Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
AdexAdex
Proszę, dodaj wyjątek dla www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

[Rozwiązano] UPS/zasilacz buforowy awaryjny 5V

15 Paź 2015 16:38 7470 36
  • Poziom 33  
    Witam,

    Siedzę już od długiego czasu nad problemem awaryjnego zasilania mini komputerka Raspberry Pi B+
    Jestem amatorem w elektronice i dużo "pomagam" sobie poprzez Google.

    Może najpierw schemat jak ja to widzę:
    UPS/zasilacz buforowy awaryjny 5V
    Jak to ma działać?
    1. gdy jest w domu napięcie ~230V to:
    -zasilacz DC 12V 3A ma zasilać Raspberry poprzez przetwornicę na LM2596 (na wyjściu ustawione 5V)
    -ładowanie (gdy jest taka potrzeba) dwóch ogniw 18650 połączonych szeregowo
    2. gdy nie ma w domu napięcia ~230V to:
    -wszystko przechodzi na zasilanie z akumulatora
    -przekaźnik K1 przestaje być zasilany i tym sposobem podaje stan niski na GPIO
    -raspberry gdy wykryje stan niski na GPIO to odczekuje 15 min i zamyka system
    -gdy system jest już zamknięty to brak zasilania na USB i wyłącza się przekaźnik K2
    -gdy przekaźnik nie podaje żadnego napięcia to nie działa raspbery i wszystkie dodatki przy nim
    3. gdy do domu "wraca" napięcie" ~230V to:
    -K1 załącza się-stan wysoki dla GPIO
    -K2 załącza się i tym sposobem raspbery uruchamia się
    -zaczynają się ładować akumulatory

    Sprawdziłem jak to będzie działać na tych akumulatorach i jak dla mnie jest lepiej niż dobrze :)
    Naładowałem je do 4,2V, połączyłem szeregowo i podłączyłem raspberry poprzez przetwornicę. Dokładnie po 3 godzinach działania komputerka wraz z LCD 2x16, modemem GSM, konwerterem USB-RS485, RTC, 5xDS18B20, BMP180, DHT11 napięcie z 8,4V spadło do 6,7V

    Brakuje mi wiedzy jak i fachowego nazewnictwa za co przepraszam.
    Może znajdzie się dobra dusza, która "rzuci okiem" na schemat i podpowie co jest OK, a co kompletnie do tyłka.
    Z góry dziękuje za pomoc.
  • AdexAdex
  • Pomocny post
    Poziom 34  
    Mam jakiś firmowy rodzaj UPSa, ale na sześciowoltowy akumulator. Nie mam schematu, ale gdybyś był zainteresowany mogę porobić zdjęcia, może skorzystasz z innego rozwiązania.
  • AdexAdex
  • Poziom 33  
    W sumie to nie ma być taki typowy UPS. Ogólnie chodzi o to, że to tak naprawdę ma służyć tylko do tego aby gdy braknie mi prądu w domu to Raspberry powiadomi mnie o tym fakcie SMS-em i bezpiecznie wyłączy system.
    Zależy mi również na tym, aby było to dość małe. Dwa ogniwa 18650 są dużo mniejsze niż akumulator żelowy.

    A co sądzisz o mojej wizji?
  • Pomocny post
    Poziom 40  
    Rozważałeś może kontrolę ogniw li-ion za pomocą popularnych TP4056?
    Nie są drogie, za to potrafią zminimalizować skomplikowanie budowanych układów.
    Czy K2 jest na 5V?
  • Poziom 33  
    LA72 napisał:
    Rozważałeś może kontrolę ogniw li-ion za pomocą popularnych TP4056?

    Nie wiedziałem, że jest coś takiego. Prawdę mówiąc to jest mój pierwszy raz z taką ładowarką. Wcześniej bawiłem się troszkę akumulatorem 18650, ale pojedynczym. Tu jest problem, że potrzebuję dwóch ogniw połączonych szeregowo i z tego co się naczytałem to musi być balanser.
    LA72 napisał:
    Nie są drogie, za to potrafią zminimalizować skomplikowanie budowanych układów.

    Rzeczywiście, kosztuje to grosze. Muszę się coś więcej dowiedzieć na ich temat ;)
    LA72 napisał:
    Czy K2 jest na 5V?

    K1 i K2 są to przekaźniki 12V, ale chyba K1 zmienię na PC817
    UPS/zasilacz buforowy awaryjny 5V
  • Pomocny post
    Użytkownik usunął konto  
  • Poziom 33  
    braunsbergboy7 napisał:
    Gdybyś chciał zastosować TP4056 musiałbyś mieć dwa niezależne źródła zasilania po jednym na celę.

    Czyli u mnie ten pomysł odpada jak dobrze rozumiem.
    braunsbergboy7 napisał:
    Ogniwa które zastosowałeś mogą być ładowane w taki sposób jak to sugeruje schemat w pierwszym poście jednak ich żywotność będzie mocno ograniczona.

    Tu mnie troszkę podbudowałeś, że coś z tego będzie :)

    W sumie niepokoi mnie kilka rzeczy:
    1. Główny zasilacz to 12V DC i teraz czy dobrze rozumiem, że gdy jest napięcie 230V to:
    -Raspberry pobiera prąd z głównego zasilacza poprzez przetwornicę DC-DC, a nie pobiera w ogóle prądu z akumulatorów ani z zasilacza LM317.
    -równolegle jest zasilanie dla Raspberry i (jeżeli jest taka potrzeba) to ładują się akumulatory
    2. balanser i GND-tu może pokażę kawałek schematu:
    UPS/zasilacz buforowy awaryjny 5V
    a) minus pierwszego akumulatora, balanser i ładowarka są połączone wszystko w jednym punkcie i wszystko do GND
    b) rezystor R11 z jednej strony połączony do wyjścia ładowarki na akumulator (punkt a), a z drugiej do GND-tu chyba coś mi nie wyszło

    braunsbergboy7 napisał:
    Weź pod uwagę że cele ulegną uszkodzeniu gdy ich napięcie spadnie poniżej 2.5V.

    Mam tego świadomość.
    Pisałem w pierwszym poście, że robiłem test i wyszło mi, że napięcie akumulatorów po 3 godzinach działania wszystkiego napięcie spadło do 6,7V z 8,4V. Ja potrzebuję około 15 min działania na akumulatorach. Akumulatory nie są pierwszej młodości bo są wyciągnięte z bardzo starego laptopa który na baterii już nawet nie odpalał.
    Jeżeli mój pomysł się sprawdzi to kupię nowe akumulatory.
    braunsbergboy7 napisał:
    Ogólnie LiMn2O4 bez układów zabezpieczających to nienajlepszy pomysł.

    Układy zabezpieczające to jakie?
  • Pomocny post
    Poziom 23  
    Poszukaj na Aledrogo modułów
    1. Ładowarka Li-Ion TP4056 1A Micro z zabezpieczeniem
    Naładujesz tym jedno ogniwo Li-On więc już będzie oszczędność miejsca i pięniędzy a do tego...
    2. Moduł przetwornicy step-up na przykład na SX1308 lub XL6009
    i masz za 20zł mniejsze (czy lepsze nie wiem) ale tańsze na pewno.
  • Poziom 33  
    @akajarz czyli mówisz, że lepszym rozwiązaniem będzie dać sobie spokój z tym co tworze i kupić gotowe moduły, a całość zasilić z jednego ogniwa 18650?
  • Poziom 23  
    Nie powiedziałem, że będzie to lepszym rozwiązaniem niemniej jednak jest taka możliwość, przynajmniej teoretyczna. Tańsze będzie na pewno.
    Trzeba dobrać tylko odpowiednie moduły pod kątem wydajności prądowej.
  • Poziom 33  
    Tak sobie oglądam przetworniczki na układach które mi podałeś i tak:
    Code:

    Przetwornica napięcia DC-DC SX1308

    Zasilanie wejściowe 2-24V
    Napięcie wyjściowe: 2-28V
    Max prąd wyjściowy: 2A

    Code:

    Przetwornica napięcia DC-DC XL6009

    Napięcie wejściowe: 3-34V
    Napięcie wyjściowe: 4-35V
    Max prąd wyjściowy: 2,5A

    Czyli jedna i druga jak najbardziej OK, prądu malinie nie braknie ;)
    Żeby zwiększyć pojemność mogę połączyć dwa ogniwa 18650 równolegle-prawda?

    Jaką ładowarkę do tego wybrać?

    Czy takie połączenie będzie OK?
    UPS/zasilacz buforowy awaryjny 5V
  • Pomocny post
    Poziom 23  
    Można to zrobić prościej. Skoro już używasz diod do separacji źródeł zasilania to po co jakiś przekaźnik??
    Transoptor może zostać do wykrywania napięcia z zasilacza na gpio.
    Ładowarka TP4056 LI-ION 5V 1A z zabezpieczeniem cena w granicach 6zł.
    Na wyjściu przetwornicy step-up ustaw napięcie minimalnie _niższe_ niż z obciążoego zasilacza, tak żeby przy pracy z sieci prąd do malinki szedł z zasilacza a nie przetwornicy.
    Zasilacz powinien zapewnić zasilanie dla malinki i ładowanie akumulatorków.
    Żeby wyrobić się w zasilaczu 2,5A możesz zmniejszyć prąd ładowania zmieniając rezystor, zerknij do noty aplikacyjnej układu TP4056.
    A z innej beczki to sprawdzałeś czy przy 4,5V (0,5V spadek na diodzie) malinka ruszy?
  • Poziom 33  
    akajarz napisał:
    Można to zrobić prościej. Skoro już używasz diod do separacji źródeł zasilania to po co jakiś przekaźnik??

    Przekaźnik ma służyć do tego, że jak braknie napięcia ~230V w domu, malina ma odczekać 15 min (w między czasie wykonać zadane rzeczy) i zamknąć system. Malinę zasilam poprzez GPIO i nie wszystkie urządzenia do niej podłączone się wyłączają. Przekaźnik po tych 15 min od zaniku napięcia ma całkowicie odciąć zasilanie dla maliny i innych urządzeń.
    akajarz napisał:
    A z innej beczki to sprawdzałeś czy przy 4,5V (0,5V spadek na diodzie) malinka ruszy?

    Nie sprawdzałem, ale masz rację nie jest to dobry pomysł. Zapomniałem o spadku napięcia za diodą. Zamiast diod wystarczy, że zrobię:
    akajarz napisał:
    Na wyjściu przetwornicy step-up ustaw napięcie minimalnie _niższe_ niż z obciążoego zasilacza, tak żeby przy pracy z sieci prąd do malinki szedł z zasilacza a nie przetwornicy.

    prawda? :)
    akajarz napisał:
    Zasilacz powinien zapewnić zasilanie dla malinki i ładowanie akumulatorków.

    Z zasilaczem nie będzie problemu.
    akajarz napisał:
    Żeby wyrobić się w zasilaczu 2,5A możesz zmniejszyć prąd ładowania zmieniając rezystor, zerknij do noty aplikacyjnej układu TP4056.

    Zmniejszając prąd ładowania akumulatorów chyba zrobi dobrze też akumulatorom, a przy okazji odciąży zasilacz.

    Przy TP4056 widzę, że zbyt dużo pracy nie ma-jeden rezystor ;)
    Code:

    możliwość programowania prądu ładowania ( przez zmianę rezystora PROG )
    RPROG (k)   IBAT (mA)
    30    50
    20    70
    10    130
    5      250
    4      300
    3      400
    2      580
    1,66 690
    1,5   780
    1,33 900
    1,2   1000


    UPS/zasilacz buforowy awaryjny 5V
  • Poziom 23  
    piterek-23 napisał:
    ie sprawdzałem, ale masz rację nie jest to dobry pomysł. Zapomniałem o spadku napięcia za diodą. Zamiast diod wystarczy, że zrobię:

    Bez diod oszczędniej, mniej strat ale trzeba to empirycznie sprawdzić, żeby się nie okazało że napięcie się cofa do zasilacza i coś tam grzeje..
    Gdyby tak się działo to diody zostawić ale na zasilaczu ustawić 5,5V a na przetwornicy 5,4V

    Dodano po 24 [minuty]:

    Tylko ładowarkę kupuj z zabezpieczeniem, chyba że masz je w ogniwa wbudowane.
  • Poziom 33  
    akajarz napisał:
    Bez diod oszczędniej, mniej strat ale trzeba to empirycznie sprawdzić, żeby się nie okazało że napięcie się cofa do zasilacza i coś tam grzeje..
    Gdyby tak się działo to diody zostawić ale na zasilaczu ustawić 5,5V a na przetwornicy 5,4V

    To może jednak wyrzucić zasilacz 5V, a dać 12V + przetwornica o której mówiłem wcześniej?
    Ta przetwornica DC-DC pozwala dość dokładnie ustawić napięcie wyjściowe. Używam już kilku takich i zero (odpukać w niemalowane) problemu.
    UPS/zasilacz buforowy awaryjny 5V

    Moje zasilacze niestety nie są regulowane :(
    Ogólnie widzę to tak:

    UPS/zasilacz buforowy awaryjny 5V

    akajarz napisał:
    Tylko ładowarkę kupuj z zabezpieczeniem, chyba że masz je w ogniwa wbudowane.

    Takiego cudaka mam na myśli:
    UPS/zasilacz buforowy awaryjny 5V
    Wszystkie te moduły są opisane:
    Code:

    Moduł ładowarka akumulatorów Li-ion 1A TP4056

    Miniaturowy moduł ładowarki ogniw litowo-jonowych oparty na układzie
    TP4056 pozwala na szybkie ładowanie dowolnego akumulatora li-ion.

    Źródłem zasilania jest port miniUSB bądź bezpośrednie podłączenie
    do pinów wejściowych układu. Ładowarka umożliwia także kontrolowanie
    temperatury ogniw, które są wyposażone w czujnik temperatury.

    Ładowarkę można wbudować w robota bądź dowolne urządzenie dzięki
    czemu nie trzeba już dłużej wyciągać ogniwa aby je naładować.

    Parametry techniczne:

    Zasilanie 4.5V - 5.5V (z gniazda USB)
    Max prąd ładowania 1A
    Napięcie naładowania 4.2V +/- 1.5%
    Sygnalizacja ładowania LED czerwony
    Sygnalizacja naładowania LED niebieski
    Wymiary 19x25x5mm

    Jakieś te moduły mega tanie są ;)
  • Pomocny post
    Poziom 23  
    Możesz zrobić i z 12V z dwoma przetwornicami, drogie nie są. Jeżeli się będą jakieś cuda działy to daj diody i ustaw odpowiednio napięcia uwzględniając spadek napięcia na diodach.

    piterek-23 napisał:
    Takiego cudaka mam na myśli:

    Taki cudak jakiego masz na myśli nie ma zabezpieczenia baterii przed nadmiernym rozładowaniem.
    Ten poniżej to ma
    UPS/zasilacz buforowy awaryjny 5V
  • Pomocny post
    Poziom 40  
    Kiedyś, podczas poszukiwania materiałów nt. TP4056 natrafiłem na stronę z wątkiem do prac nad ciekawym projektem ładowarki.
  • Poziom 33  
    Dzięki @LA72 za linka ;)

    Panowie, tak się jeszcze zastanawiam...
    Od samego początku obrałem sobie jeden cel i cały czas się tego trzymam. Od początku kombinuje tylko w jednym kierunku czyli ładowanie akumulatorów i zasilanie maliny równolegle.
    Nie wiem czy to się uda, ale czy można to zrobić w taki sposób?
    UPS/zasilacz buforowy awaryjny 5V
  • Pomocny post
    Użytkownik usunął konto  
  • Poziom 33  
    braunsbergboy7 napisał:
    XL6009 nie ruszy z jednego ogniwa. Za niskie napięcie.

    A jaką przetwornicę proponujesz? Jest coś niedużego, niedrogiego i ogólnie dostępnego?

    Czy po zastosowaniu odpowiedniej przetwornicy step-up mój pomysł z postu #19 uda się?
  • Poziom 23  
    piterek-23 napisał:
    Czy po zastosowaniu odpowiedniej przetwornicy step-up mój pomysł z postu #19 uda się?

    Nie uda się bo TP4056 ma za małą wydajność prądową. Musiałbyś mieć ładowarkę z prądem powiedzmy 3A żeby to zadziałało bo ładowarka musi wystarczyć na zasilenie malinki i ładowanie aku.
  • Poziom 33  
    Czyli jednak pozostać przy pierwotnym pomyśle? Zasilanie maliny i równoległe (jeżeli jest taka potrzeba) ładowanie aku?
  • Poziom 33  
    Po większych przemyśleniach wyszło mi coś takiego :)
    UPS/zasilacz buforowy awaryjny 5V

    Nie wiem tylko jaką przetwornicę STEP-UP wybrać.
    Dołożyłem uC który będzie miał za zadanie robić pomiary napięcia akumulatora i pobór prądu przez malinę, a wyniki wyśle poprzez UART do maliny (później jakiś wykres itp.) Gdy napięcie aku spadnie poniżej ustalonego to będzie stan wysoki na na uC, a gdy malina wykryje stan wysoki na GPIO to zamknie system.
    Czyli zmieniłem koncepcje z krótkiego podtrzymania maliny i zamknięcie systemu na maksymalne (bezpieczne) wykorzystanie akumulatora i zamknięcie systemu.

    Co o tym sądzicie? Będzie OK?
  • Poziom 12  
    A czy ktoś testował przetwornice SX1308 czy ruszy z jednego ogniwa?
  • Poziom 33  
    Ja własnie zamówiłem SX1308 i będę testował bo nigdzie nie mogę znaleźć informacji czy ta przetwornica da sobie radę z pojedynczym ogniwem.
  • Poziom 12  
    To napisz jak poszły testy. Też chcę wykonać podtrzymanie zasilania do raspberry i kombinuję z różnymi rozwiązaniami nisko budżetowymi.
  • Pomocny post
    Poziom 12  
    Poczyniłem pewne badania i zbudowałem taki układ:

    UPS/zasilacz buforowy awaryjny 5V

    Testy pokazują że spełnia swoje zadanie.
  • Poziom 33  
    Dzięki za podzielenie się testami ;)
    Ja cały czas czekam na listonosza z "zabawkami"

    1. Jakiej masz pojemności ogniwo (na obrazku widzę, że jest 18650 i jest jedno)
    2. Ile wytrzymała na aku?
    2. Czy diody 1N5822 są konieczne?