İşte hepsi Pi'ye iyi bir özellik sağlayacak, pil gücü için çeşitli ucuz seçeneklerin karşılaştırması: Ahududu Pi'yi pillerden çalıştırmak [Bu bağlantı aslında ölü - ve "ahududu pilleri" için etki alanı aranıyor - ancak Pikamander2 orijinal içeriği (??) içeren sözde düzenlemeyi önerdi. Umarım bu kamu malı sayılabilir. -> goldilocks]
Ahududu Pi'yi pillerden çalıştırmak
Mobil, Raspberry Pi tabanlı bir robotun temel özelliklerinden biri, pil gücüyle çalışması gerektiğidir - etrafında bir güç kablosunun izini sürmek çok fazla kullanılamaz.
Sorun, Pi'nin kayda değer miktarda akım almasıdır (örneğin faaliyete ve bağlı çevre birimlerine bağlı olarak 500mA) ve oldukça dar bir giriş voltaj aralığına (5V +/- 0.25V vb.) İhtiyaç duymasıdır. Akü voltajı, mevcut şarj seviyesine bağlı olarak oldukça çılgınca değiştiğinden, doğrudan aküden çalıştırmak gerçekten mantıklı değildir.
Bu yüzden, standart akü voltajlarını Pi'ye uygun bir şeye dönüştürmek için çeşitli seçeneklere bakmaya başladım.
Doğrusal regülatör kullanma
Yaklaşık 30 yıl önce elektronikle ilk bağlantım kurduğum zamanki geleneksel yaklaşım, 5V'den önemli ölçüde daha yüksek bir voltaj elde etmek için yeterli pilleri bir araya getirmekti (örneğin, 6V için 4x şarj edilemeyen AA veya 7.2 için 6x şarj edilebilir AA) V), ve daha sonra sabit bir 5V elde etmek için bunu doğrusal bir regülatörden (örneğin 7805 serisi IC) geçirin.
Bu yaklaşımın 2 temel sorunu var.
- Doğrusal düzenleyiciler verimsizdir ve aşırı gerilimi ısı olarak etkin bir şekilde yakarlar. Bu sadece pil ömrünü boşa harcadığınız ve muhtemelen bu ısıyı bir soğutucu ile dağıtmak zorunda olduğunuz anlamına gelir.
- Pi oldukça fazla akım çekiyor, bu yüzden büyük bir soğutucu ile birlikte oldukça büyük bir regülatöre ihtiyacı olacak.
Neyse ki, günümüzde, yüksek akımlarda bile çok daha verimli olan anahtarlamalı düzenleyiciler şeklinde daha iyi yaklaşımlar var.
RC model bir UBEC kullanma
İyi radyo kontrollü modellerde, özellikle de uçaklarda, genellikle küçük, hafif bir pilden çalışan verimli, sabit voltajlı bir güç kaynağına ihtiyaç duyulur. Bunun için standart yaklaşım, UBEC (Ultimate Battery Eliminator Circuit) olarak bilinen ve gerekli çıkıştan daha yüksek voltaj alan ve çok verimli bir şekilde aşağı dönüştüren bir cihaza bağlı, şarj edilebilir bir batarya kullanmaktır. Bir 6V girişinden 500mA çıkış besleyen bir doğrusal regülatörün 500mA çekmesine rağmen ((6-5) x0.5 = 0.5W'lık boşa harcanmasına yol açar), bir UBEC'in tam bataryayı 500mA'yı giriş pilinden çekmesi gerekmez; çok az güç harcar.
UBEC'ler RC modelleri için çok yaygın bir şekilde kullanıldığından, onları çok ucuza alabilirsiniz ve genellikle bazı oldukça yüksek akımları kaldırabilirler. Örneğin, eBay'de posta ücreti de dahil olmak üzere yaklaşık 1.50 £ karşılığında 4A modelini buldum.
Dezavantajı, istenen çıkış voltajından daha fazla giriş voltajı sağlamanız gerektiğidir; bu, pil takımında çok fazla hücreye ihtiyaç duyabileceğiniz anlamına gelir. Yine de, bu çok ucuz bir seçenek ve iyi çalışıyor.
DC-DC dönüştürücü kullanma
Ağırlık öncelikli ise, pil hücrelerinin sayısını minimumda tutmak önemlidir. Neyse ki, bir UBEC'ye çok benzer şekilde çalışan, ancak gereken çıkış voltajından daha düşük bir giriş voltajından çalışabilen bir DC-DC dönüştürücü adı verilen bir cihaz var. Bunlar da genellikle çok küçük.
Yine eBay'e baktığımda, bir kadın USB-A soketi içeren gerçekten hoş olanları buldum. Bu, Raspberry Pi'nize güç sağlamak için muhtemelen herhangi bir değişiklik yapmadan kullandığınız USB kablosunu kullanabileceğiniz anlamına gelir. Burada fiyat ücretsiz posta ile £ 2,50 civarındaydı. Giriş voltajı 3-5V'dir (3x şarj edilebilir AA için idealdir) ve çıkış akımı bol miktarda olması gereken 1A'ya kadardır.
Entegre bir pil kutusu kullanarak
Son olarak, özel bir muhafaza içerisinde şarj edilebilir piller ve bir DC-DC dönüştürücü kullanan çeşitli çözümler bulunmaktadır. Bunlar oldukça güzel olabilir, çünkü herhangi bir özel montaj gerektirmezler (örneğin lehimleme) - hatta bazıları zaten yerleşik piller olsa bile. Seçtiğim seçenek yüksek kapasiteli "18650" Lityum İyon piller kullanıyor (örneğin, bunlar yaklaşık 10 £ eBay'den bir çift) ve posta ücreti de dahil olmak üzere 8 TL civarında. Yeterince fazlası olan 2,5A değerine ulaşabilir ve yine kolay bağlantı için yerleşik bir USB-B soketi ve kolay şarj için uygun bir USB-miniA soketi vardır. Bu kutu tipinin bir diğer güzel özelliği, ne kadar pil ömrüne ihtiyacınız olduğuna bağlı olarak 1-4 hücreden herhangi bir şeye yapışabilmenizdir.
Bir dezavantajı, bu kutuların oldukça büyük olabilmesidir. Seçtiğim, Pi'imin Farnell'den aldığı kutu ile aynı boyutta.
18650 seçeneğine giderseniz, dikkatlice alışverişe değer. En önemlisi Ultrafire olmak üzere bazı markalar, kalite konusunda itibarları kötüdür ve puanlama kapasitelerine uymuyor görünmektedir. Bu tip piller aynı zamanda yanlış kullanılırsa yanmaya veya patlamaya da eğilimlidir - bu yüzden onlara bakmak için çok dikkatli olmak istersiniz ve tehlikeli bir marka kullanmadığınızdan emin olmanız gerekir.
Pil ömrü hesaplamaları
Bu seçeneklerin hiçbiri için pil ömrü rakamlarını deneysel olarak henüz doğrulamadım, ancak Pi'imin her ikisinden de mutlu bir şekilde çalıştığını test ettim (şu ana kadar UBEC hariç).
Teorik batarya ömrünü hesaplarken, gerilimleri dönüştürdüğünüz için, bataryaya basılan miliamper saatlik (mAh) değerlere göre gidemezsiniz. Watt-saate dönüştürmek en basitidir, ki bu sadece mAh rakamıyla çarpılan voltajdır. RasPi'nin 5V'de yaklaşık 500mA'ya ihtiyacı vardır, bu da 0.5 x 5 = 2.5 watt'tır. Dönüştürücüde mükemmel verimlilik varsayarlar (genellikle en az% 90 verimlidirler), 1000mAh kapasiteye sahip bir 1.5V AA hücresi 1.5Wh tedarik edebilir - yani yaklaşık 1.5 / 2.5 = 0.6 saat (veya 36 dakika boyunca bir RasPi çalıştırabilir) ) kendi başına. Anahtarlamalı bir dönüştürücüyle (yani, son 3 seçenekten herhangi biriyle), birden fazla hücreyi seri mi yoksa paralel olarak mı bağladığınız önemli değildir - her durumda, kullanılabilir kapasiteyi kabaca hücre sayısıyla çarpıyorsunuzdur Kullanılmış.
Yukarıda listelenen seçeneklerin yan yana kolay bir karşılaştırması var. Pi projeniz için uygun bir pil gücü çözümü bulmanızda yardımcı olur umarım.
Şarj seviyesini izleme
Akülerden çalışırken, mevcut şarj seviyesini izlemeye çalışın; böylece kalan pil ömrünü tahmin edebilirsiniz. Bunu, bataryadaki voltajı gözlemleyerek yapabilirsiniz - bu batarya boşaldıkça düşer. Doğrusal olmayan boşalma eğrilerine izin vermenin yanı sıra (her hücre tipi farklı davranır ve farklı bir voltaj aralığına sahiptir), Pi'yi bir voltaj dönüştürücüsünden çalıştırırken bununla ilgili iki ana zorluk vardır.
- Pi'deki giriş voltajı her zaman tasarım açısından sabit bir 5V olacak. Bu yüzden, giriş aküsündeki Pi'yi, giriş Pi voltajını ölçmek yerine şarj izleme devrenize bağlamanız gerekir. Entegre akü kutuları için, aküye erişmek için kutuda bazı delikler açılmasını gerektirir.
- Pi'nin yerleşik bir analog-dijital çeviricisi yoktur, bu yüzden Pi'yi kullanarak voltajı doğrudan ölçemezsiniz. Pi'nin GPIO pimleri kullanılarak erişilebilen küçük, ucuz, bağımsız ADC yongaları elde edebilirsiniz (örneğin, I2C kullanarak). Şahsen, etrafta yatan bir çok ATTiny85 mikrokontrolcüsü var (aslında bir mini-Arduino) ve muhtemelen analog voltajı ölçmek, ATTiny'deki yazılımı kullanarak kalan göstergeye dönüştürmek için bunlardan birini kullanmaya bakacağım ve sonra bu seviyeyi I2C üzerinden Pi'ye bildir.
Ne yazık ki, Pi'yi tamamen yazılımdan düzgün şekilde kapatamazsınız, bu nedenle yazılımla kontrol edilebilen, kilitlenmeyen bir kapatma anahtarı sağlamak için potansiyel bir mini proje de vardır. Şahsen ben sadece pil kutusuna yerleştirilmiş olan manuel kapatma anahtarını kullanmayı bekliyorum. Li 18650 hücreleri kullanıyorsanız, bunlar düşük voltajlarda otomatik olarak kesildiğinden, 'korunan' tipini almaya değer.