RPi UPS-HAT-E Waveshare Источник бесперебойного питания 5В 6А

Технические характеристики

• Модель: RPi UPS HAT (E) Waveshare
• Совместимость: Raspberry Pi 3 / 3+ / 4 / 5 и др.
• Тип устройства: источник бесперебойного питания
• Батарея резервной энергии: 4х 5000мАч 21700 Li-ion (4S)
• Входное напряжение/заряд: источник быстрой зарядки 5В / 9В / 12А / 15А / 20А, макс.мощность 40Вт (PD2.0 / 3.0 и др.)
• Выходное напряжение и ток разряда: 5В / 6A (макс.10А через Type-C и Pogo)
• Выходная мощность, макс.: 30Вт*ч
• Итерфейс коммуникации: I2C/IIC
• Встроенная защита: от перезаряда, переразряда, перегрузки по току, короткого замыкания и переполюсовки
• Разъёмы
  • USB Type-C: для заряда батареи
  • USB Type-A: для питания периферии
  • Pogo контакты: для питания Raspberry Pi
• Индикация: обратная полярность батареи, активный протокол быстрой зарядки
• Управление: переключатель питания OFF/ON
• Монтажные отверстия: 4 х Ø3мм
• Размеры
  • платы UPS HAT: 88 х 56 х 57мм
  • упаковки: 225 х 140 х 58мм
• Вес изделия
  
  • нетто (модуль без батареи): 83г
  • брутто: 485г

Комплектация

• Модуль UPS HAT (E) Waveshare - 1шт
• Батарея аккумуляторная литиевая 21700 Li-ion 5000мАч - 4 шт
• Акриловое стекло-основа - 1шт
• Набор стоек и винтов/гаек - 1компл

Организация стабильного питания исключительно важна для большого числа приложений, занимающихся непрерывной обработкой потоков информации в реальном времени. Например, это могут быть системы круглосуточного мониторинга за различного рода датчиками, умные автомобильные парковки, сервисное или вендинговое оборудование, и так далее. Доступность таких приложений, а также целостность и сохранность цифровой информации, с которой работают приложения, зависят от нескольких значимых факторов, среди которых бесперебойное энергоснабжение выходит на первое место. Главной причиной неустойчивой работы подобных приложений являются глубокие просадки или полное отключение напряжения питания из-за перегрузок, обрывов или короткого замыкания в линиях электропередач. Устройства бесперебойного питания ИБП (англ. UPS - Uninterruptible Power Supply) имеют индивидуальную перезаряжаемую батарею резервного напряжения и позволяют на протяжении некоторого отрезка времени целиком компенсировать перечисленные проблемы энергоснабжения. ИБП переключают линии внешнего питания на резервную батарею незаметно для потребителя, исключают его перезагрузку или пояление помех.

Модуль UPS HAT (E) Waveshare идеально подходит для реализации сценариев бесперебойного питания различных приложений, созданных на основе моделей 3-5 поколения микрокомпьютерной платформы Raspberry Pi с  интегрированным 40-контактным разъёмом выводов общего назначения (GPIO). Аккумуляторная плата поддерживает и некоторые другие платформы: Orange Pi, Rock Pi, Repka Pi, Thinker Board и т.д. Схема модуля компактного бесперебойника UPS HAT 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, состоящей из четырёх элементов 21700.

Дизайн и интерфейсы платы ИБП UPS HAT (E) Waveshare

Модуль ИБП с аккумуляторной батареей 21700 выполнен в размерах, эквивалентных плате мини-ПК Raspberry Pi. Он крепится шестигранными стойками к плате RPi со стороны считывателя карты памяти microSD. Противоположная сторона UPS HAT (E) закрывается акриловой пластиной, которая одновременно является ещё и опорной плоскостью. Расположение соединительных контактов Pogo соответствует разводке 40-контактного разъёма GPIO RPi. Кроме напряжения питания 5 вольт, Pogo-контакты обеспечивают обмен данными по последовательной шине I2C/IIC между контроллерами UPS и RPi. На УПС-модуле UPS-HAT-E установлен двухпозиционный ползунковый переключатель OFF/ON для включения или отключения цепи напряжения питания.

Восполнение энергии резервной батареи осуществляется от любого устройства заряда, поддерживающего протоколы быстрой зарядки с напряжениями 5В/9В/12В/15В/20В и выходной мощностью не более 40Вт, подключенного через разъём USB Type-C (маркировка POWER). Бесперебойник UPS-HAT-E выдаёт заряд стабилизированного напряжения 5 вольт через подпружиненные Pogo-контакты 5V+GND, а также через стандартный порт USB Type-A для периферии. Максимальный ток разряда аккумулятора, с учётом потребления платой Raspberry Pi, не должен превышать 5000мА в продолжительном режиме потребления или 6000мА - в кратковременном. Длительность сеанса автономной работы модуля UPS HAT (E) напрямую зависит от уровня остаточного заряда в батарее и величине расходуемой энергии.

Начиная с 5-го поколения Raspberry Pi, одноплатный компьютер в автоматическом режиме ограничивает ток потребления до 3А, если не может определить протокол быстрой зарядки в собственном порт USB Type-C. На время использования UPS-HAT-E, внешний источник питания с поддержкой быстрого заряда (например, PD3.0) подключается к разъёму Type-C платы бесперебойника, но не к Raspberry Pi. Для снятия ограничения следует вписать специальную команду в настройки прошивки (rpi-eeprom). Подробнее об этом в инструкции пользователя в разделе Документация.

1. Контроллер мониторинга и защиты батареи
2. Процессор модуля ИБП UPS HAT E
3. Двунаправленный контроллер быстрой зарядки
4. Вход-выход энергии, порт USB Type-C
5. Выход энергии, порт USB-A
6. Мощный понижающий регулятор напряжения
7. Переключатель ВКЛ/ВЫКЛ
8. Индикатор питания

Мониторинг параметров энергии ИБП UPS-HAT-E Waveshare

В схему бесперебойника встроен датчик тока и напряжения для мониторинга и рассчёта в реальном времени значений остаточного заряда аккумулятора, текущего уровня напряжения батареи, а также значения тока и мощности потребления нагрузкой. Коммуникация с мониторинг-контроллером основана на работу с его регистрами через последовательную шину I2C. Демонстрационное программное приложение Battery Monitor Demo, предоставленное производителем UPS HAT (E) Waveshare, содержит простые примеры на языке Python для вывода параметров расходуемой энергии в простом окне или через иконку в области уведомлений на панеле задач (если используется ОС с графическим интерфейсом). Исходный код приложений можно загрузить в разделе "Программное обеспечение".

Обратите внимание! Одноплатный ПК Raspberry Pi не входит в комплектацию.

Индикаторы обратной полярности батареи

Модуль UPS HAT (E) Waveshare обладает свето-индикаторной системой защиты батареи от обратной полярности. Батарея резервного питания состоит из четырёх отдельных элементов 21700 с напряжением 3.7 вольта (4.2 вольта при полной зарядке). Для каждого из энергоэлементов в конструкции ИБП предусмотрен индикатор, предупреждающий о неправильном его расположении в отсеке держателя. Подключение напряжения для заряда батареи при 1-4 светящихся красным цветом индикаторах WARNING приведёт к повреждению цепей защиты ИБП.

Внимание! Установка или извлечение элементов 21700 разрешается только в обесточенном состоянии платы (переключатель напряжения питания в положении выключен - OFF).

Физические размеры платы ИБП UPS-HAT-E Waveshare

Программное обеспечение

1. Примеры исходного кода на Python для USP-HAT-E Waveshare (7z-архив)

Документация

1. Руководство пользователя ИБП UPS-HAT-E Waveshare для Raspberry Pi