Tôi cần biết gì để cung cấp năng lượng từ pin?

Phạm vi điện áp nào nó có thể chấp nhận? Những loại pin phù hợp?

USB tiêu chuẩn sử dụng 5V và Model B Pi tuyên bố cần 700mA. Lấy từ Câu hỏi thường gặp về Raspberry Pi :

Thiết bị nên chạy tốt 4 x tế bào AA.

Nếu bạn đang sử dụng pin kiềm 1,5V, bạn sẽ cung cấp quá mức cho bo mạch. Như với hầu hết các máy tính dựa trên SoC, bạn nên sử dụng pin NiMH, vì chúng cung cấp trung bình 1,25V. Điều này sẽ khiến bảng của bạn ở mức an toàn, được kiểm soát nhiều hơn, 5V. Pi sẽ rút ra số lượng Amps chính xác mà nó yêu cầu từ pin, vì vậy bạn không cần phải lo lắng ở đó.

Dưới đây là một số so sánh về các tùy chọn giá rẻ khác nhau cho năng lượng pin, tất cả sẽ cung cấp tốt cho Pi trong thông số kỹ thuật của nó: Chạy Raspberry Pi từ pin [Liên kết này thực sự đã chết - và việc tìm kiếm tên miền cho "pin mâm xôi" không thành công - nhưng Gulamander2 đề xuất bên dưới là chỉnh sửa được cho là chứa nội dung gốc (??). Hy vọng điều này có thể được coi là phạm vi công cộng. -> goldilocks]

Bao gồm nội dung dưới đây:

Chạy Raspberry Pi từ pin

Một trong những tính chất cần thiết của robot dựa trên Raspberry Pi di động là nó cần chạy bằng nguồn pin - kéo theo dây nguồn xung quanh không được sử dụng nhiều.

Vấn đề là Pi có dòng điện đáng kể (giả sử 500mA, tùy thuộc vào hoạt động và các thiết bị ngoại vi kèm theo) và cần một dải điện áp đầu vào khá hẹp (5V +/- 0,25V, hoặc hơn). Vì điện áp pin thay đổi khá lớn tùy thuộc vào mức sạc hiện tại, nên việc chạy trực tiếp từ pin không thực sự hợp lý.

Vì vậy, tôi bắt đầu tìm hiểu các tùy chọn khác nhau để chuyển đổi điện áp pin tiêu chuẩn thành thứ gì đó phù hợp với Pi.

Sử dụng bộ điều chỉnh tuyến tính

Cách tiếp cận truyền thống, trở lại khi tôi lần đầu tiên mày mò thiết bị điện tử khoảng 30 năm trước, sẽ lắp pin đủ để có điện áp cao hơn đáng kể so với 5V (giả sử, 4x không sạc được AA để có được 6V, hoặc 6x sạc AA cho 7.2 V), và sau đó chạy nó thông qua bộ điều chỉnh tuyến tính (ví dụ IC 7805-series) để có được 5V ổn định.

Có 2 vấn đề chính với phương pháp này.

1. Bộ điều chỉnh tuyến tính là không hiệu quả, và đốt cháy hiệu quả điện áp dư thừa dưới dạng nhiệt. Điều đó có nghĩa là bạn chỉ đang lãng phí thời lượng pin và có lẽ phải đối phó với việc tản nhiệt đó bằng tản nhiệt.
2. Pi thu hút khá nhiều dòng điện, vì vậy nó sẽ cần một bộ điều chỉnh khá lớn, cùng với tản nhiệt lớn.

May mắn thay, ngày nay có nhiều cách tiếp cận tốt hơn, dưới dạng các bộ điều chỉnh chế độ chuyển đổi, hiệu quả hơn nhiều, ngay cả ở dòng điện cao.

Sử dụng một mô hình RCEC mô hình RC

Các mô hình điều khiển bằng sóng vô tuyến, đặc biệt là máy bay, thường cần một nguồn cung cấp điện áp ổn định, hiệu quả chạy từ một pin nhỏ, nhẹ. Cách tiếp cận tiêu chuẩn cho việc này là sử dụng pin sạc được liên kết thông qua một thiết bị được gọi là UBEC (Mạch khử pin tối ưu), có điện áp cao hơn so với đầu ra cần thiết và chuyển đổi rất hiệu quả. Trong khi bộ điều chỉnh tuyến tính cung cấp đầu ra 500mA từ đầu vào 6V sẽ rút 500mA (dẫn đến lãng phí điện năng (6-5) x0.5 = 0.5W), một UBEC sẽ không cần phải rút 500mA đầy đủ từ pin đầu vào, và vì vậy lãng phí rất ít năng lượng.

Bởi vì các UBEC thường được sử dụng cho các mô hình RC, bạn có thể chọn chúng rất rẻ và chúng thường có thể xử lý một số dòng điện khá cao. Chẳng hạn, tôi tìm thấy một mô hình 4A trên eBay với giá khoảng £ 1,50 bao gồm cả bưu chính.

Hạn chế là bạn cần cung cấp nhiều điện áp đầu vào hơn điện áp đầu ra mong muốn, điều đó có nghĩa là bạn có thể cần rất nhiều tế bào trong bộ pin. Tuy nhiên, đây là một lựa chọn rất rẻ và hoạt động tốt.

Sử dụng bộ chuyển đổi DC-DC

Nếu trọng lượng là ưu tiên, thì việc giữ số lượng pin ở mức tối thiểu là rất quan trọng. May mắn thay, có một thiết bị gọi là bộ chuyển đổi DC-DC hoạt động theo cách rất giống với UBEC, nhưng có thể hoạt động từ điện áp đầu vào thấp hơn điện áp đầu ra cần thiết. Đây cũng thường là rất nhỏ.

Nhìn vào eBay một lần nữa, tôi thấy một số cái rất đẹp, bao gồm ổ cắm USB-A nữ. Điều này có nghĩa là bạn có thể sử dụng cùng một đầu USB mà bạn có thể đang sử dụng để cấp nguồn cho Raspberry Pi mà không cần sửa đổi gì. Giá ở đây là khoảng £ 2,50, với bưu chính miễn phí. Điện áp đầu vào là 3-5V (lý tưởng cho 3 lần sạc AA) và dòng điện đầu ra lên tới 1A, rất nhiều.

Sử dụng hộp pin tích hợp

Cuối cùng, có nhiều giải pháp khác nhau sử dụng pin sạc cộng với bộ chuyển đổi DC-DC, trong vỏ chuyên dụng. Chúng có thể khá đẹp, vì chúng không yêu cầu bất kỳ lắp ráp chuyên gia nào (ví dụ như hàn) - một số thậm chí đã có sẵn pin. Tùy chọn tôi chọn sử dụng các tế bào Lithium Ion "18650" dung lượng cao (ví dụ: khoảng 10 bảng Anh cho một cặp từ eBay) và có giá khoảng 8 bảng bao gồm cả bưu chính. Nó có thể cung cấp tới 2,5A, quá đủ và một lần nữa có ổ cắm USB-B tích hợp để dễ dàng kết nối, cũng như ổ cắm USB-miniA tiện lợi để sạc dễ dàng. Một tính năng hay khác của loại hộp này là bạn có thể dán bất cứ thứ gì từ 1-4 ô, tùy thuộc vào lượng pin bạn cần.

Một nhược điểm là những hộp này có thể khá lớn. Cái tôi chọn có cùng kích thước với cái hộp mà Pi của tôi đến từ Farnell.

Nếu bạn chọn tùy chọn 18650, thì thật đáng để mua sắm cẩn thận. Một số thương hiệu, đặc biệt là Ultrafire, có tiếng xấu về chất lượng và dường như không sống với năng lực được đánh giá của họ. Những loại pin này cũng dễ bị cháy hoặc nổ nếu sử dụng không đúng cách - vì vậy bạn sẽ rất cẩn thận khi chăm sóc chúng, và đáng để đảm bảo rằng bạn không sử dụng nhãn hiệu tinh ranh.

Tính toán tuổi thọ pin

Tôi chưa xác minh bằng thực nghiệm bất kỳ số liệu thời lượng pin nào cho bất kỳ tùy chọn nào trong số này, mặc dù tôi đã kiểm tra rằng Pi của tôi chạy rất vui từ mỗi trong số chúng (ngoại trừ, cho đến nay, cho UBEC).

Khi tính toán thời lượng pin lý thuyết, bởi vì bạn đang chuyển đổi điện áp, bạn không thể đi đơn giản bằng xếp hạng milliamp-giờ (mAh) được in trên pin. Thật đơn giản để chuyển đổi sang giờ watt, đơn giản là điện áp nhân với con số mAh. RasPi cần khoảng 500mA ở 5V, tức là 0,5 x 5 = 2,5 watt. Giả sử hiệu quả hoàn hảo trong bộ chuyển đổi (chúng thường có hiệu suất ít nhất 90%), một pin AA 1,5V có dung lượng 1000mAh sẽ có thể cung cấp 1,5Wh - tức là chạy RasPi trong khoảng 1,5 / 2,5 = 0,6 giờ (hoặc 36 phút ) trên chính nó. Với trình chuyển đổi chế độ chuyển đổi (nghĩa là bất kỳ tùy chọn nào trong 3 tùy chọn cuối cùng), việc bạn kết nối nhiều ô theo chuỗi hoặc song song không quan trọng - trong mỗi trường hợp, bạn sẽ nhân công suất nhân với số lượng ô có sẵn đã sử dụng.

Đây là một so sánh dễ dàng bên cạnh các tùy chọn được liệt kê ở trên. Tôi hy vọng nó sẽ giúp bạn tìm ra một giải pháp năng lượng pin phù hợp cho dự án Pi của bạn.

Giám sát mức phí

Khi chạy từ pin, nên cố gắng theo dõi mức sạc hiện tại để bạn có thể ước tính thời lượng pin còn lại. Bạn có thể làm điều này bằng cách quan sát điện áp trên pin - điều này sẽ giảm khi pin xả. Ngoài việc cho phép các đường cong phóng điện phi tuyến tính (mỗi loại tế bào hoạt động khác nhau và có dải điện áp khác nhau), có hai khó khăn chính khi chạy Pi từ bộ biến đổi điện áp.

1. Điện áp đầu vào tại Pi luôn luôn là 5V ổn định, theo thiết kế. Vì vậy, bạn cần kết nối dây từ pin đầu vào với mạch theo dõi sạc, thay vì có thể đo điện áp ở đầu vào Pi. Đối với hộp pin tích hợp, điều này đòi hỏi phải khoan một số lỗ trên hộp để truy cập vào pin.
2. Pi không có bộ chuyển đổi tương tự sang số được tích hợp, vì vậy bạn không thể đo trực tiếp điện áp bằng Pi. Bạn có thể nhận được các chip ADC nhỏ, rẻ, độc lập có thể truy cập bằng các chân GPIO của Pi (ví dụ: sử dụng I2C), đây có thể là tùy chọn rẻ nhất. Cá nhân tôi có rất nhiều bộ vi điều khiển ATTiny85 nằm xung quanh (về cơ bản là một Arduino nhỏ) và có lẽ tôi sẽ xem xét việc sử dụng một trong số đó để đo điện áp tương tự, chuyển đổi thành chỉ số phần trăm còn lại bằng phần mềm trên ATTiny, và sau đó giao tiếp mức đó với Pi qua I2C.

Thật không may, bạn không thể tắt nguồn Pi hoàn toàn từ phần mềm, do đó, cũng có một dự án nhỏ tiềm năng để cung cấp một công tắc tắt, có thể điều khiển bằng phần mềm. Cá nhân, tôi hy vọng sẽ chỉ sử dụng công tắc tắt thủ công được tích hợp trong hộp pin. Nếu bạn đang sử dụng các tế bào Li 18650, thì đáng để loại 'được bảo vệ', vì chúng tự động cắt ra ở điện áp thấp.

Tôi có bộ sạc điện thoại di động USB chạy bằng pin này và một vài pin lithium 18650 . Nó đã làm một công việc khá tốt và chạy trong 5,5 giờ khi không hoạt động và hơn 4 giờ khi chạy vòng lặp Quake 3 demo. Bạn có thể đọc về phương pháp thử nghiệm của tôi ở đây . Những pin lithim 18650 này hoạt động rất tốt vì chúng có điện áp đủ cao, chỉ cần 2 pin sẽ dễ dàng thực hiện công việc, và chúng cũng có thể sạc lại được. Chúng cũng cung cấp khá nhiều năng lượng và cho phép bạn sử dụng Pi trong nhiều giờ ngay cả khi tải đầy. Tôi nghĩ rằng những pin này sẽ là một lựa chọn tốt cho bất kỳ ai muốn cung cấp năng lượng cho Raspberry Pi của họ từ pin.

Không thể chạy RPi trên pin, vì nó đã được thiết kế để được cung cấp bởi USB; Nguồn USB được điều chỉnh và chính xác 5V. Hầu hết các cổng USB có thể cung cấp ~ 500mA, trong khi hầu hết các bộ sạc USB được thiết kế để cung cấp 1A. RPi yêu cầu nguồn cung cấp tối thiểu có khả năng 700mA, nếu không, nó có thể không khởi động đúng cách.

Thay vào đó, nên sử dụng bộ sạc điện thoại USB khẩn cấp, chạy bằng pin hoặc chờ tấm chắn LiPo, chắc chắn sẽ được phát triển.

http://elinux.org/R-Pi_Troubleshooting#Troubleshooting_power_problems gợi ý rằng điện áp cần phải được giữa 4,75 và 5,25 V, gợi ý rằng 4 pin NiMh tại 1.2V mỗi nên được 4.8V, trong phạm vi. Tuy nhiên, pin NiMH được sạc đầy có thể lên tới 1,4V * 4 = 5,6V, vượt quá mức tối đa. Nếu bạn kiểm tra pin của mình và thấy rằng chúng chỉ cao đến 1,3V khi được sạc đầy, chúng sẽ ổn. Giải pháp tốt nhất có lẽ là sử dụng bộ chuyển đổi DC-DC chuyển đổi để chuyển đổi từ bất cứ thứ gì pin của bạn đưa ra thành 5V.

Đây là những gì tôi đã làm và nó dường như hoạt động tốt: Bạn sẽ cần một bộ pin 8xAA với pin 9v như đầu nối nguồn. Bộ chuyển đổi xe USB 2Amp Tùy chọn - Một phích cắm để cắm vào bộ chuyển đổi xe hơi, nếu không, chỉ cần tháo bộ chuyển đổi.

Hàn pin trung tâm trên bộ chuyển đổi xe vào cực dương từ bộ pin hoặc nếu bạn sử dụng dây cáp, dây thích hợp. Và hàn âm bản ra bên ngoài trên bộ chuyển đổi

Sau đó, tôi đã nhận được NiMH có thể sạc lại 2500AA với tổng dung lượng là 24wH. Điều này sẽ tốt trong một thời gian.

Tôi đang đo 5.08v ổn định trên đầu cắm USB từ bộ chuyển đổi. Điều này sẽ phụ thuộc vào chất lượng của thứ bạn mua / có. Tôi đã sử dụng một bộ chuyển đổi rayovac.

Pin sẽ tắt khoảng 10-11V trước khi chuyển đổi.

Các pi cần 5V nếu không thêm một chút. Bộ chuyển đổi adafbean là 5.25V

http://elinux.org/RPi_5V_PSU_conloyment cũng hữu ích.

Tôi cũng đã đo mức rút hiện tại từ bộ pin khi nó ở mức 10V ở mức 0,54A. Thiết bị này có một trung tâm, Logitech Quickcam 9000, Netgear N150 và bộ chuyển đổi USB2Serial và CPU ở mức 70-100%. Lúc nhàn rỗi là 0,38A. Khi tắt điện, nó đo được 0,14A. Chỉ với Pi, nó không hoạt động ở 0,24A. Dưới tải ở 900Mhz, nó chỉ sử dụng 0,27A. Khi thiết bị ở chế độ rảnh, nó sẽ giảm xuống 250Mhz. Không có vẻ như tốc độ đồng hồ tạo ra nhiều sự khác biệt hoặc tải cpu.

Vì vậy, ở mức 5W với tất cả các thiết bị, tôi sẽ nhận được khoảng 4-5 giờ, cho hoặc nhận, nhưng 8-9 giờ chỉ với Pi và ethernet.

Tôi đang sử dụng Rpi với bộ chuyển đổi DC-DC giá rẻ . Sử dụng nó với pin airsoft và pin mô hình RC (7.2V và 11.8V). Hoạt động như một nét duyên dáng. Có vẻ như pin 5000mah 11,6V của tôi có thể cung cấp năng lượng cho nó trong nhiều ngày.

Chỉ cần cẩn thận để cấu hình nó trước khi sử dụng. Tôi đang thử nghiệm nó với mọi pin mới trước khi kết nối với Rpi.

Tôi thấy ít nhất 2 điểm để xem xét.

1. Hiệu quả của bộ điều chỉnh năng lượng

Nếu bạn đang sử dụng battteries, có lẽ bạn đang lo lắng về mức tiêu thụ năng lượng của Rpi. Rpi sử dụng bộ điều chỉnh tuyến tính không hiệu quả (hiệu suất năng lượng điển hình của những người này là khoảng 30-50%. Nhưng tôi không chắc chắn cho bộ điều chỉnh lin Rpi!). Bộ điều chỉnh tuyến tính tiêu tán năng lượng dưới dạng nhiệt để thu được đường ray điện áp mong muốn, tức là 3,3V. Nguyên tắc chung liên quan đến dịch thuật đường dây điện, ví dụ USB @ 5V -> RPI@3.3V, là: điện áp đầu vào càng lớn thì càng lớn là sự tiêu tán trên bộ điều chỉnh cho cùng điều kiện làm việc. Mặt khác, điều chỉnh swithing cung cấp hiệu quả cao hơn, typ. 80-85%, thậm chí lên tới 97% ( LM2651 ). Và nó phù hợp hơn (nhưng cũng đắt hơn!), Khi bạn có nhu cầu giảm điện áp lớn hơn, ví dụ như bộ pin 12V hoặc 24V đến 5V.

Bạn có thể tìm thấy rất nhiều hướng dẫn để thay thế bộ điều chỉnh Rpi ban đầu trên Internet.

2. Loại pin

Bạn có thể tạo mảng pin của riêng mình bằng pin LiPo để phù hợp với dự án của bạn và sau đó bạn có thể điều chỉnh kích thước, dung lượng, tối thiểu. điện áp và thông số kỹ thuật hiện tại, v.v. Bạn có thể mua các loại LiPoly khác nhau trên các thị trường điện tử được sử dụng thường xuyên, như eBay hoặc tương tự. Ngoài năng lực , bạn nên cẩn thận về max. và dòng điện lưỡng cực tiêu chuẩn (cần thiết nếu sử dụng các thiết bị công suất cao dọc theo Raspberry như modem UMTS), vòng đời (thường là 200-1000 cho LiPoly giá rẻ) và thông số kỹ thuật an toàn và bảo vệ ( giảm áp, ngắn mạch, quá áp, quá điện áp, v.v. ). Tôi đã sử dụng pin LiPoly trong nhiều dự án do tính khả dụng và hiệu suất tốt so với tỷ lệ giá .

Bạn có thể đọc thêm về LiPoly trên các diễn đàn RC .

Đây là một bộ pin USB khá đắt tiền, nhưng nó rất linh hoạt, và bạn sẽ tìm thấy một số công dụng từ nó, ngoài việc sao lưu pin cho pi của bạn.

http: //www.adafbean.com/products/962

Điều này có thể sai nhưng bạn đã thử nhận 2 pin sau đó cắt dây sau đó gắn nó vào 4 pin.