यहां बैटरी पावर के लिए विभिन्न सस्ते विकल्पों की तुलना की गई है, जो सभी को अपने चश्मे के भीतर अच्छी तरह से पाई की आपूर्ति करेंगे: बैटरी से रास्पबेरी पाई चलाना [यह लिंक वास्तव में मर चुका है - और "रास्पबेरी बैटरी" के लिए डोमेन की खोज करना विफल रहता है - लेकिन Pikamander2 नीचे दिए गए सुझाव के अनुसार संपादित करें जिसमें मूल सामग्री (??) शामिल है। उम्मीद है कि इसे सार्वजनिक डोमेन माना जा सकता है। -> गोल्डीलॉक्स]
बैटरी से रास्पबेरी पाई चलाना
एक मोबाइल के आवश्यक गुणों में से एक, रास्पबेरी पाई-आधारित रोबोट यह है कि इसे बैटरी पावर पर चलाने की आवश्यकता है - पावर कॉर्ड को पीछे छोड़ना बहुत अधिक उपयोग नहीं है।
समस्या यह है कि पाई वर्तमान (गतिविधि और संलग्न बाह्य उपकरणों के आधार पर, 500mA कहते हैं) की एक प्रशंसनीय राशि लेती है, और एक बहुत ही संकीर्ण इनपुट वोल्टेज रेंज (5V +/- 0.25V, या तो) की आवश्यकता होती है। क्योंकि बैटरी वोल्टेज वर्तमान चार्ज स्तर के आधार पर बहुत बेतहाशा भिन्न होता है, बैटरी से सीधे चलना वास्तव में समझदार नहीं है।
इसलिए, मैं मानक बैटरी वोल्टेज को पाई के लिए उपयुक्त कुछ में परिवर्तित करने के विभिन्न विकल्पों की तलाश में हूं।
एक रैखिक नियामक का उपयोग करना
पारंपरिक दृष्टिकोण, जब मैं पहली बार इलेक्ट्रॉनिक्स के साथ लगभग 30 साल पहले छेड़छाड़ कर रहा था, तो 5 वी (कहें, 4x नॉन-रिचार्जेबल एए) से 6V या 6x रिचार्जेबल AA के लिए 5V की तुलना में पर्याप्त उच्च वोल्टेज प्राप्त करने के लिए पर्याप्त बैटरी एक साथ रखी जाएगी। वी), और फिर एक स्थिर नियामक (जैसे 7805-श्रृंखला आईसी) के माध्यम से एक स्थिर 5 वी प्राप्त करने के लिए चलाएं।
इस दृष्टिकोण के साथ 2 मुख्य समस्याएं हैं।
- रैखिक नियामक अक्षम हैं, और गर्मी के रूप में अतिरिक्त वोल्टेज को प्रभावी ढंग से जला देते हैं। इसका मतलब है कि आप सिर्फ बैटरी जीवन को बर्बाद कर रहे हैं, और संभवतः उस गर्मी को एक हीट के साथ फैलाने से भी निपटना होगा।
- पाई बहुत अधिक वर्तमान खींचती है, इसलिए इसे एक बड़े ताप के साथ-साथ काफी बड़े नियामक की आवश्यकता होगी।
सौभाग्य से, आजकल स्विच्ड-मोड नियामकों के रूप में बहुत बेहतर दृष्टिकोण हैं, जो उच्च धाराओं पर भी बहुत अधिक कुशल हैं।
RC-मॉडल UBEC का उपयोग करना
डिसेंट रेडियो-नियंत्रित मॉडल, विशेष रूप से विमान, अक्सर एक छोटी, हल्की बैटरी से चलने वाली एक कुशल, स्थिर-वोल्टेज बिजली की आपूर्ति की आवश्यकता होती है। इसके लिए मानक दृष्टिकोण एक यूबीईसी (अल्टीमेट बैटरी एलिमिनेटर सर्किट) नामक एक उपकरण के माध्यम से जुड़ी एक रिचार्जेबल बैटरी का उपयोग करना है, जो आवश्यक आउटपुट से अधिक वोल्टेज लेता है, और बहुत कुशलता से इसे नीचे-रूपांतरित करता है। जबकि एक 6V इनपुट से 500mA आउटपुट खिलाने वाला एक रैखिक नियामक 500mA (6-5) x0.5 = 0.5W की बर्बाद शक्ति के लिए अग्रणी होगा, एक यूबीईसी को इनपुट बैटरी से पूर्ण 500mA आकर्षित करने की आवश्यकता नहीं होगी, और बहुत कम बिजली बर्बाद होती है।
क्योंकि UBECs आमतौर पर RC मॉडल के लिए उपयोग किए जाते हैं, इसलिए आप उन्हें बहुत सस्ते में ले सकते हैं, और वे आम तौर पर कुछ उच्च उच्च धाराओं को संभाल सकते हैं। उदाहरण के लिए, मुझे डाक से £ 1.50 के लिए eBay पर एक 4A मॉडल मिला।
दोष यह है कि आपको वांछित आउटपुट वोल्टेज से अधिक इनपुट वोल्टेज की आपूर्ति करने की आवश्यकता है, जिसका मतलब है कि आपको बैटरी पैक में बहुत अधिक कोशिकाओं की आवश्यकता हो सकती है। फिर भी, यह एक बहुत सस्ता विकल्प है और अच्छी तरह से काम करता है।
डीसी-डीसी कनवर्टर का उपयोग करना
यदि वजन एक प्राथमिकता है, तो बैटरी कोशिकाओं की संख्या को न्यूनतम रखना महत्वपूर्ण है। सौभाग्य से, एक डीसी-डीसी कनवर्टर नामक एक उपकरण है जो यूबीईसी के समान ही काम करता है, लेकिन एक इनपुट वोल्टेज से काम कर सकता है जो आवश्यक आउटपुट वोल्टेज से कम है। ये भी आमतौर पर वास्तव में छोटे होते हैं।
ईबे पर फिर से देखने पर, मुझे कुछ बहुत अच्छे लोग मिले, जिनमें एक महिला यूएसबी-ए सॉकेट शामिल है। इसका मतलब है कि आप उसी USB लीड का उपयोग कर सकते हैं जिसका उपयोग आप संभवतः अपने रास्पबेरी पाई को बिना किसी संशोधन के करने के लिए कर रहे हैं। यहाँ की कीमत £ 2.50 के आसपास थी, जिसमें नि: शुल्क डाक शुल्क था। इनपुट वोल्टेज 3-5V (3x रिचार्जेबल एए के लिए आदर्श) है, और आउटपुट चालू 1 ए तक है, जो बहुत होना चाहिए।
एक एकीकृत बैटरी बॉक्स का उपयोग करना
अंत में, विभिन्न समाधान उपलब्ध हैं जो एक समर्पित आवास में रिचार्जेबल बैटरी और डीसी-डीसी कनवर्टर का उपयोग करते हैं। ये बहुत अच्छे हो सकते हैं, क्योंकि उन्हें किसी विशेषज्ञ असेंबली (जैसे सोल्डरिंग) की आवश्यकता नहीं होती है - कुछ में पहले से ही निर्मित बैटरी होती है। मैंने जो विकल्प चुना है, वह उच्च क्षमता वाली "18650" लिथियम आयन कोशिकाओं का उपयोग करता है (जैसे ये, लगभग £ 10 के लिए) ईबे से एक जोड़ी), और डाक सहित £ 8 की लागत। यह 2.5 ए तक की आपूर्ति कर सकता है, जो कि पर्याप्त से अधिक है, और फिर से आसान कनेक्शन के लिए एक अंतर्निहित यूएसबी-बी सॉकेट है, साथ ही आसान चार्जिंग के लिए एक सुविधाजनक यूएसबी-मिनी सॉकेट भी है। इस तरह के बॉक्स की एक और अच्छी विशेषता यह है कि आप 1-4 कोशिकाओं से कुछ भी चिपका सकते हैं, यह इस बात पर निर्भर करता है कि आपको कितनी बैटरी की आवश्यकता है।
एक कमी यह है कि ये बॉक्स काफी बड़े हो सकते हैं। मैंने जो चुना वह उसी बॉक्स के आकार के बारे में है जिसे मेरा पाई फरनेल से आया था।
यदि आप 18650 विकल्प के लिए जाते हैं, तो यह ध्यान से खरीदारी के लायक है। कुछ ब्रांड, सबसे विशेष रूप से अल्ट्राफायर, गुणवत्ता के लिए एक खराब प्रतिष्ठा रखते हैं और उनकी रेटेड क्षमताओं तक नहीं लगते हैं। इस प्रकार की बैटरियों में आग लगने या विस्फोट होने का भी खतरा होता है - यदि अनुचित तरीके से उपयोग किया जाता है - तो आप उनकी देखभाल करना चाहते हैं, और यह सुनिश्चित करने के लायक है कि आप डोडी ब्रांड का उपयोग नहीं कर रहे हैं।
बैटरी जीवन की गणना
मैंने इनमें से किसी भी विकल्प के लिए किसी भी बैटरी जीवन के आंकड़े को प्रयोगात्मक रूप से सत्यापित नहीं किया है, हालांकि मैंने परीक्षण किया है कि मेरा पाई उनमें से प्रत्येक (यूबीईसी के लिए अभी तक को छोड़कर) खुशी से चलता है।
सैद्धांतिक बैटरी जीवन की गणना करते समय, क्योंकि आप वोल्टेज को परिवर्तित कर रहे हैं, आप बैटरी पर छपी मिली-घंटा (mAh) रेटिंग से आसानी से नहीं जा सकते। यह वाट-घंटे में बदलना सबसे सरल है, जो कि केवल एमएएच आंकड़े से गुणा किया जाता है। RasPi को 5V पर लगभग 500mA की जरूरत है, जो 0.5 x 5 = 2.5 वाट है। कनवर्टर में सही दक्षता मानकर (वे आमतौर पर कम से कम 90% कुशल होते हैं), 1000mAh क्षमता वाली 1.5V AA सेल 1.5Wh की आपूर्ति करने में सक्षम होगी - अर्थात लगभग 1.5 / 2.5 = 0.6 घंटे (या 36 मिनट) के लिए एक RasPi चलाएं ) अपने दम पर। स्विच्ड-मोड कनवर्टर (यानी पिछले 3 विकल्पों में से कोई भी) के साथ, यह वास्तव में कोई फर्क नहीं पड़ता कि आप श्रृंखला में या समानांतर में कई कोशिकाओं को जोड़ते हैं - प्रत्येक मामले में, आप लगभग उपलब्ध क्षमता को कोशिकाओं की संख्या से गुणा कर रहे हैं उपयोग किया गया।
ऊपर सूचीबद्ध विकल्पों में से एक आसान साइड-बाय-साइड तुलना है। मुझे उम्मीद है कि यह आपके पाई प्रोजेक्ट के लिए एक उपयुक्त बैटरी पावर समाधान का पता लगाने में आपकी मदद करता है।
निगरानी स्तर
बैटरी से चलने पर, वर्तमान चार्ज स्तर की निगरानी करने का प्रयास करना बुद्धिमान है, ताकि आप बैटरी के शेष जीवन का अनुमान लगा सकें। आप बैटरी के पार वोल्टेज को देखकर ऐसा कर सकते हैं - यह बैटरी के डिस्चार्ज के रूप में गिर जाएगा। गैर-रैखिक निर्वहन घटता के लिए अनुमति देने के अलावा (प्रत्येक सेल प्रकार अलग व्यवहार करता है, और एक अलग वोल्टेज रेंज है), वोल्टेज कनवर्टर से पाई चलाने के दौरान इसके साथ दो मुख्य कठिनाइयां हैं।
- पाई पर इनपुट वोल्टेज हमेशा डिजाइन के अनुसार स्थिर 5V होने वाला है। तो आपको इनपुट बैटरी से तारों को अपने चार्ज मॉनिटरिंग सर्किट से कनेक्ट करने की आवश्यकता है, न कि पाई पर इनपुट पर वोल्टेज को मापने में सक्षम होने के बजाय। एकीकृत बैटरी बॉक्स के लिए, बैटरी को एक्सेस करने के लिए बॉक्स में कुछ छेद ड्रिलिंग की आवश्यकता होती है।
- पाई में एनालॉग-से-डिजिटल कनवर्टर नहीं बनाया गया है, इसलिए आप पाई का उपयोग करके वोल्टेज को सीधे माप नहीं सकते हैं। आप छोटे, सस्ते, स्टैंडअलोन एडीसी चिप्स प्राप्त कर सकते हैं जो कि Pi के GPIO पिन (जैसे I2C का उपयोग करके) तक पहुंच योग्य हैं, जो शायद सबसे सस्ता विकल्प है। व्यक्तिगत रूप से, मेरे पास बहुत सारे एटिट्यूड 85 माइक्रोकंट्रोलर (अनिवार्य रूप से एक मिनी-अरुडिनो) हैं, और मैं शायद एनालॉग वोल्टेज को मापने के लिए उनमें से किसी एक का उपयोग करने पर ध्यान दूंगा, एटीवी पर सॉफ्टवेयर का उपयोग करके प्रतिशत शेष संकेत में परिवर्तित कर दूंगा और फिर I2C पर पाई के लिए उस स्तर पर संवाद करें।
दुर्भाग्य से, आप सॉफ्टवेयर से शुद्ध रूप से पाई को ठीक से पावर नहीं कर सकते हैं, इसलिए एक सॉफ्टवेयर-नियंत्रणीय, ऑफ-स्विच को प्रदान करने के लिए एक संभावित मिनी-प्रोजेक्ट भी है। व्यक्तिगत रूप से, मैं बैटरी बॉक्स में निर्मित मैनुअल ऑफ-स्विच का उपयोग करने की अपेक्षा करता हूं। यदि आप ली 18650 कोशिकाओं का उपयोग कर रहे हैं, तो यह 'संरक्षित' प्रकार प्राप्त करने के लायक है, क्योंकि ये स्वचालित रूप से कम वोल्टेज पर कट जाते हैं।