Apa yang perlu saya ketahui untuk daya dari baterai?

Berapa kisaran tegangan yang dapat diterimanya? Baterai jenis apa yang sesuai?

USB standar menggunakan 5V, dan Model B Pi mengklaim membutuhkan 700mA. Diambil dari FAQ Raspberry Pi :

Perangkat harus berjalan dengan baik sel 4 x AA.

Jika Anda menggunakan baterai alkaline 1.5V, Anda akan kelebihan pasokan papan. Seperti kebanyakan komputer berbasis SoC, Anda harus menggunakan baterai NiMH, karena mereka memasok rata-rata 1,25V. Ini akan membuat papan Anda aman, lebih terkontrol, 5V. Pi akan menarik jumlah Amps yang dibutuhkan dari baterai, sehingga Anda tidak perlu khawatir.

Berikut adalah beberapa perbandingan berbagai opsi murah untuk daya baterai, yang semuanya akan memasok Pi dengan baik dalam spesifikasinya: Menjalankan Raspberry Pi dari baterai [Tautan ini sebenarnya sudah mati - dan pencarian domain untuk "baterai raspberry" gagal - tetapi Pikamander2 menyarankan di bawah ini sebagai edit yang seharusnya berisi konten asli (??). Semoga ini bisa dianggap domain publik. -> goldilocks]

Termasuk konten di bawah ini:

Menjalankan Raspberry Pi dari baterai

Salah satu sifat penting dari sebuah ponsel, robot berbasis Raspberry Pi adalah bahwa ia perlu dijalankan dengan daya baterai - membuntuti kabel listrik di sekitar tidak banyak digunakan.

Masalahnya adalah bahwa Pi mengambil jumlah arus yang cukup besar (katakanlah 500mA, tergantung pada aktivitas dan periferal yang terpasang), dan membutuhkan kisaran tegangan input yang cukup sempit (5V +/- 0,25V, atau lebih). Karena tegangan baterai bervariasi sangat liar tergantung pada level pengisian daya saat ini, berlari langsung dari baterai tidak terlalu masuk akal.

Jadi, saya mulai mencari ke berbagai opsi untuk mengubah voltase baterai standar menjadi sesuatu yang cocok untuk Pi.

Menggunakan regulator linier

Pendekatan tradisional, kembali ketika saya pertama kali bermain-main dengan elektronik sekitar 30 tahun yang lalu, akan mengumpulkan baterai yang cukup untuk mendapatkan tegangan yang jauh lebih tinggi dari 5V (katakanlah, 4x AA yang tidak dapat diisi ulang untuk mendapatkan 6V, atau 6x yang dapat diisi ulang untuk 7.2) V), dan kemudian jalankan melalui regulator linier (misalnya 7805-series IC) untuk mendapatkan 5V yang stabil.

Ada 2 masalah utama dengan pendekatan ini.

1. Regulator linier tidak efisien, dan secara efektif membakar kelebihan tegangan sebagai panas. Itu berarti bahwa Anda hanya membuang-buang baterai, dan mungkin juga harus berurusan dengan membuang panas itu dengan heatsink.
2. Pi menarik cukup banyak arus, sehingga akan membutuhkan regulator yang cukup besar, bersama dengan heatsink yang besar.

Untungnya, ada pendekatan yang jauh lebih baik saat ini, dalam bentuk regulator mode-aktif, yang jauh lebih efisien, bahkan pada arus tinggi.

Menggunakan UBEC model RC

Model yang dikendalikan oleh radio yang baik, terutama pesawat terbang, seringkali membutuhkan catu daya tegangan stabil dan efisien yang beroperasi dari baterai kecil yang ringan. Pendekatan standar untuk ini adalah dengan menggunakan baterai isi ulang yang dihubungkan melalui perangkat yang dikenal sebagai UBEC (Ultimate Battery Eliminator Circuit), yang mengambil tegangan lebih tinggi dari output yang dibutuhkan, dan dengan sangat efisien meng-down-konversi-nya. Sedangkan regulator linier yang mengumpankan output 500mA dari input 6V akan menghasilkan 500mA (menyebabkan daya terbuang sebesar (6-5) x0.5 = 0.5W), UBEC tidak perlu menarik 500mA penuh dari baterai input, dan karenanya buang sangat sedikit daya.

Karena UBEC sangat umum digunakan untuk model RC, Anda dapat mengambilnya dengan sangat murah, dan mereka umumnya dapat menangani beberapa arus yang cukup tinggi. Sebagai contoh, saya menemukan model 4A di eBay dengan harga sekitar £ 1,50 termasuk ongkos kirim.

Kekurangannya adalah Anda perlu memasok lebih banyak voltase input daripada voltase output yang diinginkan, yang berarti Anda mungkin membutuhkan banyak sel dalam paket baterai. Namun, ini adalah opsi yang sangat murah dan berfungsi dengan baik.

Menggunakan konverter DC-DC

Jika berat adalah prioritas, maka menjaga jumlah sel baterai ke minimum adalah penting. Untungnya, ada perangkat yang disebut konverter DC-DC yang bekerja dengan cara yang sangat mirip dengan UBEC, tetapi dapat bekerja dari tegangan input yang lebih rendah dari tegangan output yang diperlukan. Ini juga biasanya sangat kecil.

Melihat di eBay lagi, saya menemukan beberapa yang sangat bagus, termasuk soket USB-A wanita. Ini berarti Anda dapat menggunakan kabel USB yang sama yang mungkin Anda gunakan untuk memberi daya pada Raspberry Pi Anda, tanpa modifikasi apa pun. Harga di sini sekitar £ 2,50, dengan ongkos kirim gratis. Tegangan input adalah 3-5V (ideal untuk 3x AA yang dapat diisi ulang), dan arus keluaran hingga 1A, yang seharusnya cukup.

Menggunakan kotak baterai terintegrasi

Akhirnya, ada berbagai solusi yang tersedia yang menggunakan baterai isi ulang plus konverter DC-DC, di rumah khusus. Ini bisa sangat bagus, karena mereka tidak memerlukan perakitan spesialis (misalnya penyolderan) - beberapa bahkan sudah memiliki baterai. Opsi yang saya pilih menggunakan sel Lithium Ion berkapasitas tinggi "18650" (mis. Ini, sekitar £ 10 untuk sepasang dari eBay), dan biaya sekitar £ 8 termasuk ongkos kirim. Ini dapat memasok hingga 2.5A, yang lebih dari cukup, dan lagi-lagi memiliki soket USB-B built-in untuk koneksi yang mudah, serta soket USB-miniA yang nyaman untuk pengisian yang mudah. Fitur bagus lainnya dari jenis kotak ini adalah Anda dapat menempel di apa saja dari 1-4 sel, tergantung pada berapa lama baterai yang Anda butuhkan.

Kekurangannya adalah kotak-kotak ini bisa sangat besar. Yang saya pilih adalah tentang ukuran yang sama dengan kotak yang Pi saya datang dari Farnell.

Jika Anda memilih opsi 18650, maka ada baiknya berbelanja dengan hati-hati. Beberapa merek, terutama Ultrafire, memiliki reputasi yang buruk untuk kualitas dan tampaknya tidak memenuhi kapasitas peringkat mereka. Baterai jenis ini juga rentan terhadap kebakaran atau ledakan jika digunakan secara tidak benar - jadi Anda harus sangat berhati-hati merawatnya, dan ada baiknya memastikan bahwa Anda tidak menggunakan merek yang cerdik.

Perhitungan masa pakai baterai

Saya belum secara eksperimental memverifikasi angka usia baterai untuk semua opsi ini, meskipun saya telah menguji bahwa Pi saya berjalan dengan gembira dari masing-masing opsi (kecuali, sejauh ini, untuk UBEC).

Saat menghitung usia baterai teoretis, karena Anda mengubah voltase, Anda tidak bisa hanya dengan nilai milliamp-hour (mAh) yang dicetak pada baterai. Ini paling mudah untuk dikonversi ke watt-jam, yang hanya tegangan dikalikan dengan angka mAh. RasPi membutuhkan sekitar 500mA pada 5V, yaitu 0,5 x 5 = 2,5 watt. Dengan asumsi efisiensi sempurna dalam konverter (mereka biasanya setidaknya 90% efisien), sel 1.5V AA dengan kapasitas 1000mAh akan dapat memasok 1.5Wh - yaitu menjalankan RasPi selama sekitar 1,5 / 2.5 = 0,6 jam (atau 36 menit) ) dengan dirinya sendiri. Dengan konverter mode-aktif (yaitu salah satu dari 3 opsi terakhir), tidak masalah apakah Anda menghubungkan beberapa sel secara seri atau paralel - dalam setiap kasus, Anda secara kasar mengalikan kapasitas yang tersedia dengan jumlah sel bekas.

Berikut adalah perbandingan opsi-opsi yang tercantum di atas secara mudah. Saya harap ini membantu Anda mengetahui solusi daya baterai yang sesuai untuk proyek Pi Anda.

Pemantauan tingkat biaya

Saat menjalankan dari baterai, sebaiknya coba memantau tingkat pengisian saat ini, sehingga Anda dapat memperkirakan sisa baterai. Anda dapat melakukan ini dengan mengamati tegangan di baterai - ini akan jatuh saat baterai habis. Selain memungkinkan untuk kurva pelepasan non-linear (setiap jenis sel berperilaku berbeda, dan memiliki rentang tegangan yang berbeda), ada dua kesulitan utama dengan ini ketika menjalankan Pi dari konverter tegangan.

1. Tegangan input pada Pi selalu akan menjadi 5V stabil, sesuai desain. Jadi, Anda perlu menghubungkan kabel dari baterai input ke sirkuit pemantauan pengisian daya Anda, daripada bisa mengukur tegangan pada input ke Pi. Untuk kotak baterai terintegrasi, ini membutuhkan pengeboran beberapa lubang di dalam kotak untuk mengakses baterai.
2. Pi tidak memiliki konverter analog-ke-digital yang terpasang di dalamnya, jadi Anda tidak dapat mengukur tegangan menggunakan Pi secara langsung. Anda bisa mendapatkan chip ADC kecil, murah, mandiri yang dapat diakses menggunakan pin GPIO Pi (misalnya menggunakan I2C), yang mungkin merupakan opsi termurah. Secara pribadi, saya memiliki banyak mikrokontroler ATTiny85 yang tergeletak di sekitar (pada dasarnya mini-Arduino), dan saya mungkin akan melihat menggunakan salah satu dari mereka untuk mengukur tegangan analog, mengkonversi ke persentase indikasi yang tersisa menggunakan perangkat lunak pada ATTiny, dan kemudian mengkomunikasikan level itu kepada Pi melalui I2C.

Sayangnya, Anda tidak dapat mematikan dengan benar Pi murni dari perangkat lunak, jadi ada juga mini-proyek potensial untuk menyediakan perangkat lunak yang dapat dikontrol, terkunci off-switch. Secara pribadi, saya berharap untuk hanya menggunakan saklar manual yang terpasang pada kotak baterai. Jika Anda menggunakan sel Li 18650, maka itu layak untuk mendapatkan tipe 'dilindungi', karena ini secara otomatis dipotong pada tegangan rendah.

Saya mendapatkan pengisi daya baterai ponsel USB bertenaga baterai ini , dan beberapa baterai lithium 18650 . Itu melakukan pekerjaan yang cukup bagus dan berjalan selama 5,5 jam saat idle dan lebih dari 4 jam saat menjalankan loop demo Quake 3. Anda dapat membaca tentang metodologi pengujian saya di sini . Baterai 18650 lithim ini bekerja sangat baik karena mereka memiliki tegangan yang cukup tinggi sehingga hanya 2 baterai yang dapat dengan mudah melakukan pekerjaan, dan mereka juga dapat diisi ulang. Mereka juga memberikan sedikit daya dan memungkinkan Anda untuk menggunakan Pi selama beberapa jam bahkan di bawah beban penuh. Saya akan berpikir bahwa baterai ini akan menjadi pilihan yang baik bagi siapa pun yang ingin memberi daya Raspberry Pi mereka dari baterai.

Tidak disarankan untuk menjalankan RPi pada baterai, karena telah dirancang untuk didukung oleh USB; Daya USB diatur dan akurat 5V. Sebagian besar port USB dapat memasok ~ 500mA, sedangkan sebagian besar charger USB dirancang untuk memasok 1A. RPi membutuhkan suplai minimum yang mampu 700mA, jika tidak, ia mungkin tidak bisa boot dengan benar.

Alih-alih disarankan untuk menggunakan pengisi daya telepon USB darurat bertenaga baterai atau menunggu pelindung LiPo, yang tidak diragukan lagi akan dikembangkan.

http://elinux.org/R-Pi_Troubleshooting#Troubleshooting_power_problems menunjukkan bahwa tegangan harus antara 4,75 dan 5,25 V, menunjukkan bahwa 4 baterai NiMh pada 1,2V masing-masing harus 4,8V, dalam jangkauan. Namun, baterai NiMH yang terisi penuh dapat mencapai 1.4V * 4 = 5.6V, jauh di atas batas maksimum. Jika Anda menguji baterai dan ternyata hanya setinggi 1.3V saat terisi penuh, baterai akan OK. Solusi terbaik mungkin adalah dengan menggunakan konverter DC-DC switching untuk mengkonversi dari apa pun baterai Anda keluarkan ke 5V.

Inilah yang saya lakukan dan tampaknya berfungsi dengan baik: Anda akan memerlukan paket baterai 8xAA dengan konektor daya seperti baterai 9v. Adaptor mobil USB 2Amp Opsional - Colokan untuk dicolokkan ke adaptor mobil, selain itu cabut adaptor.

Solder pin tengah pada adaptor mobil ke positif dari paket baterai, atau jika Anda menggunakan kabel kawat yang sesuai. Dan solder negatif ke luar pada adaptor

Saya kemudian mendapat NiMH yang dapat diisi ulang 8xAA 2500mAh dengan total 24wH. Ini seharusnya bagus untuk sementara waktu.

Saya mengukur stabil 5.08v pada steker usb dari adaptor. Ini akan tergantung pada kualitas yang Anda beli / miliki. Saya menggunakan adaptor rayovac.

Baterai akan padam sekitar 10-11V sebelum adaptor.

Pi membutuhkan 5V jika tidak lebih sedikit. Adaptor Adafruit adalah 5.25V

http://elinux.org/RPi_5V_PSU_construction juga membantu.

Saya juga mengukur undian saat ini dari paket baterai saat 10V pada 0,54A. Perangkat ini memiliki hub, Logitech Quickcam 9000, Netgear N150, dan adaptor USB2Serial dan CPU berada pada 70-100%. Saat idle itu 0.38A. Pada poweroff diukur 0,14A. Dengan hanya Pi yang menganggur pada 0,24A. Di bawah Load pada 900Mhz, itu hanya menggunakan 0,27A. Ketika perangkat dalam keadaan idle, waktunya akan turun menjadi 250Mhz. Itu tidak terlihat seperti kecepatan jam membuat banyak perbedaan atau beban cpu.

Jadi pada 5W dengan semua perangkat saya harus mendapatkan sekitar 4-5 jam, memberi atau menerima, tetapi 8-9 jam hanya dengan Pi dan ethernet.

Saya menggunakan Rpi dengan konverter DC-DC murah . Digunakan dengan baterai airsoft dan baterai model RC (7.2V dan 11.8V). Berfungsi sebagai pesona. Sepertinya baterai 11.6V 5000mah saya dapat menyalakannya selama berhari-hari.

Berhati-hatilah untuk mengonfigurasinya sebelum digunakan. Saya mengujinya dengan setiap baterai baru sebelum menghubungkan ke Rpi.

Saya melihat setidaknya 2 poin untuk dipertimbangkan.

1. Efisiensi regulator daya

Jika Anda menggunakan baterai, Anda mungkin khawatir tentang konsumsi daya Rpi Anda. Rpi menggunakan regulator linier yang tidak efisien (efisiensi daya tipikal dari mereka adalah sekitar 30-50%. Tapi saya tidak yakin untuk Rpi lin. Regulator!). Regulator linier menghilangkan energi sebagai panas untuk mendapatkan tegangan rel yang diinginkan, yaitu 3.3V. Aturan umum tentang terjemahan saluran listrik, mis. USB @ 5V -> [email protected], adalah: semakin besar tegangan input, semakin besar disipasi pada regulator untuk kondisi kerja yang sama. Di sisi lain, regulator swithing memberikan efisiensi, ketik. 80-85%, bahkan hingga 97% ( LM2651 ). Dan itu lebih cocok (tetapi juga lebih mahal!), Ketika Anda membutuhkan penurunan tegangan yang lebih besar, misalnya 12V baterai atau 24V ke 5V.

Anda dapat menemukan banyak tutorial untuk mengganti regulator Rpi asli di Internet.

2. Jenis baterai

Anda dapat membuat susunan baterai Anda sendiri menggunakan baterai LiPo untuk menyesuaikan proyek Anda dan kemudian Anda dapat menyesuaikan dimensi, kapasitas, min. voltase dan spesifikasi terkini, dll. Anda dapat membeli berbagai jenis LiPoly di pasar-elektronik yang sering digunakan, seperti eBay atau yang serupa. Selain kapasitas , Anda harus berhati-hati tentang maks. dan arus dicharge standar (diperlukan jika menggunakan perangkat berdaya tinggi di sepanjang Raspberry seperti modem UMTS), siklus hidup (biasanya 200-1000 untuk LiPoly murah) dan spesifikasi keselamatan dan perlindungan ( discarge, hubungan pendek, tegangan lebih, undervoltage, dll .). Saya menggunakan baterai LiPoly di banyak proyek karena ketersediaan dan rasio kinerja vs harga yang baik .

Anda dapat membaca lebih lanjut tentang LiPoly di forum RC .

Ini adalah paket baterai USB yang agak mahal, tetapi sangat fleksibel, dan Anda akan menemukan beberapa kegunaan darinya, selain cadangan baterai untuk pi Anda.

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

Ini mungkin salah, tetapi apakah Anda sudah mencoba mendapatkan 2 baterai kemudian memotong kawat kemudian memasangnya ke 4 baterai.