太阳能供电的树莓派!

太阳能供电的树莓派!

大卫是从cottonpickersplace.co.uk Design Spark的好朋友,在这里,他教我们如何使你的树莓派便携,并保持更长的通电时间!

太阳能供电的树莓派!

大多数人会用标准的5V USB插座去运行他们的Pi,但其实它能够运行于更大范围的电压,而且会表现得更好,因此我们可以发掘更多有趣的功能。

正式而言,Pi的供电电压应该介于1A 4.75V- 5.25V 之间。原来的FAQ证实它可以从开启4xAA电池运行(这样6V左右),在测试中,我已经成功地运行各种Pi于4V至6V之间。对于许多生产厂家,这些电压参数已包含变动的合理利润率,所以官方的保守数字一定有回旋余地。在本文中,我们将停留在推荐范围内,但勇敢的可以你尝试远一点。请注意,额定电流是一个“最低”,而不是最大的参数。您可以愉快地从5V 中尝试5甚至10安培,这样只实现了Pi所需要的电流 – Pi会被高电压破坏。

对于Pi最简单和最有效的备用电源其实只是4xAA镍氢充电电池。他们都标有1.2V的“名义”的值数,但它们的电压范围从1.1V(空时)左右至1.4V(满时) 。你可以看到当它们串联(4.4V-5.6V)时,电压的要求几乎完全符合。他们绝对能够提供1A的电流给Pi,那Pi就可以呼唤连接着自已的配件。在大多数情况下,Pi要求的只是可能较温和的400毫安(超过半安培以下)电力。当情况没有调节器或在电源和负载之间的其它电削弱电路,此电力选择是十分有效率的。

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比起树莓派“B”模式典型耗电量, Pi 3是差不多的而A型树莓派的需要大约一半的电流。

接线起来最快的方法是拿起像這樣的一个4xAA电池盒和剪下微型USB引线一半,将红色正极线和黑色负极线连接一起(红对红,黑对黑)和将两条线绝缘防止它们互相接触。其余的USB线(通常是绿色和白色)是数据线,而Pi是不使用的,所以你可以愉快地切断这些,让他们断绝关系。

一个整洁的解决方案是将电池盒连线到一个USB插座。毫无疑问,像我一样,你会发现这个方便的便携式USB供电有许多用途。一些设备(如iPhone)查询数据线之前,他们将占用电力,所以你不能没有一些进一步的工作就使用它,但对于许多设备,它在此功能上有很好的伎俩。

根据Pi可以运行约3小时(B型)至7小时(A+型)的优点,令它成为一个好好的便携电源选择。

你可以很容易地将电源由AA电池升级到D级电池从而以五陪为基本去提高运行时间。但如果你希望提升到24小时的结果,你可能需要更大型的改变。

以铅酸(Lead Acid)去运行Pi

对于扩展运行时间超过10小时,你看起来很可能需要到6V或12V铅酸蓄电池和下降一点的电压。两者都是非常可行的,尽管不是那么便携,但它可以存储更多的能量。

比较各种的瓦特小时(WH)评级是判断电池能为Pi供电多久最准确的方法。数学上,这是电压。由于Pi每小时大约使用2瓦电,每WH供Pi运行半小时。 。根据经验,更简单是看一下电池的重量和尺寸。重型12V车用电池明显地比小型6V7Ah提供更多的能量。

就像AA NiMH您需要了解的电池标称或’标签’电压。在现实中,一个6V铅酸电池实际范围是6V左右(平)到大约7.2V(完全充电),你可以看到,这是Pi可以正式接受的电压范围。显然,12V对于该商标而言太远! 在这些电压中,我们需要引入一个电压调节器,以使电压下降到可接受的水平。即使有大量的选择但我最喜欢的仍是LM2940T,它是一个不错的低压降稳压器能够把容下宽电压范围,并把它下降至5V。我喜欢它,因为它不浪费宝贵的电,正如你会看到后我仔细地点出它的价值。它可以真正接受(刚刚超过6V一路至25V),一个宽电压范围。我平时会用几个小电容来平滑电源和散热片,但你可以跳过这些直接去测试。

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如果你跟随这个电路图,你可能需要在电线的一端夹上一些鳄鱼夹和在电线上另一端加上USB头。这样就能够制造一个更好的便携插口,令你可以使用不同的USB用具和不同的电源。

电池只能容纳这么大的能量

不管你使用什么尺寸的电池电量到最终都会耗尽,因此你都要同时考虑充电的方法。你可以只使用一个标准的电源插座充电,但我喜欢用太阳能来代替,因为它使Pi非常便携,当然更环保。它也开辟了离网独立运行,你可以将它们用于间隔定时拍摄或远程监视和控制。

“令人惊讶的是,世界现时25%以上的电力是由可再生能源产生的,因此因此只有拟合看看如何在一个生态友好的方式运行你的皮,并可以释放壁式充电器的自己。”

无论时间的长短,要仅用太阳能电池板去运行一个Pi是不可行的。因为由太阳能电池板产生的电流波动的基础上的阳光的击中面板和将不能够一致地提供1A连续的量。当太阳下山在云背后的时候,电流将降低高达90%,这将导致Pi的重新启动,可能会令SD卡容易损坏。出于这个原因,你应该看看太阳能量储存的装置。平衡控制板和电池的大小是一个有趣的游戏,将帮助您优化您的使用和重量。快速的方法来确定你所需要的又是看面板可多少瓦供应,并期待在电池多少瓦时可以存储。

Pi每小时使用约2瓦,如果你想运行你的Pi约10小时,你则需要20瓦时(Wh)。要达到此目的,你可以使用一个大型的20Wh电池。又或者使用小型10Wh的电池再加上能够制造10Wh的大板面,就能够达到相同目的。在一个阳光明媚的日子,您可以使用3瓦的太阳能电池板和覆盖缺口。太阳能的优点是,你不需要付出去得到能源。如果您正在寻找的24×7运作数学是一样的,你只需要考虑你可能需要迎接多少天没有太阳,以及如何迅速加满你的电池。有些不错的图表可以用来太阳的走势,不会受到区域局限。

如果你想要一个便宜和基本的太阳能装置那就简单得多,你只需连接几乎任何小6V-9V的太阳能电池板到你的4xNiMH充电电池-一个可以放出来百毫安至200mA将是将是完美的。想比起Liion和Lead acid,镍氢充电电池是相当宽容。当充满电后,它的温度会变暖,就你从家用充电器充电一样。我推荐高达200mA的,这是只他们的额定容量十分之一-而且完成其较高的充电速率后用来保持细胞“准备就绪”。太阳能有一个属性是能够自动停在某个电压水平,因此你甚至可以连接去12V,百毫安太阳能电池板。

我总是把二极管放在电池板和电池之间的正线,这样可以防止电池在夜间通过面板损失能量。 1A的40V肖特基二极管是完美的,因为肖特基二极管具有低压降(约0.3V)和那些收视率都超过它需要处理的情况。

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如果你打算使用一个12V的电池,而非镍氢电池,你应该使用商业3或4级充电控制器,以保护电池的过份充电。

我的完美的太阳能Pi

我结合了很多建议和学到的知识于我的Cottonpickers Solar Pi Case上。它集合成一个小型(1.25Watt)的太阳能板,而且还结集着由3D打印出整洁,紧凑,坚固的NiMH电池盒。我希望能够在壳体内充电,而不是标淮的USB充电或内置的太阳能电池板充电。我用一种有效的升压电压转换器来实现这一点。当充电并在阳光下可以运行为7小时 – 这对我来说是运行时间和便携性的完美结合。要真正的随时随地,你可以添加许多TFT显示器之一,令人惊讶的是这个太阳能电池和NiMH组合仍可以运行数小时。

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