玩出创意,树莓派的超级外挂:LiFePO4wered UPS评测体验
发布时间:2019-09-25
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玩出创意,树莓派的超级外挂:LiFePO4wered UPS评测体验
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LiFePO4wered / Pi +?是用于Raspberry Pi的高性能电池电源系统。它可以使用电池为Raspberry Pi供电长达9个小时(取决于已安装的电池大小,Raspberry Pi型号,连接的外围设备和系统负载),并且也支持插入电源。

很多人都忽视电源,毕竟它通用到让人容易忽视,打个比方,我们在许多项目中都是事后才想到的。但是,没有它,什么都行不通。你是否注意到有多少项目隐藏了电源?大多数项目的某处都有电缆走线。即使是所谓的自主机器人,其脐带通常也超出框架的范围。人们对处理器,无线电,伺服器等感兴趣,但对他们创作所需的电源却从未感到兴奋。使用LiFePO4wered / Pi +,这个超级UPS外挂,这就完全没问题–你可以专注于其余的出色项目,因为你拥有可靠,清洁,电池供电的电源,可以使所有工作保持OK。

功能与规格

  • 两种电池尺寸选择:
    • 18650尺寸:1500 mAh 3.2 V LiFePO4电池
    • 14500尺寸:600 mAh,3.2 V LiFePO4电池
  • 高持续负载电流,无论是电池还是外接电源
    • 18650尺寸:最大2 A连续负载电流
    • 14500尺寸:最大0.75 A连续负载电流
  • 智能充电控制器:
    • 过充电保护:允许设备持续插电并提供UPS功能。
    • 自动调节充电电流:与大功率充电器一起使用时,充电电流高达1.5 A,但会根据需要自动减小电流,以免低功率电源过载。
    • 可自定义的最大功率点(MPP)电压:直接从适当尺寸的太阳能电池板供电时,可获得最大效率。
  • 智能电源管理器:
    • I2C通讯:与Raspberry Pi的双向通讯可实现轻松配置,监视和彻底关闭。
    • 电源管理器和守护程序:协同工作以确保干净关闭并提供过放电保护,从而实现长寿命和高可靠性。
    • 连续监控:连续测量输入电压,电池电压,输出电压和负载电流,并根据用户可编程的阈值进行检查,以进行启动,关闭和硬断电。
    • 开/关按钮:即使在无头设置中,也提供方便的启动/关闭触发功能,并具有按住功能以防止意外激活(可以添加外部按钮)。
    • 绿色PWR LED:指示Raspberry Pi的电源状态,向用户提供反馈(可以添加外部电源LED)。
    • 红色CHRG LED:指示从外部输入汲取的功率,是为电池充电还是为负载供电(可以添加外部充电LED)。
    • 唤醒定时器:允许Raspberry Pi在大多数时间关闭并根据低占空比应用的需要唤醒。
    • 实时时钟:跟踪Raspberry Pi关闭时的时间,并在启动时恢复系统时间,并具有在绝对时间唤醒的能力。
    • 自动启动:只要有足够的电池电量或有外部输入电源,就可以通过运行Raspberry Pi来最大化正常运行时间。
    • 自动关闭:断开输入电源后,可以立即或在一段可编程的时间后自动关闭Raspberry Pi。
    • 应用程序看门狗:如果用户应用程序在可配置的时间内未能为计时器提供服务,则可以通过闪烁PWR LED来警告用户或触发关机/重启。
  • 开源主机端工具(请参阅GitHub repo):
    • LiFePO4wered守护程序:负责关闭和RTC管理。
    • 命令行工具:允许简单配置和访问所有功能。
    • 共享库,语言绑定:?C / C ++,Python和Node.js绑定允许集成到用户程序中。
  • 紧凑的外形尺寸
    • 18650尺寸:52毫米x 75毫米
    • 14500尺寸:47毫米x 65毫米

两个电池规格选项

LiFePO4wered / Pi +有两种电池尺寸可供选择,分别为18650(更大)和14500(较小)。大型版本是1500 mAh 3.2 V LiFePO4电池,可支持高达2A的连续负载电流。小型版本是600 mAh,3.2 V LiFePO4电池,可支持高达0.75 Amps的连续负载电流。可以修改两个板以使用更大的LiFePO4电池。

可堆叠接口

LiFePO4wered / Pi +使用插头和安装套件连接到主板(请参见下文)。默认情况下,标头是不可堆叠的,这意味着一旦连接了LiFePO4wered / Pi +,你将无法添加其他板。但是,有一个可堆叠接头的选项,它确实允许连接其他板并为其供电。

扩展工具

每个LiFePO4wered / Pi +都将带有安装套件,以将LiFePO4wered / Pi +机械固定到Raspberry Pi。安装套件包括两个螺栓,两个螺母和两个垫片。

兼容性

配备18650电池的LiFePO4wered / Pi +与所有现代的正品Raspberry Pi产品兼容(A +,B +,2、3、3 B +,Zero和Zero W)。具有14500尺寸电池的版本与所有这些电池兼容,但Pi 3 Model B +除外。如果你使用额外的电线或从板上移除RCA连接器,则LiFePO4wered / Pi +可以与原始的Raspberry Pi Model A和B板一起使用。此外,我们已经确认LiFePO4wered / Pi +与以下非Raspberry Pi单板计算机兼容:Odroid C2,Nano Pi S2,Allwinner H3和ASUS Tinker Board。LiFePO4wered / Pi +设计用于具有Raspberry Pi兼容GPIO占用空间的大多数单板计算机。大功率板只能与18650电池一起使用,可能需要修改散热器或使用额外的插头来隔开。

扩展和修改

LiFePO4wered / Pi +在设计时考虑了可破解性。有方便的连接点,可轻松扩展和修改其功能。一些例子:

  • 添加一个安装在机箱上的开/关按钮。
  • 添加一个安装在外壳上的LED以指示充电状态。
  • 添加一个安装在外壳上的LED以指示电源状态。
  • 添加一个电阻器以调整与太阳能电池板一起使用的最大功率点(MPP)。
  • 将外部负载(例如机箱风扇)连接到5 V或电池电压。
  • 取出电池或沿穿孔折断整个电池盒,并与更大的LiFePO4电池一起使用。

比较

嵌入式计算电池电源系统的市场和技术刚刚获得一定的关注,并且仍然不确定,但是仍然可以以有意义的方式进行简单的比较。

例如,UPS PIco?看起来像一个强大的竞争对手,声称可以支持3 A输出,但它仅配备450 mAh电池,可能无法单独维持3A。那么,基于组件额定值的3 A输出规范是否仅在具有外部电源时才有效,或者完全相同?LiFePO4wered / Pi +使用额定输出为8 A的升压转换器,但根据实际测试,我们将其列为2 A UPS,该测试必须考虑PCB的热特性。还有一个事实,那就是UPS PIco使用锂聚合物电池,这对于UPS来说本质上是一个差的选择,因为在持续保持充满电的情况下,它们会迅速退化。

另一个示例是Geekworm的Raspi UPS HAT,它使用额定电流为3 A的组件,并声称是2 A UPS。但是,当我测试Raspi UPS HAT时,它始终会在1.5 A以上关闭并发烫。甲第三方分析?证实了这一点,认为“的Geekworm UPS HAT板,如,是不适合作为被用作一种无监督器具的树莓裨的UPS解决方案”。

磷酸铁锂

与其他电池化学方法不同,磷酸铁锂(LiFePO4)电池非常适合用于不间断电源(UPS),因为它们具有:

  • 强大:提供高连续负载电流
  • 持久:数千次充电循环,而不是数百次
  • 安全:不要着火或爆炸
  • 稳定:大部分放电期间为3.2-3.3 V
  • 耐用:自放电率低,无记忆效应,长时间充电不会降低性能
  • 环保:无重金属,符合RoHS规定,可重复使用数千次
  • 适应性强:可在低温(最低-20°C)和高温(最高60°C)的环境中运行

如果LiFePO4电池是如此之大,你为什么没有听说它们,为什么它们没有得到更广泛的使用?原因如下:

你从未听说过的LiFePO4的原因1:含糊不清的标签

LiFePO4是几种锂离子电池中的一种,每种锂离子电池具有完全不同的特性。LiFePO4实际上是通用的,但你可能不知道,因为它们经常被简单地标榜为“锂离子”。例如,LiFePO4电池在电动工具中使用很多(这是18 V工具通常比20 V工具),小型车辆(例如高尔夫球车),以及作为汽车12 V电池铅酸的替代品。太阳能存储是另一个新兴应用。

原因2:你从未听说过LiFePO4:初始容量为王

对于许多人来说,电池的唯一重要指标是容量,它并不是使LiFePO4看起来不错的指标,至少起初不是。例如,LiFePO4 18650的容量为1500 mAh。相同大小的NCA最初可能具有3000 mAh的容量。但是,NCA在其使用期限内将逐渐失去容量。经过几百次循环后,它将具有与LiFePO4相同的容量。再过几百次循环后,直接没法使用了。相比之下,经过2000次循环后,LiFePO4 18650的容量仍约为1200 mAh。

尽管如此,消费电子行业并不关心寿命或可靠性,而只关心初始容量。在规格表中列出高容量吸引了客户,而到了几百个充电周期之后,这些客户感到失望的时候,销售已经结束了。对初始容量的看重可能是当今消费者心态不可或缺的一部分,但制造商也有动力将其保持这种状态-一种经久不衰的电池,可导致更多的销售。

这种想法的结果是,高容量的电池是唯一批量生产的电池。这样做的另一个结果是,发生了无休止的关于气垫板着火的故事,?三星的爆炸式电池,?苹果的“ batterygate”?(在我看来,从技术角度来看,苹果实际上通过减少旧电池的峰值负载做了正确的事情)。

相反,LiFePO4wered / Pi +专注于需要持续发展的嵌入式市场。通过使用LiFePO4,我在安全性,可靠性和寿命方面进行了初始容量的妥协。

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