Roottronics LUPS-05 DC 5V 2A UPS Arduino және Raspberry Pi үшін 18650 литий батареясын қолданатын шолу

Roottronics LUPS-05 DC 5V 2A UPS Arduino және Raspberry Pi үшін 18650 литий батареясын қолданатын шолу

Бұл нұсқаулық Roottronics LUPS-05 моделін қарастырады, бұл төмен вольтты үздіксіз қуат көзі (UPS) 5V жобаларыңызды электр қуатының үзілуі кезінде үздіксіз жұмыс істеуін қамтамасыз етуге арналған. Бұл ықшам модуль Arduino, Raspberry Pi немесе басқа сезімтал электроника құрылғыларыңыздың үзіліссіз жұмыс істеуін қамтамасыз етеді, бұл деректердің жоғалуы немесе жүйенің тоқтап қалуы мүмкін емес маңызды қолданбалар үшін өте қолайлы. Ол негізгі қуат көзі істен шыққан сәтте автоматты түрде батарея қуатына ауысады, содан кейін қуат қалпына келтірілгенде батареяны автоматты түрде қайта зарядтайды.

Бұл UPS модуліне арналған бірнеше практикалық қолдану мысалдары:

• Үй автоматтандыру орталықтары: Қысқа электр қуатының тербелістері кезінде орталық Raspberry Pi немесе Home Assistant серверін онлайн ұстаңыз.
• Қашықтағы сенсорлық станциялар: Негізгі электр желісі тұрақсыз болған кезде де деректер журналдары мен қоршаған орта сенсорларының деректерді жазуын жалғастыруын қамтамасыз етіңіз.
• Қауіпсіздік жүйелері: Arduino негізіндегі дабыл жүйесіне немесе IP камераға резервтік қуат беріп, бақылаудағы үзілістердің алдын алыңыз.
• Желілік жабдық: Электр қуатының үзілуі кезінде ноутбуктер мен телефондар үшін интернет байланысын сақтау үшін маршрутизаторды немесе желілік коммутаторды қуаттандырыңыз.
• 3D принтерлер: Электр қуатының үзілуі басып шығару жұмысын бүлдірмеуін қамтамасыз етіп, принтерге жұмысты аяқтауға немесе дұрыс тоқтатуға мүмкіндік беріңіз.

Аппараттық құралға шолу

LUPS-05 - бұл әмбебап қуат басқару тақтасы. Ол микро USB портынан немесе арнайы екі істікшелі терминалдан 5V кіріс қабылдайды. Бұл кіріс қуаты екі мақсатқа қызмет етеді: ол шығыста құрылғыңызды қуаттандырады және ішкі 18650 литий батареясын зарядтайды. Кіріс қуаты жоғалған кезде модуль лезде күшейткіш түрлендіргіш режиміне ауысады, батареяның 3.7V кернеуін тұрақты 5V шығысқа көтереді. Бұл модель үздіксіз 2A дейінгі шығысқа есептелген. Сондай-ақ 12V нұсқасы бар, ол USB-A портының орнына шығыс үшін бөшке тәрізді ұяшықты пайдаланады.

Аппараттық құрал компоненттері

Модуль зарядтау, қуат түрлендіру және қорғауды басқаратын бірнеше негізгі компоненттердің айналасында құрастырылған. Негізгі бөліктердің сипаттамасы:

• TP4056 (Батарея зарядтағышы): 18650 батареясын зарядтауды басқаратын дербес сызықтық литий-ион зарядтағыш, әдепкі зарядтау тогы шамамен 230mA.
• LM393 (Қос салыстырғыш): Төмен кернеу және артық ток анықтау сияқты бақылау және қорғау функциялары үшін қолданылады.
• 8205A (Қос MOSFET): Жоғары токтарды өңдеуге және ақаулық жағдайында батареяны ажыратуға қабілетті қорғаныс қосқышы ретінде әрекет етеді.
• Күшейткіш түрлендіргіш: Батареядан 3.3-4.2V кернеуді тұрақты 5V шығысқа көтеретін схема (индуктор мен конденсаторларды қоса).
• Қуат қосқышы: Модульдің шығысын қосу немесе өшіру үшін физикалық қосқыш.
• USB-A шығыс порты: Құрылғыңыздың қуат кабелін қосатын стандартты USB порты.
• Микро USB кірісі: 5V кіріс қуатын беруге арналған негізгі порт.
• 2 істікшелі кіріс терминалы: Сыртқы 5V қуат көзін қосудың баламалы тәсілі.
• LBO істікшесі: Батарея критикалық төмен болғанда микроконтроллерге сигнал беру үшін қолданылатын "Төмен батарея шығысы" істікшесі.

Сым қосу нұсқаулығы

LUPS-05 қосу оңай, бірақ модульді зақымдамау үшін кіріс қуат ережелерін сақтау өте маңызды. Шығыс USB кабелін қосу сияқты қарапайым.

Барлығын қалай қосу керек:

1. Қуат кірісі: 5V қуат берудің екі нұсқасы бар. Тек біреуін таңдаңыз:
   • Стандартты микро USB кабелін модульдің микро USB портына қосыңыз.
   • Реттелген 5V қуат көзін екі істікшелі терминалға дұрыс полярлықты сақтай отырып қосыңыз (оң және теріс).
2. Батарея: Ұстағышқа бір 18650 литий-ион батареясын салыңыз. Модуль зарядтау мен разрядтауды автоматты түрде басқарады.
3. Қуат шығысы: Модульдің USB-A портынан құрылғыңызға (мысалы, Arduino немесе Raspberry Pi) USB кабелін қосыңыз.

Ескерту: Микро USB порты мен терминал істікшелерінен бір уақытта қуат бермеңіз. Бұл тақтаны зақымдауы мүмкін.

Код түсіндірмесі

Бұл UPS модулін дербес қуат көзі ретінде пайдалану үшін код қажет емес. Ол толығымен аппараттық құралда жұмыс істейді. Дегенмен, LBO (Төмен батарея шығысы) істікшесі төмен батарея күйіне жауап беруі қажет жобалар үшін құнды мүмкіндік болып табылады. Бұл істікше ашық коллекторлы шығыс болып табылады, ол батарея толығымен таусылғанда LOW күйіне өтеді, модуль толығымен өшпей тұрып ескерту береді.

Бұл мүмкіндікті пайдалану үшін LBO істікшесін микроконтроллеріңіздің (мысалы, Arduino) цифрлық кіріс істікшесіне қосу керек. Сондай-ақ сол істікшеден 5V-ге дейін жоғары тарту резисторы (әдетте 10кΩ) қажет болады. Содан кейін код осы істікшені бақылайды. Ол LOW мәнін оқығанда, бағдарлама қуат жоғалмай тұрып, SD картаға деректерді сақтау немесе хабарландыру жіберу сияқты қауіпсіз өшіру тізбегін орындай алады.

Тірі жоба демонстрациясы

Бейнеде шолушы модульдің өнімділігін тексеру үшін бірқатар сынақтар жүргізеді. Ол алдымен кіріс қуатымен жұмыс істегенде және батарея қуатына ауысқанда шығыс кернеуінің тұрақты 5.32V болып қалатынын көрсетеді, бұл ауысу кезінде үзіліс болмайтынын көрсетеді. Содан кейін шолу электронды жүктемені пайдаланып тиімділікті сынауға көшеді, 100mA-ден максималды 2A-ге дейінгі әртүрлі ток тұтыну кезінде тиімділікті өлшейді. Нәтижелер 71% -дан 83% -ға дейінгі тиімділік диапазонын көрсетеді, ең жоғары тиімділік төмен токтарда (400-500mA) байқалады.

Модуль 2А ток беріп тұрған кезде жылулық бейнелеу сынағы да жүргізілді. Платадағы ең ыстық нүкте тек 44°C-қа жетті, бұл модульдің өте салқын жұмыс істейтінін көрсетеді, бұл сенімділік пен ұзақ мерзімділік үшін тамаша. Сыншы сонымен қатар модульдің бос жүріс ток тұтынуын өлшейді, ол төмен 37мА құрайды, бұл оны батареямен жұмыс істейтін қолданбаларға қолайлы етеді.

Тараулар

• [00:00] Кіріспе және өнімге шолу
• [01:29] Arduino-мен қолдану мысалы
• [03:14] Веб-сайттағы баға және өнім нұсқалары
• [04:32] Қаптаманы ашу және физикалық өлшемдер
• [05:16] Негізгі ерекшеліктер мен сипаттамалар
• [08:05] Маңызды электрлік сипаттамалар
• [10:34] Компоненттерді талдау және деректер парақтары
• [12:59] Сынақ: Кіріс, шығыс және батарея кернеулері
• [14:41] Сынақ: Батареяны зарядтау және қуат үзілуі
• [18:27] Электрондық жүктемемен тиімділік сынағы (1А-ден 2А-ге дейін)
• [21:32] 2А жүктемедегі жылулық бейнелеу сынағы
• [25:01] Егжей-тегжейлі тиімділік өлшемдері (100мА-ден 2А-ге дейін)
• [32:44] Төмен батарея шығысы (LBO) істікшесінің ерекшелігі
• [34:55] Қорытынды және соңғы ұсыныс