รีวิว Roottronics LUPS-05 DC 5V 2A UPS สำหรับ Arduino และ Raspberry Pi โดยใช้แบตเตอรี่ลิเธียม 18650

รีวิว Roottronics LUPS-05 DC 5V 2A UPS สำหรับ Arduino และ Raspberry Pi โดยใช้แบตเตอรี่ลิเธียม 18650

คู่มือนี้รีวิว Roottronics LUPS-05 ซึ่งเป็นเครื่องสำรองไฟฟ้าแรงดันต่ำ (UPS) ที่ออกแบบมาเพื่อให้โปรเจกต์ 5V ของคุณทำงานได้อย่างราบรื่นแม้ไฟดับ โมดูลขนาดกะทัดรัดนี้ช่วยให้ Arduino, Raspberry Pi หรืออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ละเอียดอ่อนอื่นๆ ของคุณทำงานได้อย่างต่อเนื่องโดยไม่สะดุด ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานที่สำคัญซึ่งการสูญเสียข้อมูลหรือระบบหยุดทำงานไม่ใช่ทางเลือก โดยจะสลับไปใช้พลังงานแบตเตอรี่ทันทีที่ไฟหลักดับ จากนั้นจึงชาร์จแบตเตอรี่กลับคืนโดยอัตโนมัติเมื่อไฟกลับมา

ต่อไปนี้คือการใช้งานจริงบางประการสำหรับโมดูล UPS นี้:

• ศูนย์กลางระบบบ้านอัตโนมัติ: ทำให้ Raspberry Pi กลางหรือเซิร์ฟเวอร์ Home Assistant ทำงานออนไลน์ได้ในช่วงที่ไฟกระพริบช่วงสั้นๆ
• สถานีเซนเซอร์ระยะไกล: ตรวจสอบให้แน่ใจว่าเครื่องบันทึกข้อมูลและเซนเซอร์สิ่งแวดล้อมยังคงบันทึกข้อมูลต่อไปแม้ไฟหลักจะไม่เสถียร
• ระบบรักษาความปลอดภัย: จ่ายไฟสำรองให้กับระบบสัญญาณเตือนที่ใช้ Arduino หรือกล้อง IP เพื่อป้องกันช่องว่างในการเฝ้าระวัง
• อุปกรณ์เครือข่าย: จ่ายไฟให้เราเตอร์หรือสวิตช์เครือข่ายเพื่อรักษาการเชื่อมต่ออินเทอร์เน็ตสำหรับแล็ปท็อปและโทรศัพท์ในช่วงไฟดับ
• เครื่องพิมพ์ 3 มิติ: ป้องกันงานพิมพ์ไม่ให้เสียหายจากไฟดับ โดยให้เครื่องพิมพ์ทำงานต่อหรือหยุดชั่วคราวอย่างราบรื่น

ภาพรวมฮาร์ดแวร์

LUPS-05 เป็นบอร์ดจัดการพลังงานอเนกประสงค์ รองรับอินพุต 5V จากพอร์ต micro USB หรือขั้วต่อสองพินโดยเฉพาะ พลังงานอินพุตนี้มีจุดประสงค์สองประการ: จ่ายไฟให้อุปกรณ์ของคุณที่เอาต์พุต และชาร์จแบตเตอรี่ลิเธียม 18650 ในตัว เมื่อพลังงานอินพุตหายไป โมดูลจะสลับไปใช้โหมดบูสต์คอนเวอร์เตอร์ทันที โดยเพิ่มแรงดันจาก 3.7V ของแบตเตอรี่เป็นเอาต์พุต 5V ที่คงที่ รุ่นนี้รองรับกระแสเอาต์พุตต่อเนื่องสูงสุด 2A นอกจากนี้ยังมีรุ่น 12V ซึ่งใช้แจ็คกระบอกสูบสำหรับเอาต์พุตแทนพอร์ต USB-A

ส่วนประกอบฮาร์ดแวร์

โมดูลนี้สร้างขึ้นจากส่วนประกอบหลักหลายชิ้นที่จัดการการชาร์จ การแปลงพลังงาน และการป้องกัน นี่คือรายละเอียดของส่วนประกอบหลัก:

• TP4056 (เครื่องชาร์จแบตเตอรี่): เครื่องชาร์จลิเธียมไอออนเชิงเส้นแบบสแตนด์อโลนที่จัดการการชาร์จแบตเตอรี่ 18650 ด้วยกระแสชาร์จเริ่มต้นประมาณ 230mA
• LM393 (ตัวเปรียบเทียบคู่): ใช้สำหรับฟังก์ชันการตรวจสอบและการป้องกัน เช่น การตรวจจับแรงดันต่ำเกินและกระแสเกิน
• 8205A (MOSFET คู่): ทำหน้าที่เป็นสวิตช์ป้องกัน รองรับกระแสสูงและตัดการเชื่อมต่อแบตเตอรี่ในสภาวะผิดปกติ
• บูสต์คอนเวอร์เตอร์: วงจร (รวมถึงตัวเหนี่ยวนำและตัวเก็บประจุ) ที่เพิ่มแรงดันจาก 3.3-4.2V จากแบตเตอรี่เป็นเอาต์พุต 5V ที่เสถียร
• สวิตช์เปิดปิด: สวิตช์จริงสำหรับเปิดหรือปิดเอาต์พุตของโมดูล
• พอร์ตเอาต์พุต USB-A: พอร์ต USB มาตรฐานที่คุณเชื่อมต่อสายไฟของอุปกรณ์
• อินพุต Micro USB: พอร์ตหลักสำหรับจ่ายไฟอินพุต 5V
• ขั้วต่ออินพุต 2 พิน: วิธีสำรองในการเชื่อมต่อแหล่งจ่ายไฟภายนอก 5V
• พิน LBO: พิน "เอาต์พุตแบตเตอรี่ต่ำ" ที่สามารถใช้ส่งสัญญาณไปยังไมโครคอนโทรลเลอร์เมื่อแบตเตอรี่เหลือน้อยอย่างวิกฤต

คู่มือการเดินสายไฟ

การเดินสายไฟ LUPS-05 เป็นเรื่องง่าย แต่สิ่งสำคัญคือต้องปฏิบัติตามกฎอินพุตพลังงานเพื่อหลีกเลี่ยงความเสียหายต่อโมดูล เอาต์พุตนั้นง่ายเพียงแค่เสียบสาย USB

นี่คือวิธีเชื่อมต่อทุกอย่าง:

1. อินพุตพลังงาน: คุณมีสองตัวเลือกสำหรับการจ่ายไฟ 5V เลือกเพียง หนึ่งเดียว:
   • เชื่อมต่อสาย micro USB มาตรฐานเข้ากับพอร์ต micro USB ของโมดูล
   • เชื่อมต่อแหล่งจ่ายไฟ 5V ที่ควบคุมแล้วเข้ากับขั้วต่อสองพิน โดยสังเกตขั้วให้ถูกต้อง (บวกและลบ)
2. แบตเตอรี่: ใส่แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน 18650 หนึ่งก้อนลงในช่องใส่แบตเตอรี่ โมดูลจะจัดการการชาร์จและการคายประจุโดยอัตโนมัติ
3. เอาต์พุตพลังงาน: เชื่อมต่อสาย USB จากพอร์ต USB-A ของโมดูลไปยังอุปกรณ์ของคุณ (เช่น Arduino หรือ Raspberry Pi)

คำเตือน: ห้ามจ่ายไฟจากทั้งพอร์ต micro USB และขั้วต่อพินพร้อมกัน เพราะอาจทำให้บอร์ดเสียหายได้

คำอธิบายโค้ด

ไม่จำเป็นต้องใช้โค้ดเพื่อใช้โมดูล UPS นี้เป็นแหล่งจ่ายไฟแบบสแตนด์อโลน มันทำงานด้วยฮาร์ดแวร์ทั้งหมด อย่างไรก็ตาม พิน LBO (เอาต์พุตแบตเตอรี่ต่ำ) เป็นคุณสมบัติที่มีค่าสำหรับโปรเจกต์ที่ต้องตอบสนองต่อสถานะแบตเตอรี่ต่ำ พินนี้เป็นเอาต์พุตแบบ open-collector ที่จะเปลี่ยนเป็น LOW เมื่อแบตเตอรี่ใกล้หมด ทำให้คุณได้รับการเตือนก่อนที่โมดูลจะปิดตัวลงโดยสมบูรณ์

หากต้องการใช้คุณสมบัตินี้ คุณจะต้องเชื่อมต่อพิน LBO เข้ากับพินอินพุตดิจิทัลบนไมโครคอนโทรลเลอร์ของคุณ (เช่น Arduino) คุณจะต้องมีตัวต้านทาน pull-up (โดยทั่วไปคือ 10kΩ) จากพินนั้นไปยัง 5V โค้ดของคุณจะตรวจสอบพินนี้ เมื่ออ่านค่าได้ LOW โปรแกรมของคุณสามารถดำเนินการปิดระบบอย่างปลอดภัย เช่น บันทึกข้อมูลลงการ์ด SD หรือส่งการแจ้งเตือน ก่อนที่พลังงานจะหายไป

การสาธิตโปรเจกต์สด

ในวิดีโอ ผู้รีวิวทำการทดสอบหลายชุดเพื่อตรวจสอบประสิทธิภาพของโมดูล เขาสาธิตก่อนว่าแรงดันเอาต์พุตยังคงคงที่ที่ 5.32V เมื่อใช้พลังงานจากอินพุตและเมื่อสลับไปใช้พลังงานแบตเตอรี่ แสดงให้เห็นว่าไม่มีการหยุดชะงักระหว่างการเปลี่ยนผ่าน จากนั้นรีวิวจะไปสู่การทดสอบประสิทธิภาพโดยใช้โหลดอิเล็กทรอนิกส์ โดยวัดประสิทธิภาพที่กระแสดึงต่างๆ ตั้งแต่ 100mA ไปจนถึงสูงสุด 2A ผลลัพธ์แสดงช่วงประสิทธิภาพ 71% ถึง 83% โดยประสิทธิภาพสูงสุดสังเกตได้ที่กระแสต่ำ (400-500mA)

นอกจากนี้ยังมีการทดสอบภาพถ่ายความร้อนในขณะที่โมดูลจ่ายกระแส 2A จุดที่ร้อนที่สุดบนแผงวงจรมีอุณหภูมิเพียง 44°C ซึ่งบ่งชี้ว่าโมดูลทำงานเย็นมาก ซึ่งดีเยี่ยมต่อความน่าเชื่อถือและอายุการใช้งาน ผู้รีวิวยังวัดกระแสไฟนิ่งของโมดูล ซึ่งอยู่ที่เพียง 37mA ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานที่ใช้แบตเตอรี่

บทต่างๆ

• [00:00] บทนำและภาพรวมผลิตภัณฑ์
• [01:29] ตัวอย่างการใช้งานกับ Arduino
• [03:14] ราคาและตัวเลือกผลิตภัณฑ์บนเว็บไซต์
• [04:32] การแกะกล่องและขนาดทางกายภาพ
• [05:16] คุณสมบัติหลักและข้อกำหนดทางเทคนิค
• [08:05] ข้อกำหนดทางไฟฟ้าที่สำคัญ
• [10:34] การวิเคราะห์ส่วนประกอบและเอกสารข้อมูล
• [12:59] การทดสอบ: แรงดันไฟฟ้าขาเข้า ขาออก และแบตเตอรี่
• [14:41] การทดสอบ: การชาร์จแบตเตอรี่และการขัดจังหวะไฟฟ้า
• [18:27] การทดสอบประสิทธิภาพด้วยโหลดอิเล็กทรอนิกส์ (1A ถึง 2A)
• [21:32] การทดสอบภาพถ่ายความร้อนที่โหลด 2A
• [25:01] การวัดประสิทธิภาพโดยละเอียด (100mA ถึง 2A)
• [32:44] ฟีเจอร์ขา Low Battery Output (LBO)
• [34:55] บทสรุปและคำแนะนำสุดท้าย