Raspberry Pi UPS:構築に関する総合ガイド

UPS は、主電源または入力電源に障害が発生したときに非常用電源を提供することで、Raspberry Pi で重要な役割を果たします。今日は、PiJuice HAT とシンプルなハードウェアを使用して Raspberry Pi UPS を構築する方法を説明します。

Raspberry Pi UPS が必要な理由

UPSは無停電電源装置の略です。 Pi プロジェクトに取り組んでいるときは、時折発生する AC アダプターの衝突、停電、またはわずかな電力の変動にもかかわらず、作業を継続できるように UPS が必要です。

他には次のものが含まれます;

• SD カードの破損を防ぐ

残念ながら、Raspberry Pi を不適切にシャットダウンするたびに、Raspberry Pi SD カードが破損する可能性があります。ただし、UPS はチャレンジを防ぐことができます。

Raspberry Pi SD カード

• 常に継続する必要があるプロジェクト

さらに、UPS は、起動時に再起動しない複雑なスクリプト、ストリーミング、データ収集、およびカメラの継続的な実行を含むプロジェクトの整合性を実現します。

また、Pi-Hole や OctoPrint などのさまざまなカスタム プロジェクトにも対応できます。バッテリ電圧が低い場合、安全なシャットダウン コマンドまたは通知を送信できます。

Raspberry Pi UPS オプション

Pi UPS を構築するための 2 つの主なオプションは次のとおりです。

• オプション #1:パワー バンク

(パワーバンク)

これは、Raspberry Pi を高出力のパワーバンクに接続するだけの簡単なプロセスです。基本的に、外部バッテリー パックを壁に差し込み、Raspberry をバッテリー パックに差し込みます。

考慮すべき重要な要素

出力

パワーバンクの最小出力は、Raspberry Pi Zero では 1A、Raspberry Pi 3B+ では 2.5A、Raspberry Pi 3 では 2A です。

Raspberry Pi 3B+ モデル

この状態は、パワー バンクが電力を消費していないか、周辺機器を Raspberry に接続していないことを意味します。

悲しいことに、Pi はバッテリー電源がオンになっていることを検出できないため、常に安全なシャットダウンが発生するとは限りません。また、必要な要件を備えたこのようなポータブルパワーバンクは高価で希少です。

同時放電/充電

パワーバンクは、充電時に USB ポートの 1 つに最大電力を出力する必要があります。つまり、充電と放電を同時に行う必要があります。

繰り返しになりますが、追加の回路が必要になるため、この機能を備えた電源バンクを見つけるのは困難です。

• オプション #2:電源管理ボード

バッテリーと電源管理回路を Pi に直接接続します。次に、AC アダプターを電源管理ボードに接続します。

電力が失われた場合でも、ボードは長期間にわたってスムーズに動作します。さらに、Pi は、安全なシャットダウンを開始するために電力が低下した場合や、バッテリー電力を使用している場合に通知することができます。

ハードウェア

次のようなコンポーネントを使用します;

• JuiceBox Zero – Raspberry Pi Zero UPS の安価なオプションまたは
• PiJuice – セットアップが簡単でコンパクト。

UPS ランタイム

大型のオンボード BP7X 1820mAh 市販の Li-Ion/LiPo バッテリーを接続することから始めて、Pi を 4 ～ 6 時間または 1 日連続して実行します。

(リチウム電池)

実行時間は、使用している Raspberry Pi の種類、電力を供給する外部ハードウェア、および実行中のタスクに大きく依存します。作業を容易にするために、バッテリー放電計算機を使用してプロジェクトの実行時間を知ることもできます。

Raspberry Pi OS のインストールと Raspberry Pi の構成

通常、Pi はいくつかのソフトウェアを実行します。そのため、プロジェクトに GUI が必要かどうかに応じて、Raspberry Pi OS のライト バージョンまたはフル バージョンを選択できます。

Pi をシャットダウン

Pi を PiJuice に接続した後、次のコマンドを実行して、安全に作業しながら Pi をシャットダウンします。

HAT (PiJuice ハードウェア) を接続する

次に、PiJuice を Pi の GPIO ヘッダーに慎重に押し付け、プラスチック製のスタンドオフとネジを使用して固定します。

注; ハードウェアが Raspberry Pi Zero の場合は、最初にヘッダーを Pi にはんだ付けします。

バッテリーを接続する

PiJuice パッケージには既製のバッテリーがプリインストールされており、電源が入っている Pi のバッテリーを簡単に交換または交換できます。バッテリーが見つかったら、バッテリーの透明なプラスチック絶縁タブを取り外します。

PiJuice にバッテリーがない場合や、別のリチウム ポリマー/リチウム イオン バッテリーから追加の電力容量が必要な場合があります。ここでPiJuiceにバッテリー端子をはんだ付けしてから、セパレートバッテリーを接続します。

PiJuice ケースを取り付ける (オプション)

GPIO ポート/スロットがない場合、または Raspberry Pi ケースを使用している場合は、PiJuice からケースの上部を省略します。さらに、Pi-3 などのフルサイズ Pi 用の背の高いケースや短いケースなど、PiJuice 用に設計されたケースを使用することもできます。

Raspberry Pi プラスチック ケース

手順; ケースの前面、背面、および上部をスライドさせて取り外します。その後、PiJuice と Pi をそれぞれの場所にスライドさせて、アセンブリ全体をケース側面のスロットにロックします。最後に天面と側面を入れ替えて、ゴム足4本を接続します。

電源を接続して Pi に電源を入れる

標準の Raspberry Pi 電源を PiJuice の Micro-USB ポートに接続できます。次に、点滅している LED の近くにある小さな SW ボタンをピンまたはクリップで押して、Pi の電源を入れます。

安全なシャットダウン; Pi の同じ電源ボタンを 10 秒以上長押ししてから離します。

安全でないシャットダウン; 電源ボタンを 20 秒間押し続けます。

さらに、PiJuice ソフトウェアをインストールして、Pi が低電力でコマンドを実行したり、安全にシャットダウンしたりできるようにします。

Raspberry Pi UPS のバッテリー残量が少ない場合は自動的にシャットダウン

これで、PiJuice を構成して、バッテリのパーセンテージ/電圧が低いときに PiJuice をシャットダウンする必要がある最後のステップに入りました。

構成を達成するため;

PiJuice CLI で

コマンド ラインを使用して以下の手順を実行し、構成オプションを確認して変更します。

PiJuice GUI で

VNC またはキーボードを使用して、メニュー、設定から PiJuice 設定に移動し、Raspberry Pi OS GUI からオプションを変更します。

その後、システム タスク タブを押して、最低料金のボックスをクリックし、テキスト入力に 1 を挿入します。最後に、[適用] を選択します。

CLI と GUI の両方の構成オプション

さらに、バッテリー容量が少ない場合は、JSON 構成を直接編集できます。

次に、system_task オブジェクトに以下を追加します。

上記の構成では、バッテリーのパーセンテージが 1% に達すると、Pi が自動的にシャットダウンされます。

結論

結論として、今日の記事のガイドラインが理解しやすかったことを願っています。ただし、まだ質問がある場合やサポートが必要な場合は、お気軽にお問い合わせください。