Que dois-je savoir pour fonctionner avec des piles?

Quelle plage de tension peut-il accepter? Quel type de piles est approprié?

La norme USB utilise 5V, et le modèle B Pi prétend avoir besoin de 700 mA. Tiré de la FAQ de Raspberry Pi :

L'appareil doit fonctionner correctement avec 4 piles AA.

Si vous utilisiez des piles alcalines de 1,5 V, vous surchargeriez le tableau. Comme avec la plupart des ordinateurs à base de SoC, vous devez utiliser des piles NiMH, car elles fournissent une tension moyenne de 1,25V. Cela laisserait votre tableau à un 5V sûr et plus contrôlé. Le Pi va tirer la quantité correcte d’ampères dont il a besoin des piles, vous n’aurez donc pas à vous inquiéter

Voici une comparaison de différentes options peu coûteuses d’alimentation par batterie, qui permettront au Pi de répondre parfaitement à ses spécifications: Exécuter un Raspberry Pi à partir de batteries [Ce lien est actuellement mort - et la recherche dans le domaine des "batteries framboises" échoue - mais Pikamander2 suggéré le ci-dessous comme éditer qui contient soi-disant le contenu original (??). Espérons que cela puisse être considéré comme du domaine public. -> Boucles d'or]

Y compris le contenu ci-dessous:

Faire fonctionner un Raspberry Pi avec des piles

L'une des propriétés essentielles d'un robot mobile basé sur Raspberry Pi est qu'il doit fonctionner sur batterie - il n'est pas très utile d'utiliser un cordon d'alimentation.

Le problème est que le Pi prend une quantité de courant appréciable (disons 500mA, en fonction de l'activité et des périphériques connectés), et nécessite une plage de tension d'entrée assez étroite (5V +/- 0,25V, environ). Étant donné que la tension de la batterie varie énormément en fonction du niveau de charge actuel, il n’est pas judicieux d’utiliser directement une batterie.

Alors, je me suis mis à la recherche de différentes options pour convertir les tensions de batterie standard en quelque chose d’approprié pour le Pi.

Utilisation d'un régulateur linéaire

L’approche traditionnelle, lorsque j’avais commencé à bricoler l’électronique il y a environ 30 ans, consisterait à assembler suffisamment de piles pour obtenir une tension nettement supérieure à 5 V (par exemple, 4x piles AA non rechargeables pour obtenir 6 V ou 6 piles rechargeables AA pour 7,2 V), puis passez par un régulateur linéaire (par exemple, un circuit intégré de la série 7805) pour obtenir une tension continue de 5V.

Il y a 2 problèmes principaux avec cette approche.

1. Les régulateurs linéaires sont inefficaces et brûlent efficacement l'excès de tension sous forme de chaleur. Cela signifie que vous ne faites que gaspiller la vie de la batterie et que vous devez probablement également dissiper cette chaleur avec un dissipateur thermique.
2. Le Pi attire beaucoup de courant, il aurait donc besoin d’un régulateur de taille importante ainsi que d’un dissipateur thermique de grande taille.

Heureusement, il existe actuellement de bien meilleures approches, sous la forme de régulateurs à mode commuté, beaucoup plus efficaces, même à des courants élevés.

Utiliser un UBEC de modèle RC

Les modèles radiocommandés convenables, en particulier les avions, nécessitent souvent une alimentation efficace et à tension stable alimentée par une petite batterie légère. L’approche standard consiste à utiliser une batterie rechargeable reliée par un dispositif appelé UBEC (Ultimate Battery Eliminator Circuit), qui prend une tension supérieure à la sortie requise et la convertit très efficacement à la baisse. Alors qu'un régulateur linéaire alimentant 500mA en sortie à partir d'une entrée 6V consommerait 500mA (entraînant une perte de puissance de (6-5) x 0,5 = 0,5 W), un UBEC n'aura pas besoin de tirer la totalité des 500mA de la batterie d'entrée gaspille très peu d'énergie.

Étant donné que les UBEC sont couramment utilisés sur les modèles RC, vous pouvez les prendre à très bon marché et ils peuvent généralement gérer des courants assez élevés. Par exemple, j'ai trouvé un modèle 4A sur eBay pour environ 1,50 £, frais de port compris.

L'inconvénient est que vous devez fournir plus de tension d'entrée que la tension de sortie souhaitée, ce qui signifie que vous aurez peut-être besoin de beaucoup d'éléments dans la batterie. Néanmoins, c’est une option très bon marché et qui fonctionne bien.

Utiliser un convertisseur continu-continu

Si le poids est une priorité, il est important de limiter le nombre de cellules de la batterie. Heureusement, il existe un dispositif appelé convertisseur CC-CC qui fonctionne de manière très similaire à un UBEC, mais qui peut fonctionner à partir d'une tension d'entrée inférieure à la tension de sortie requise. Ce sont aussi généralement vraiment minuscules.

En cherchant de nouveau sur eBay, j'ai trouvé de très bons modèles, dont une prise USB-A femelle. Cela signifie que vous pouvez utiliser le même câble USB que vous utilisez probablement pour alimenter votre Raspberry Pi, sans aucune modification. Le prix ici était autour de £ 2.50, frais de port gratuits. La tension d'entrée est de 3 à 5 V (idéale pour 3 piles AA rechargeables) et le courant de sortie peut atteindre 1 A, ce qui devrait être suffisant.

Utilisation d'un boîtier de batterie intégré

Enfin, différentes solutions sont disponibles, qui utilisent des batteries rechargeables plus un convertisseur DC-DC, dans un boîtier dédié. Celles-ci peuvent être très agréables, car elles ne nécessitent aucun assemblage spécialisé (par exemple, la soudure) - certaines ont même des batteries déjà intégrées. L’option que j’ai choisie utilise des cellules au lithium-ion "18650" de grande capacité (par exemple, environ 10 € pour une paire d’eBay) et coûtent environ 8 £, frais de port compris. Il peut fournir jusqu'à 2,5 A, ce qui est plus que suffisant, et dispose à nouveau d'une prise USB-B intégrée pour une connexion facile, ainsi que d'une prise USB-miniA pratique pour une charge facile. Une autre fonctionnalité intéressante de ce type de boîtier est que vous pouvez y insérer de 1 à 4 cellules, en fonction de la durée de vie de la batterie dont vous avez besoin.

Un inconvénient est que ces boîtes peuvent être assez grandes. Celui que j'ai choisi a à peu près la même taille que la boîte où mon Pi est venu de Farnell.

Si vous optez pour l'option 18650, alors cela vaut la peine de magasiner avec soin. Certaines marques, notamment Ultrafire, ont une réputation médiocre en termes de qualité et ne semblent pas être à la hauteur de leurs capacités nominales. Ces types de piles sont également sujettes au feu ou à l'explosion si elles sont mal utilisées - vous devrez donc faire très attention de les entretenir, et il est bon de s'assurer que vous n'utilisez pas une marque douteuse.

Calculs de la vie de la batterie

Je n'ai pas encore vérifié de manière expérimentale la durée de vie de la batterie pour ces options, même si j'ai vérifié que mon Pi fonctionnait bien (à l'exception de l'UBEC).

Lors du calcul de la durée de vie théorique de la batterie, étant donné que vous convertissez des tensions, vous ne pouvez pas vous contenter des évaluations en milliampères-heure (mAh) imprimées sur la batterie. Il est plus simple de convertir en wattheures, ce qui correspond simplement à la tension multipliée par le chiffre en mAh. Le RasPi nécessite environ 500 mA à 5 V, ce qui correspond à 0,5 x 5 = 2,5 watts. En supposant une efficacité parfaite du convertisseur (ils ont généralement une efficacité d'au moins 90%), une pile AA de 1,5 V avec une capacité de 1000 mAh pourrait fournir 1,5 Wh - c'est-à-dire qu'elle exécutera un RasPi pendant environ 1,5 ) seul. Avec un convertisseur à mode commuté (c’est-à-dire l’une des 3 dernières options), peu importe que vous connectiez plusieurs cellules en série ou en parallèle: dans chaque cas, vous multipliez à peu près la capacité disponible par le nombre de cellules. utilisé.

Voici une comparaison côte à côte facile des options énumérées ci-dessus. J'espère que cela vous aidera à trouver une solution d'alimentation par batterie adaptée à votre projet Pi.

Surveillance du niveau de charge

Lorsque vous utilisez des batteries, il est sage d'essayer de contrôler le niveau de charge actuel afin de pouvoir estimer la durée de vie restante de la batterie. Vous pouvez le faire en observant la tension sur la batterie - elle tombera lorsque la batterie se déchargera. Outre le fait de permettre des courbes de décharge non linéaires (chaque type de cellule se comporte différemment et a une plage de tension différente), il existe deux difficultés principales lorsqu’il exécute un Pi à partir d’un convertisseur de tension.

1. La tension d'entrée sur le Pi sera toujours de 5 V stable, par conception. Vous devez donc connecter les câbles de la batterie d'entrée à votre circuit de surveillance de la charge, plutôt que de pouvoir mesurer la tension à l'entrée du Pi. Pour les boîtiers de batterie intégrés, cela nécessite de percer quelques trous dans le boîtier pour accéder à la batterie.
2. Le Pi n’a pas de convertisseur analogique-numérique intégré, vous ne pouvez donc pas mesurer directement la tension à l’aide du Pi. Vous pouvez obtenir de petites puces ADC autonomes, peu coûteuses et accessibles via les broches GPIO du Pi (par exemple, en utilisant I2C), ce qui est probablement l'option la moins chère. Personnellement, j'ai beaucoup de microcontrôleurs ATTiny85 (essentiellement un mini-Arduino), et je vais probablement utiliser l'un de ceux-ci pour mesurer la tension analogique, convertir en pourcentage l'indication restante à l'aide d'un logiciel sur le ATTiny, puis communiquer ce niveau au Pi sur I2C.

Malheureusement, vous ne pouvez pas éteindre correctement le Pi uniquement à l'aide d'un logiciel. Il existe donc un mini-projet potentiel qui consiste à fournir un commutateur verrouillable contrôlable par logiciel. Personnellement, je m'attends à utiliser simplement l'interrupteur manuel intégré dans le boîtier de la batterie. Si vous utilisez des cellules Li 18650, cela vaut la peine de choisir le type "protégé", car celles-ci sont automatiquement coupées à basse tension.

J'ai eu ce chargeur de téléphone portable USB alimenté par batterie et quelques piles au lithium 18650 . Il a fait un très bon travail et a fonctionné pendant 5,5 heures en mode veille et plus de 4 heures avec une boucle de démonstration de Quake 3. Vous pouvez lire sur ma méthodologie de test ici . Ces batteries 18650 Lithim fonctionnent très bien car leur tension est suffisamment élevée pour que 2 piles suffisent, et elles sont également rechargeables. Ils fournissent également un peu de puissance et vous permettent d’utiliser le Pi pendant de nombreuses heures, même à pleine charge. Je penserais que ces batteries seraient un bon choix pour quiconque cherche à alimenter son Raspberry Pi à partir de batteries.

Il est déconseillé de faire fonctionner le RPi avec des piles, car il a été conçu pour être alimenté par USB; L'alimentation USB est régulée et précise 5V. La plupart des ports USB peuvent fournir environ 500 mA, tandis que la plupart des chargeurs USB sont conçus pour fournir 1A. Le RPi nécessite une alimentation minimale capable de 700mA, sinon il risque de ne pas démarrer correctement.

Il serait préférable d'utiliser un chargeur de téléphone USB d'urgence alimenté par une batterie ou d'attendre un blindage LiPo, qui sera sans aucun doute développé.

http://elinux.org/R-Pi_Troubleshooting#Troublehooting_power_problems suggère que la tension doit être comprise entre 4,75 et 5,25 V, ce qui suggère que 4 batteries NiMh à 1,2 V chacune devraient être à 4,8 V, à portée. Cependant, les batteries NiMH complètement chargées peuvent atteindre 1,4 V * 4 = 5,6 V, bien au-dessus du maximum. Si vous testez vos batteries et constatez qu'elles n'atteignent que 1,3 V lorsqu'elles sont complètement chargées, elles devraient fonctionner normalement. La meilleure solution consiste probablement à utiliser un convertisseur CC-CC à commutation pour convertir vos piles 5V au maximum.

Voici ce que j'ai fait et cela semble bien fonctionner: vous aurez besoin d'un bloc-piles 8xAA avec un connecteur d'alimentation de type pile 9v. Adaptateur de voiture USB de 2 A en option - Une fiche à brancher sur l'adaptateur de voiture, sinon, démontez simplement l'adaptateur.

Souder la broche centrale de l'adaptateur de voiture au pôle positif de la batterie ou, si vous avez utilisé le câble, au fil approprié. Et souder le négatif à l'extérieur sur l'adaptateur

J'ai alors eu 8xAA 2500mAh NiMH rechargeables pour un total possible de 24wH. Cela devrait être bon pendant un moment.

Je mesure un 5.08v stable sur la prise USB de l'adaptateur. Cela dépendra de la qualité de celui que vous achetez / avez. J'ai utilisé un adaptateur Rayovac.

Les batteries s'éteindront autour de 10-11V avant l'adaptateur.

Le pi nécessite 5V sinon un peu plus. L'adaptateur adafruit est de 5.25V

http://elinux.org/RPi_5V_PSU_construction est également utile.

J'ai également mesuré le courant absorbé par la batterie alors qu'elle était de 10V à 0,54A. Le périphérique avait un concentrateur, Logitech Quickcam 9000, Netgear N150 et un adaptateur USB2Serial et le processeur était à 70-100%. Au ralenti, il était 0,38A. À la mise hors tension, il mesurait 0,14A. Avec seulement le Pi, il a ralenti à 0,24A. Sous charge à 900 MHz, il n’utilisait que 0,27A. Lorsque l'appareil est inactif, il cadence à 250 MHz. Il ne semble pas que la vitesse d'horloge fasse une grande différence ni la charge de l'unité centrale.

Donc, à 5W avec tous les appareils, je devrais avoir environ 4-5 heures, à peu près, mais 8-9 heures avec seulement le Pi et l’Ethernet.

J'utilise RPI avec un convertisseur DC-DC bon marché . Utilisé avec des piles airsoft et des piles de modèles RC (7.2V et 11.8V). Fonctionne comme un charme. On dirait que ma batterie 5000mah 11,6V peut l’alimenter pendant des jours.

Faites juste attention à le configurer avant de l'utiliser. Je le teste avec chaque nouvelle batterie avant de me connecter à Rpi.

Je vois au moins 2 points à considérer.

1. Efficacité du régulateur de puissance

Si vous utilisez des battteries, vous vous inquiétez probablement de la consommation électrique de votre Rpi. Rpi utilise un régulateur linéaire peu efficace (l'efficacité énergétique typique est d'environ 30 à 50%. Mais je ne suis pas sûr pour le régulateur Rpi lin!). Le régulateur linéaire dissipe l'énergie sous forme de chaleur pour obtenir le rail de tension souhaité, soit 3,3V. La règle générale concernant la translation de la ligne électrique, par exemple USB @ 5V -> [email protected], est la suivante: plus la tension d'entrée est élevée, plus la dissipation sur le régulateur est grande, pour les mêmes conditions de fonctionnement. D'autre part, le régulateur swithing offre une efficacité supérieure, typ. 80-85%, voire 97% ( LM2651 ). Et il est plus approprié (mais aussi plus cher!), Lorsque vous avez besoin d’une chute de tension plus importante, par exemple une batterie 12V ou 24V à 5V.

Vous pouvez trouver de nombreux tutoriels pour remplacer le régulateur d'origine RPI sur Internet.

2. Type de batterie

Vous pouvez créer votre propre réseau de batteries à l’aide de batteries LiPo pour votre projet, puis vous pouvez ajuster les dimensions, la capacité, min. spécifications de tension et de courant, etc. Vous pouvez acheter différents types de LiPoly sur les marchés électroniques fréquemment utilisés, comme eBay ou similaire. En plus de la capacité , vous devriez faire attention à max. et le courant de décharge standard (nécessaire si vous utilisez des appareils de grande puissance avec des modems UMTS le long de Raspberry), la durée de vie du cycle (en général 200-1000 pour LiPoly bon marché) et les spécifications de sécurité et de protection ( déconnexion, court-circuit, surtension, sous-tension, etc. ). J'ai utilisé des batteries LiPoly dans de nombreux projets en raison de la disponibilité et du rapport performances / prix .

Vous pouvez en savoir plus sur LiPoly sur les forums RC .

Il s’agit d’une batterie USB assez chère, mais très polyvalente, et vous y trouverez plusieurs utilisations, à part la sauvegarde de la batterie de votre pi.

http://www.adafruit.com/products/962

Ceci est probablement faux, mais avez-vous essayé d’obtenir 2 piles, puis de couper le fil puis de le relier à 4 piles?