Recenzija Roottronics LUPS-05 DC 5V 2A UPS-a za Arduino i Raspberry Pi s 18650 litijumskom baterijom

Recenzija Roottronics LUPS-05 DC 5V 2A UPS-a za Arduino i Raspberry Pi s 18650 litijumskom baterijom

Ovaj vodič recenzira Roottronics LUPS-05, niskonaponsko neprekidno napajanje (UPS) dizajnirano da održi vaše 5V projekte u radu bez prekida tokom nestanka struje. Ovaj kompaktni modul osigurava da vaš Arduino, Raspberry Pi ili druga osjetljiva elektronika ostane operativna bez prekida, što ga čini idealnim za kritične aplikacije gdje gubitak podataka ili zastoj sistema nisu opcija. On inteligentno prelazi na baterijsko napajanje u trenutku kada glavno napajanje otkaže, a zatim automatski puni bateriju kada se struja vrati.

Evo nekoliko praktičnih primjena za ovaj UPS modul:

• Kućni automatizacijski centri: Održite centralni Raspberry Pi ili Home Assistant server na mreži tokom kratkih prekida struje.
• Daljinske senzorske stanice: Osigurajte da data logeri i senzori okoliša nastave bilježiti podatke čak i kada je glavna električna mreža nestabilna.
• Sigurnosni sistemi: Omogućite rezervno napajanje Arduino alarmnom sistemu ili IP kameri, sprječavajući praznine u nadzoru.
• Mrežna oprema: Napajajte router ili mrežni prekidač kako biste održali internetsku vezu za laptopove i telefone tokom prekida.
• 3D štampači: Spriječite da ispis bude uništen prekidom struje, omogućavajući štampaču da završi ili se graciozno zaustavi.

Pregled hardvera

LUPS-05 je svestrana ploča za upravljanje napajanjem. Prihvata 5V ulaz bilo sa micro USB porta ili sa namjenskog dvopinskog terminala. Ovo ulazno napajanje služi dvije svrhe: napaja vaš uređaj na izlazu i puni ugrađenu 18650 litijumsku bateriju. Kada se ulazno napajanje izgubi, modul trenutno prelazi u boost konvertorski način rada, podižući 3.7V iz baterije na stabilnih 5V izlaza. Ovaj model je ocijenjen za kontinuirani izlaz do 2A. Dostupna je i 12V verzija koja koristi barrel jack za izlaz umjesto USB-A porta.

Hardverske komponente

Modul je izgrađen oko nekoliko ključnih komponenti koje upravljaju punjenjem, konverzijom napajanja i zaštitom. Evo pregleda glavnih dijelova:

• TP4056 (Punjač baterija): Samostalni linearni litijum-jonski punjač koji upravlja punjenjem 18650 baterije sa zadatom strujom punjenja od oko 230mA.
• LM393 (Dvostruki komparator): Koristi se za funkcije nadzora i zaštite, kao što su detekcija podnapona i prekomjerne struje.
• 8205A (Dvostruki MOSFET): Djeluje kao zaštitni prekidač, sposoban za rukovanje visokim strujama i isključivanje baterije u uvjetima kvara.
• Boost konvertor: Krug (uključujući induktor i kondenzatore) koji podiže 3.3-4.2V iz baterije na stabilan 5V izlaz.
• Prekidač za napajanje: Fizički prekidač za uključivanje ili isključivanje izlaza modula.
• USB-A izlazni port: Standardni USB port na koji povezujete kabel za napajanje vašeg uređaja.
• Micro USB ulaz: Primarni port za dovod 5V ulaznog napajanja.
• 2-pinski ulazni terminal: Alternativni način za povezivanje vanjskog 5V izvora napajanja.
• LBO pin: Pin "Low Battery Output" koji se može koristiti za signaliziranje mikrokontroleru kada je baterija kritično prazna.

Vodič za povezivanje

Povezivanje LUPS-05 je jednostavno, ali je ključno slijediti pravila ulaznog napajanja kako biste izbjegli oštećenje modula. Izlaz je jednostavan kao povezivanje USB kabela.

Evo kako povezati sve:

1. Ulaz napajanja: Imate dvije opcije za dovod 5V napajanja. Odaberite samo jednu:
   • Povežite standardni micro USB kabel na micro USB port modula.
   • Povežite regulirani 5V izvor na dvopinski terminal, poštujući ispravan polaritet (pozitivni i negativni).
2. Baterija: Umetnite jednu 18650 litijum-jonsku bateriju u držač. Modul će automatski upravljati punjenjem i pražnjenjem.
3. Izlaz napajanja: Povežite USB kabel sa USB-A porta modula na vaš uređaj (npr. Arduino ili Raspberry Pi).

Upozorenje: Nikada ne napajajte istovremeno i sa micro USB porta i sa terminalnih pinova. To može oštetiti ploču.

Objašnjenje koda

Nije potreban nikakav kod za korištenje ovog UPS modula kao samostalnog napajanja. On u potpunosti funkcionira u hardveru. Međutim, LBO (Low Battery Output) pin je vrijedna funkcija za projekte koji trebaju reagirati na stanje prazne baterije. Ovaj pin je open-collector izlaz koji će preći u LOW stanje kada je baterija gotovo prazna, dajući vam upozorenje prije nego se modul potpuno isključi.

Da biste koristili ovu funkciju, povezali biste LBO pin na digitalni ulazni pin vašeg mikrokontrolera (npr. Arduino). Također biste trebali pull-up otpornik (obično 10kΩ) od tog pina do 5V. Vaš kod bi zatim nadzirao ovaj pin. Kada očita LOW, vaš program može izvršiti sigurnosnu proceduru isključivanja, kao što je spremanje podataka na SD karticu ili slanje obavijesti, prije nego se napajanje izgubi.

Demonstracija projekta uživo

U videu, recenzent izvodi niz testova kako bi provjerio performanse modula. Prvo demonstrira da izlazni napon ostaje stabilan na 5.32V kada se napaja iz ulaza i kada prelazi na baterijsko napajanje, pokazujući da nema prekida tokom tranzicije. Recenzija zatim prelazi na testiranje efikasnosti koristeći elektronsko opterećenje, mjereći efikasnost pri različitim strujama od 100mA do maksimalnih 2A. Rezultati pokazuju raspon efikasnosti od 71% do 83%, s najvećom efikasnošću primijećenom pri nižim strujama (400-500mA).

Također je proveden test termalnog snimanja dok je modul isporučivao 2A. Najtoplija tačka na ploči dostigla je samo 44°C, što ukazuje da modul radi vrlo hladno, što je odlično za pouzdanost i dugovječnost. Recenzent također mjeri struju mirovanja modula, koja iznosi niskih 37mA, što ga čini pogodnim za aplikacije koje se napajaju baterijama.

Poglavlja

• [00:00] Uvod i pregled proizvoda
• [01:29] Primjer upotrebe s Arduinom
• [03:14] Cijene i opcije proizvoda na web stranici
• [04:32] Raspakivanje i fizičke dimenzije
• [05:16] Ključne karakteristike i specifikacije
• [08:05] Važne električne specifikacije
• [10:34] Analiza komponenti i tehnički listovi
• [12:59] Testiranje: ulazni, izlazni i naponi baterije
• [14:41] Testiranje: punjenje baterije i prekid napajanja
• [18:27] Testiranje efikasnosti s elektronskim opterećenjem (1A do 2A)
• [21:32] Test termalnog snimanja pri opterećenju od 2A
• [25:01] Detaljna mjerenja efikasnosti (100mA do 2A)
• [32:44] Funkcija pina za nizak napon baterije (LBO)
• [34:55] Zaključak i konačna preporuka