Преглед на Roottronics LUPS-05 DC 5V 2A UPS за Arduino и Raspberry Pi со користење на 18650 литиумска батерија

Преглед на Roottronics LUPS-05 DC 5V 2A UPS за Arduino и Raspberry Pi со користење на 18650 литиумска батерија

Овој водич ја разгледува Roottronics LUPS-05, непрекинато напојување (UPS) со низок напон дизајнирано да ги одржува вашите 5V проекти да работат непречено за време на прекини на струја. Овој компактен модул осигурува вашиот Arduino, Raspberry Pi или друга чувствителна електроника да остане оперативна без прекин, што го прави идеален за критични апликации каде губење на податоци или прекин на системот не е опција. Тој интелигентно се префрла на батериско напојување во моментот кога главното напојување ќе откаже, а потоа автоматски ја полни батеријата кога струјата ќе се врати.

Еве неколку практични примени за овој UPS модул:

• Центри за домашна автоматизација: Одржувајте централен Raspberry Pi или Home Assistant сервер онлајн за време на кратки прекини на струја.
• Далечински сензорски станици: Осигурете дека логерите за податоци и сензорите за животна средина продолжуваат да снимаат податоци дури и кога главната електрична мрежа е нестабилна.
• Безбедносни системи: Обезбедете резервно напојување на алармен систем базиран на Arduino или IP камера, спречувајќи празнини во надзорот.
• Мрежна опрема: Напојувајте рутер или мрежен прекинувач за да одржите интернет конекција за лаптопи и телефони за време на прекин.
• 3D печатачи: Спречете печатењето да биде уништено од прекин на струја, овозможувајќи му на печатачот или да заврши или да паузира без проблеми.

Преглед на хардвер

LUPS-05 е разноврсна плоча за управување со енергија. Прифаќа 5V влез или од микро USB порт или од посветен терминал со два пина. Оваа влезна енергија служи за две цели: го напојува вашиот уред на излезот и ја полни вградената 18650 литиумска батерија. Кога влезната енергија ќе се изгуби, модулот веднаш се префрла во режим на буст конвертор, подигајќи ги 3.7V од батеријата на стабилни 5V на излезот. Овој модел е оценет за континуиран излез до 2A. Достапна е и 12V верзија, која користи барел конектор за излез наместо USB-A порт.

Хардверски компоненти

Модулот е изграден околу неколку клучни компоненти кои управуваат со полнењето, конверзијата на енергија и заштитата. Еве преглед на главните делови:

• TP4056 (Полнач за батерија): Самостоен линеарен литиум-јонски полнач кој управува со полнењето на 18650 батеријата со стандардна струја на полнење од околу 230mA.
• LM393 (Двоен компаратор): Се користи за функции за следење и заштита, како што се детекција на низок напон и прекумерна струја.
• 8205A (Двоен MOSFET): Дејствува како заштитен прекинувач, способен да ракува со високи струи и да ја исклучи батеријата во услови на дефект.
• Буст конвертор: Коло (вклучувајќи индуктор и кондензатори) кое ги подига 3.3-4.2V од батеријата на стабилен 5V излез.
• Прекинувач за напојување: Физички прекинувач за вклучување или исклучување на излезот на модулот.
• USB-A излезна порта: Стандардна USB порта каде го поврзувате кабелот за напојување на вашиот уред.
• Микро USB влез: Примарната порта за снабдување со 5V влезна енергија.
• Влезен терминал со 2 пина: Алтернативен начин за поврзување на надворешен 5V извор на енергија.
• LBO пин: Пин за „излез при ниска батерија“ кој може да се користи за сигнализирање на микроконтролер кога батеријата е критично ниска.

Водич за поврзување

Поврзувањето на LUPS-05 е едноставно, но критично е да ги следите правилата за влезна енергија за да избегнете оштетување на модулот. Излезот е едноставен како приклучување на USB кабел.

Еве како да поврзете сè:

1. Влезна енергија: Имате две опции за снабдување со 5V енергија. Изберете само една:
   • Поврзете стандарден микро USB кабел на микро USB портот на модулот.
   • Поврзете регулирано 5V напојување на терминалот со два пина, почитувајќи ја правилната поларност (позитивна и негативна).
2. Батерија: Вметнете една 18650 литиум-јонска батерија во држачот. Модулот автоматски ќе управува со полнењето и празнењето.
3. Излезна енергија: Поврзете USB кабел од USB-A портот на модулот до вашиот уред (на пример, Arduino или Raspberry Pi).

Предупредување: Никогаш не снабдувајте енергија истовремено од микро USB портот и од терминалните пинови. Ова може да ја оштети плочата.

Објаснување на кодот

Не е потребен код за користење на овој UPS модул како самостојно напојување. Тој функционира целосно преку хардвер. Сепак, LBO (излез при ниска батерија) пинот е вредна функција за проекти кои треба да реагираат на состојба на ниска батерија. Овој пин е излез со отворен колектор кој ќе оди на LOW кога батеријата е речиси испразнета, давајќи ви предупредување пред модулот целосно да се исклучи.

За да ја користите оваа функција, би го поврзале LBO пинот на дигитален влезен пин на вашиот микроконтролер (на пример, Arduino). Исто така, ќе ви треба отпорник за повлекување нагоре (обично 10kΩ) од тој пин до 5V. Вашиот код потоа би го следел овој пин. Кога ќе прочита LOW, вашата програма може да изврши безбедна секвенца за исклучување, како што е зачувување податоци на SD картичка или испраќање известување, пред да се изгуби енергијата.

Демонстрација на жив проект

Во видеото, рецензентот изведува серија тестови за да ја потврди работата на модулот. Тој прво демонстрира дека излезниот напон останува стабилен 5.32V кога се напојува од влезот и кога се префрла на батериско напојување, покажувајќи дека нема прекин за време на транзицијата. Рецензијата потоа преминува на тестирање на ефикасноста со користење на електронско оптоварување, мерејќи ја ефикасноста при различни повлекувања на струја од 100mA до максималните 2A. Резултатите покажуваат опсег на ефикасност од 71% до 83%, со највисока ефикасност забележана при пониски струи (400-500mA).

Беше спроведен и тест со термичка камера додека модулот испорачуваше 2A. Најжешката точка на плочата достигна само 44°C, што покажува дека модулот работи многу ладно, што е одлично за доверливост и долговечност. Рецензентот исто така го мери и струјата на мирување на модулот, која е ниска 37mA, што го прави погоден за апликации напојувани со батерии.

Поглавја

• [00:00] Вовед и преглед на производот
• [01:29] Пример за употреба со Arduino
• [03:14] Цени и опции за производот на веб-страницата
• [04:32] Распакување и физички димензии
• [05:16] Клучни карактеристики и спецификации
• [08:05] Важни електрични спецификации
• [10:34] Анализа на компоненти и технички листови
• [12:59] Тестирање: влезен, излезен и напон на батеријата
• [14:41] Тестирање: полнење на батеријата и прекин на напојувањето
• [18:27] Тестирање на ефикасност со електронско оптоварување (1A до 2A)
• [21:32] Тест со термичка камера при оптоварување од 2A
• [25:01] Детални мерења на ефикасноста (100mA до 2A)
• [32:44] Карактеристика на пин за низок напон на батеријата (LBO)
• [34:55] Заклучок и конечна препорака