Модуль ИБП UPS HAT (C) Waveshare для Raspberry Pi Zero

Обратите внимание! Модуль Raspberry Pi Zero и модуль 1.44inch LCD Module HAT не входят в комплектацию.

Технические характеристики

• Модель: RPi UPS HAT (C) Waveshare
• Совместимость: серия Raspberry Pi Zero с установленным игольчатым разъёмом
• Тип устройства: источник бесперебойного питания
• Батарея резервного питания: Li-Pol 803040 3.7V 1000мАч
• Входное напряжение и ток заряда: 5В DC / до 2A
• Выходное напряжение и ток разряда: 5.3В / 1A (макс.2А)
• Чип мониторинга напряжения и тока: INA219 TI, I2C/IIC
• Встроенная защита: от перезаряда, переразряда, перегрузки по току, короткого замыкания и переполюсовки
• Интегрированный 5-вольтовый регулятор: TPS61008
• Контроллер заряда/разряда батареи: ETA6003
• Контроллер защиты батареи: S8261
• Разъёмы
  • USB Micro B: для заряда батареи
  • Pogo контакты: для питания Raspberry Pi
• Индикация: статус заряда батареи
• Управление: переключатель питания OFF/ON
• Монтажные отверстия: 4хØ3мм
• Размеры
  • платы UPS HAT: 65 х 30 х 11мм
  • упаковки: 80 х 72 х 30мм
• Вес изделия
  
  • нетто (модуль с батареей): 31г
  • брутто: 52г

Комплектация

• Модуль UPS HAT (С) Waveshare - 1шт
• Батарея аккумуляторная литиевая Li-Pol 803040 1000mAh - 1 шт
• Набор стоек и крепежа - 1компл

Вопрос надёжной сохранности цифровой информации в условиях вероятного возникновения перебоев энергоснабжения часто занимает не последнее место при разработке электронного приложения. Тема организации стабильного питания исключительно важна для большого круга приложений, которые занимаются непрерывной обработкой потоков информации в реальном времени. Например, это могут быть системы круглосуточного мониторинга за датчиками, умные автомобильные парковки или вендинговое оборудование, и др. Ключевой причиной неустойчивой работы подобных приложений являются недопустимые просадки или полное отключение напряжения питания из-за перегрузок, обрывов или короткого замыкания в линиях электропередач. Источник бесперебойного питания (англ. UPS - Uninterruptible Power Supply) имеет индивидуальную перезаряжаемую батарею резервного напряжения и позволяет на протяжении некоторого отрезка времени целиком компенсировать перечисленные проблемы с напряжением во внешней сети. Переключение между линиями внешнего питания и резервной батареей в ИБП осуществляется незаметно для потребителя, без глубокого падения напряжения.

Модуль UPS HAT (C) Waveshare идеально подходит для реализации сценариев бесперебойного питания различных приложений, создающихся на микрокомпьютерах серии Raspberry Pi Zero с интегрированным 40-контактным разъёмом выводов общего назначения (GPIO). Плата ИБП с аккумулятором поддерживает и некоторые другие модели конкурирующих платформ: Banana Pi Zero, Orange Pi Zero, Rock Pi Zero и т.д. Схема модуля компактного бесперебойника UPS HAT (C) Waveshare выделяется среди прочих аналогичных решений продвинутым комплексом защиты резервной батареи от перезаряда, от переразряда, от перегрузки по току, от короткого замыкания и переполюсовки, в полном объёме обеспечивающие максимальную безопасность в процессе эксплуатации. Благодаря наличию многоуровневой защиты, значительно продлевается срок службы резервной литиевой батареи Li-Pol 803040.

Дизайн и интерфейсы платы ИБП UPS HAT (С) Waveshare

Модуль ИБП с многократно перезаряжаемой литиевой аккумуляторной батареей Li-Pol 803040 выполнен в размерах, эквивалентных размерам платы мини-ПК Raspberry Pi Zero. Он крепится шестигранными латунными стойками к нижней стороне модуля мини-ПК RPi Zero, свободной от радиодеталей. Шесть подпружиненных контактов Pogo соединяют ИБП с 40-контактным разъёмом RPi GPIO. Кроме напряжения питания 5 вольт, Pogo-контакты обеспечивают обмен данными по последовательной шине I2C/IIC между платами UPS и RPi. Ручное управление модулем ИБП обозначено двухпозиционным ползунковым переключателем OFF/ON для включения или отключения электрической схемы UPS HAT (C) Waveshare.

Восполнение энергии резервной батареи осуществляется от любого внешнего адаптера или блока питания с рекомендованными выходными характеристиками 5В/2А постоянного тока DC, подключенного через разъём MicroUSB Type-B. Бесперебойник выдаёт заряд стабилизированного напряжения 5.3 вольт через подпружиненные Pogo-контакты 5V+GND. Портов для питания внешних устройств у модуля не предусмотрено по причине невысокой ёмкости резервной батареи 1000мА. Максимальный ток разряда аккумулятора, с учётом потребления платой Raspberry Pi Zero, не должен превышать 2000мА (2С или максимальный ток разряда, указанный производителем батареи). Сеанс автономной работы модуля UPS HAT (С) при отключенном внешнем источнике питания определяется следующими показателями: остаточный уровень заряда в резервной батареи и расход энергии модулем Raspberyy Pi Zero.

Расположение компонентов на плате ИБП

1. Контроллер заряда литиевой батареи
2. Повышающий преобразователь-стабилизатор 5В
3. Мониторинг напряжения и тока
4. Защита батареи от перезаряда/переразряда и перегрузки по току
5. Вспомогательные элементы системы защиты батареи
6. Pogo-контакты питания и шины I2C/IIC
7. Порт MicroUSB входного напряжения +5В заряда батареи
8. Порт подключения литиевой батареи Li-Pol 803040
9. Переключатель OFF/ON управления рабочим напряжением
10. Индикатор состояния батареи. Мигает в процессе заряда или выключен, если зарядка окончена

Защита от обратной полярности батареи

Двухконтактный разъём XH2.5, установленный на плате ИБП и на соединительных проводах штатного аккумулятора Li-Pol 803040 1000мА, имеет специализированную форму, полностью исключающую возможность ошибочного подключения положительного и отрицательного полюсов источника резервного напряжения.

Физические размеры, мм

Программное обеспечение

1. Исходники и примеры на Python для UPS HAT (C) Waveshare (7z-архив)

Документация

1. Руководство пользователя UPS HAT (C) Waveshare (web-версия)
2. Электрическая принципиальная схема UPS HAT (C) Waveshare (PDF)
3. Спецификация INA219 TI датчика напряжения и тока (англ., PDF)