Raspberry PI im Akkubetrieb

Das “RPi-PowerPack” ist ein Board mit einem LiPo Akku, der einen Raspberry PI 2 und 3 B eine Zeit lang bestromen kann.

Doch diese Board hat einen unguten Fehler:
Beim Umschalten zwischen externem Aufladen und reinem Akkubetrieb, gibt es einen kurzen Stromaussetzer, der einen ungewollten Reboot (und eventuell Datenverlust) einleitet.


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Wenn es nur darum ginge, einen Raspberry PI mit Akkustrom zu betreiben, dann hätte das Board alles richtig gemacht.

Die 3.7 Volt des LiPo Akkus werden auf 5 V hochge-boost-et und per USB Kabel in den RPi eingespeist.

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Doch wenn man das Board selbst an eine Stromversorgung anschließt um den Akku aufzuladen, kommt es zum ungewollten Reboot des Boards.

Dieses Problem haben auch schon einige andere Bastler erkannt und festgestellt, dass es an einem zu klein dimensionierten Kondensator liegt.

Da die Stromunterbrechung nur kurz beim Umschalten des Ladechips auftritt, kann ein Kondensator mit höherer Kapazität diese Manko beheben, womit aus dem “PowerPack” eine UPS (Uninterrupted Power Supply), zu deutsch USV (unterbrechungsfreie Stromversorgung), wird.

Mit 220 Millifarad sollte das Schlimmste überwunden werden, und dafür gibt es sogar eine 3D-Druck-bare Halterung auf Thingiverse.

Doch ich bin skeptisch, ob 220 mF wirklich ausreichen, wenn man weitere Geräte angeschlossen hat und der R-Pi unter Volllast steht. Und deshalb habe ich meinen stärksten Kämpfer aus der Kondensator-Schachtel geholt: Einen 5.5V 4F Super-Kondensator

Diese Teile können wirklich viel Strom speichern und sind damit theoretisch 18 mal stärker als die 220 mF Variante.

Man lötet die Plus und Minus-Pole des zusätzlichen Stützkondensators einfach beim obersten der kleinen SMD-Kondensatoren am Board dazu und hat somit die Kapazität um ein Vielfaches gesteigert.

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Ein paar Tropfen aus der Heißklebepistole sorgen dafür, dass der Kondensator und seine Verkabelung fixiert sind und schon kann man seine neue Raspberry-Pi UPS in Betrieb nehmen.

Nun kann der R-Pi je nach Auslastung die eine oder andere Stunde frei im Raum herumgetragen werden, bevor er wieder ans USB Netzteil gesteckt werden muss. Ohne Stromunterbrechung und Reboot kann man das Gerät nun z.B. zu einem Sensor oder einer MCU im Nebenzimmer tragen, dort Daten abholen lassen und sorgenfrei wieder zurückkehren.

Auch ein auf den R-Pi draufgesetztes LCD-Display kann so problemlos mitbestromt werden.

Fazit

Mit der Kapazität habe ich es wohl etwas übertrieben. Ich hätte auch einen 670 mF Kondensator in der Kiste gehabt, aber hey … überdimensionierte Kondensatoren schaden hier nicht, unterdimensionierte sehr wohl.

Ein Nebeneffekt ist, dass das RPI noch für 1 bis 2 Sekunden nach Abschaltung Strom aus dem Kondensator ziehen kann, bis er ausfällt. Aber es ist generell eine schlechte Idee den RPi nicht korrekt herunterzufahren, bevor man ihm den Strom entzieht.

Aber ich freue mich, dass man mit 5 cm Draht, einem Kondensator und zwei Lötzinntropfen einen “Konstruktionsfehler” so leicht beheben kann.


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Wenn sich eine triviale Erkenntnis mit Dummheit in der Interpretation paart, dann gibt es in der Regel Kollateralschäden in der Anwendung.
frei zitiert nach A. Van der Bellen
... also dann paaren wir mal eine komplexe Erkenntnis mit Klugheit in der Interpretation!