungen
• Wenden Sie sich an Electrical Engineering Stack, wenn Sie Fragen zum Schaltungsdesign haben.

Ich habe einen Konverter von 12V auf 5V gebaut

Das ist genug für RaspberryPis 5v-Anforderung. IT liefert auch Strom für Lüfter mit einstellbarem Thermostat (12 V) und sogar aktivem USB-Hub (in Zukunft). Alles (Raspberry Pi, Konverter und Thermostat) befindet sich in einer Router-Box (ich habe sogar Platz für eine zusätzliche 2,5 "Festplatte, ein 3G-Modem und / oder ein GPS-Gerät;))

Ein solcher Konverter kann Energie aus einem Batteriepack (zum Beispiel aus 5 oder mehr AA-Batterien) umwandeln und SICHER 5 V für Raspberry liefern (auf Spannung achten!). Der Konverter ist ziemlich klein (ich denke, 3 x 10 x 1,5 cm). Aber wenn Sie gut darin sind, Leiterplatten zu löten und zu bauen, können Sie es auch kleiner machen.

Dies ist der Konverter, den ich mit einem Beispielschema verwende.

Es funktioniert super, man kann von 7 bis 40V Batterien anschließen. Und wir haben max 3 Ampere auf 5V Seite.

Wenn Sie zwischen dem Telefonladegerät und dem Akku wechseln müssen, müssen Sie einen Schalter bauen (wenn der Strom vom Ladegerät ausfällt, wird der Akku angeschlossen und umgekehrt). Ich finde das ziemlich einfach (Transistor, Kondensator ... nur wenige Elemente). Oder mach es manuell;)

Ich fand die Frage sehr interessant, aber ich selbst bin nicht wirklich daran interessiert, mit Widerständen und so weiter zu löten und herumzuspielen, und ich bin mir sicher, dass andere Leute in der Hoffnung auf ein fertiges Produkt über die OP-Frage stolpern könnten.

Also habe ich das gefunden, was für meine Bedürfnisse wirklich großartig wäre. Kaufen, ein paar Tage warten, einstecken und Viola spielen.

Ich habe es auf DX.COM gefunden

Wie in den Kommentaren ausgeführt. Es scheint, dass es ein Problem mit dem hohen Stromverbrauch geben könnte. Am Ende des Tages muss es also geöffnet und durcheinander gebracht werden. Es ist aber für das Modell A geeignet.

Jeder externe USB-Akku mit integriertem Überladeschutz hilft Ihrem Pi, einen Stromausfall zu überstehen. Es wird einfach als ein armer Mann UPS für Ihren Pi arbeiten . http://www.google.com/search?ie=UTF-8&oe=utf-8&q=usb+battery+pack

Hier ist eine USV für den Raspberry PI: http://www.eevblog.com/forum/projects/raspberry-pi-server-with-diy-ups/

Bei ausreichenden Änderungen und Sicherheitsschaltungen können auch Lithium-Akkuzellen schwimmend geladen werden. In diesem Fall ist es am besten, eine einzelne Zelle und einen Aufwärtswandler zu verwenden, so dass keine Ausgleichsschaltungen erforderlich sind. Hier finden Sie einige Informationen zum Aufladen von Lithium-Schwimmerzellen: http://www.electronicsweekly.com/Articles/01/02/2006/37528/Float-charging-lithium-ion-cells.htm

So möchten Sie eine EINFACHE zuverlässige DIY-Ups wie Netzteil für Ihr RPi:

1. Holen Sie sich eine versiegelte 12-V-Pb-Batterie (ich verwende eine 5-Ah-Batterie)
2. Holen Sie sich ein 220 V Wechselstrom zu 12 V Schaltnetzteil (ich verwende 12 V 4 A)
3. Holen Sie sich ein Auto leichter auf USB-Stecker (8V - 24V Eingang, Ausgang = 5V 2A) geschalteten Modus
4. Holen Sie sich eine Diode, die 4A und einen Widerstand von 0,5 Ohm und 5 Watt verträgt, um den Strom durch Aufladen der leeren Batterie zu begrenzen
5. Holen Sie sich ein USB-zu-Universal-Handy-Ladekabel, es hat 10 verschiedene Stecker mit kurzen Kabeln, 1 geht an die Stromversorgung des RPi, eine andere für den USB-Hub, eine andere für was auch immer Sprünge im Sinn ..... noch viele übrig

Verdrahten Sie es wie folgt:

• von +12 V der Stromversorgung zur Anode der Diode

• Dies schützt von der Kathode der Diode bis zur 5Ah Pb versiegelten Batterie davor, dass die Stromversorgung die Batterie entleert, wenn keine 220 V anliegen

• Dann vom + der Batterie zum "Feuerzeugstecker zum USB" + 5V 2A

, stecken Sie das USB-Kabel ein

Ich wollte ein Bild von allen benötigten Teilen einfügen, aber diese Webseite erlaubt es mir nicht, bis ich 10 Punkte erhalten habe. Wenn dies passiert, werde ich das Bild veröffentlichen

Ergebnisse des RPi-Betriebs (ssh, wospi, lighttpd) + Davis VPro2 + Konsole (Konsole mit 300 mA) + USB-Hub: Nach 20 Stunden Batterielaufzeit fiel die Batteriespannung von 13,08 V auf 11,77 V! Wenn man 10 V als leer ansieht, bedeutet dies, dass genug Saft für mindestens 32 Stunden mit einer 5-Ah-Batterie insgesamt 30 USD kostet, alles nagelneu

Hier ist eine USV-Lösung auf Superkondensator-Basis für Spannungsabfälle und sichere Abschaltungen.

Der Hauptunterschied zu anderen USV-ähnlichen Stromkreisen besteht darin, dass keine Batterien benötigt werden. Dies hilft, viele Probleme zu vermeiden, wie das Recycling der Batterien nach dem Ende der Lebensdauer, die Energie wird in den Supercaps gespeichert, die auf die Leiterplatte gelötet sind. Warum nicht, wenn die Lebensdauer der Supercaps gleich der Lebensdauer der gesamten Leiterplatte ist? Sie müssen sich nicht um Überladung und all die Temperaturprobleme kümmern, wie das Laden nur bei Temperaturen über Null. Supercaps haben keinen Memory-Effekt. Sie brauchen keine Entlade- und Ladezyklen, um gesund zu bleiben.

Auf der anderen Seite: Supercaps haben nicht die Energiedichte von Batterien, aber die Schaltung sollte nur kurzfristige Stromausfälle oder Spannungsabfälle überbrücken. Sie brauchen wirklich keinen Akku mit 2000 mAh Kapazität, um 1A für ein paar Sekunden zu sichern. Lassen Sie uns bewerten: 700mA für 30 Sekunden ist 5,9mAh Kapazität, die Sie bei 5V benötigen. Haben Sie jemals einen Akku mit dieser geringen Kapazität gesehen? Selbst wenn es existieren würde, könnten Sie niemals 700 mA aus einer so kleinen Batterie ziehen. Mit anderen Worten: Batteriebasierte USV für kurze Pufferzeiten Verwenden Sie IMMER Batterien mit extrem großer Kapazität. Ein Superkondensator kann auch bei sehr kleinen Kapazitäten einen Strom von wenigen Ampere liefern. Ich denke deshalb sind Batterien in diesem Fall nicht der optimale Energiespeicher.

Eines ist bei Superkondensatoren etwas kompliziert: Die Spannung am Superkondensator hängt vom Ladezustand ab, sodass die Verwendung eines Aufwärts- / Abwärtswandlers etwas kompliziert ist, wenn Sie über DYI nachdenken.

Der LiPo Rider Pro war für Solaranwendungen gedacht, aber der USB-Anschluss kann auch den Akku aufladen, sodass Sie eigentlich kein Panel benötigen. In Verbindung mit einem größeren LiPo-Akku sollte der Raspberry Pi einige Stunden lang am Leben bleiben.

Ich poste dies in gewisser Weise auf alle UPS-Fragen in dieser Stapelbörse, weil ich nach etwas Ähnlichem suchte und keine Antwort finden konnte, die mir gefiel, und so habe ich es selbst recherchiert. Sie können eine handelsübliche USV und das Network UPS Tools (NUT) -Paket verwenden, damit sich ein Pi selbst herunterfahren kann, wenn der Strom ausfällt. Ich habe gerade einen Artikel gepostet, den ich mit einer schrittweisen Anleitung zum Einrichten geschrieben habe:

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

Natürlich, wenn Sie wirklich ein DIY-Hardware-Projekt wollten, dann fürchte ich, dass dies kein Löten beinhaltet.

Sie können eine davon ausprobieren und statt des Superkondensators eine Batterie verwenden.

Wie bereits erwähnt, ist eine USB-Powerbank eine einfache und recht kostengünstige Lösung. Stellen Sie sicher, dass Sie eine Karte erhalten, die das Laden und Entladen gleichzeitig unterstützt (was leider normalerweise nicht angezeigt wird - das müssen Sie herausfinden).

Der Pi zieht normalerweise zwischen ~ 200 und 500 mA nach Norden. Für spätere Modelle beträgt das Maximum 2000 mA. Mit einer 6000-mAh-Powerbank können Sie zwischen 3 Stunden und einem Tag Batteriestrom sparen. Stellen Sie sicher, dass Sie eine Power Bank mit ausreichender Kapazität erhalten.

Stecken Sie Ihren Pi in den Ausgang Ihrer Power Bank und das Ladegerät in den Eingang. Wenn der Strom ausfällt, läuft Ihr Pi weiter, bis die Stromversorgung wiederhergestellt ist oder der Akku leer ist.

Einschränkungen bestehen darin, dass der Pi nicht weiß, ob er mit Wechselstrom oder Batterie betrieben wird oder wie viel Batterie noch übrig ist. Wenn die Batterie leer wird, bevor die Stromversorgung wiederhergestellt ist, ist die Abschaltung daher unsauber.

Eine weitergehende Lösung, die auch eine Energiebank umfasst, ist unter https://raspi-ups.appspot.com/en/index.jsp beschrieben . Es enthält einen Daemon, der die Ethernet-Verbindung verwendet, um festzustellen, ob er mit Wechselstrom betrieben wird. Wenn die Ethernet-Verbindung unterbrochen wird, wird davon ausgegangen, dass der Daemon mit Batteriestrom betrieben wird. Es misst den Stromverbrauch des Pi und schätzt den Ladezustand des Akkus basierend auf dem Verbrauch und der Gesamtkapazität (die im Voraus konfiguriert werden muss). Wenn der Strom ausgeht, wird der Pi sauber heruntergefahren.

In Abwandlung der obigen Ausführungen können Sie, wenn Sie ein USB-Peripheriegerät an den Pi angeschlossen haben, das mit Wechselstrom betrieben wird, den Dämon so modifizieren, dass er diesen als Betriebsanzeige verwendet.