terça-feira, 29 de abril de 2014

UPS para Raspberry Pi utilizando supercapacitores


Essa pode ser uma alternativa para quem quer um UPS, mas que não é tão ininterrupto assim, somente para ter tempo de desligar o Raspberry Pi. Apesar de ter passado pela minha cabeça essa possibilidade, até então eu pensava que um circuito UPS a base de supercapacitores era inviável devido ao custo e a dificuldade na aquisição deles, mas após ver esse pequeno projeto percebi que pode sim ser uma alternativa viável, mesmo que o custo ainda não seja tão baixo( se comprados aqui vai ser alto ).


O circuito não é tão complexo, o principal calcanhar de aquiles é que você precisará de dois capacitores EDLC( Electric double-layer capacitor ) de 50F, ou se desejar pode modificar o circuito para utilizar somente um capacitor e um conversor dc-dc step up para elevar a tensão, já que esses capacitores são marcados como 2,7V. A utilização de dois capacitores em série é justamente por esse motivo, soma-se os valores e os capacitores juntos suportam máximos 5,4v, com isso pode-se carregá-los utilizando 5v. Devido estarem em série, a capacitância efetiva é de 25F.

Lutz Lisseck, o criador do circuito, estava querendo justamente que a carga fosse suficiente para o Raspberry Pi se desligar corretamente quando a energia fosse cortada. A placa detecta quando a energia da fonte é cortada, isso é detectado via GPIO7 no caso dele, quando isso ocorre o sistema começa a se desligar.

O divisor ao lado esquerdo, faz com que a tensão a ser detectada pelo GPIO7 seja de 2,5v, alguns devem se lembrar que os gpios do Raspberry Pi não são tolerantes a 5v. Os diodos são basicamente para impedir que a tensão volte dos capacitores para fonte, entretanto antes deles existem dois resistors de baixo valor com dissipação de 4W, eles fazem o papel de limitar a corrente devido à alta capacidade dos capacitores que consomem muita corrente da fonte quando o circuito é ligado.




Algo que ele alerta é para se tomar cuidado com curtos quando os capacitores estão carregados, lembre-se, são capacitores de 50F.

As desvantagens nesse circuito estão no fato que quando a energia é ligada, o Raspberry Pi demora 10 segundos para começar a inicializar, isso se deve ao fato dos resistors limitadores/capacitores. Segundo ele os capacitores demoram cerca de 2 minutos para ter energia suficiente para o raspberry pi conseguir se desligar. Mas existe a vantagem da vida útil do capacitor que é bem maior do que várias outras alternativas.

Algo que notei e que pode ser visto olhando o diagrama é o fato dele estar ligando o circuito direto no pino 5v da placa, a desvantagem nesse caso é que fazendo isso a corrente não passa pelo polyfuse central, então é bom ter em mente que qualquer consumo exagerado que você fizer nas USBs pode não ter bons resultados.

E o custo dos capacitores? Andei dando uma pesquisada e comprar algo semelhante diretamente no Brasil é inviável para esse projeto, na Farnell do brasil por exemplo, esses tipos de capacitores nem estão em estoque, mas ao ver os valores na tabela, o de melhor custo benefício que achei era um de 60F da Cooper, com valor de R$ 56,67. Os valores lá fora são bem mais atrativos, na Digi-key dos EUA por exemplo, um Nesscap de 50F está saindo US$6,44 , entretanto as opções de frete lá custam US$40. Na DealExtreme pode-se achar por US$5,65, muito mais atrativo e viável, entretanto tem que se pensar na procedência deles.

Levando em conta que se consiga um bom preço nos capacitores, certamente pode ser uma boa alternativa para quem deseja somente desligar seu raspberry pi corretamente quando houver queda de energia.

Fonte:
http://hackaday.com/2014/04/03/raspberry-pi-ups-using-supercapacitors/
http://www.hackerspace-ffm.de/wiki/index.php?title=Raspi_EDLC_UPS

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