Technical Information/Raspberry Pi

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ラズベリーパイ用簡易UPSユニットの作成

2019/01/28

ラズベリーパイ用の簡易UPSユニットを作成してみました。ラズベリーパイ用RTC＋電源ボタンユニットと組み合わせて使用します。

P1060391.JPG

 
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回路図

  • ラズベリーパイ用簡易UPSユニット(自作基板 B0029使用)

    WS000220.PNG

  • シャットダウン信号接続ケーブル
    WireHarness.PNG

 
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部品構成

  • ラズベリーパイ3 model B
  • ラズベリーパイ用RTC＋電源ボタンユニット（自作基板 B0031使用)
    ※ CN2にコネクタを実装する必要があります。

    ReferenceValuePART
    CN2ＸＨコネクタ サイド型２ＰS2B-XH-A(LF)(SN)

  • ラズベリーパイ用簡易UPSユニット(自作基板 B0029使用)

    ReferenceValuePART
    B0029自作基板B0029
    C1電解コンデンサ470uF16V16WXA470MEFC8X9
    C322uF セラミックコンデンサGRM188R6YA106MA73
    C41uF セラミックコンデンサGRM21BR61E226ME44
    C510uF セラミックコンデンサGRM188R6YA106MA73
    C7100uF セラミックコンデンサLMK325ABJ107MM-T
    CN12.1mm標準ＤＣジャックMJ-179PH
    CN2ＸＨコネクタ サイド型２ＰS2B-XH-A(LF)(SN)
    CN3基板取付用ＵＳＢコネクタ(Aタイプメス)5075AR-04-WH
    D1,D2ショットキーバリアダイオード(40V5A)SK54
    MP1,MP2,MP3,MP4,MP5電池ボックス 単4X1本 ピンBH-411-4P24
    R112Ω チップ抵抗 1608サイズRK73B1JTTD120J (同等品可)
    R2390Ω チップ抵抗 1608サイズRK73B1JTTD391J (同等品可)
    R30Ω チップ抵抗 1608サイズRK73Z1JTTD (同等品可)
    R410KΩ チップ抵抗 1608サイズRK73B1JTTD103J (同等品可)
    R539Ω チップ抵抗 1608サイズRK73B1JTTD390J (同等品可)
    R6200Ω チップ抵抗 1608サイズRK73B1JTTD201J (同等品可)
    R710Ω チップ抵抗 1608サイズRK73B1JTTD100J (同等品可)
    R8330Ω チップ抵抗 1608サイズRK73B1JTTD331J (同等品可)
    U1ボルテージディテクタ 4.0VBD48L40G-TL
    U2低損失レギュレータ 3.0ASC1592ISTRT
    ※C2,C6は実装しない

    P1060397.JPG

  • シャットダウン信号接続ケーブル

    MP1,MP2ＸＨコネクタ ハウジング ２ＰXHP-2
    MP3,MP4,MP5,MP6ＸＨコネクタ　ハウジング用コンタクトSXH-001T-P0.6
    W1,W2耐熱電子ワイヤー AWG240.2sq (7/0.18) AWG24x10

  • 単４エネループ５本
  • 6V～7V、3A程度のACアダプタ（6V 2.8A ACアダプタ GF18-US0628-T等)
  • USBケーブル(Aオス-MicroBオス) (USB CABLE A-MICROB(2A L0.15m)等)
  • プラスチックケース (LC135-N-D等)

 
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機能

  • ラズベリーパイへの5V電源供給
  • ACアダプタからの電源供給停止時にシャットダウン用信号を出力（オープンコレクタ出力）
  • ACアダプタからの電源供給停止時にシャットダウン用の5V電源をラズベリーパイに供給
  • エネループのトリクル充電（ACアダプタからの電源供給がある場合)
  • 電源LED

 
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導入方法

wiring1.PNG
  1. ラズベリーパイにラズベリーパイ用RTC＋電源ボタンユニット（自作基板 B0031使用)を取り付ける
  2. 本ユニット（ラズベリーパイ用簡易UPSユニット）の電池ホルダーに単４エネループを取り付ける（５本）
  3. 本ユニットのCN2とラズベリーパイ用RTC＋電源ボタンユニットのCN2を、シャットダウン信号接続ケーブルにて接続する
  4. 本ユニットのUSBコネクタ(CN3)とラズベリーパイ用RTC＋電源ボタンユニットのMicroBコネクタ(CN3)をUSBケーブルで接続する
  5. 最後に、本ユニットのCN1にACアダプタの6V(～7V)出力を接続する
  6. ラズベリーパイ用RTC＋電源ボタンユニットの電源ボタンを押してラズベリーパイの電源を入れる
 
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補足説明

  • できるだけ簡素な回路で必要最低限の機能を実装してみました。
  • 本ユニットにACアダプタから6V(～7V)を供給すると、本ユニットの電源LEDが点灯します。
  • ACアダプタからの6V(～7V)供給が途絶えると、電源LEDが消灯し、ラズベリーパイが起動している場合は自動的にシャットダウンされ電源が切断されます。
  • ラズベリーパイを再起動するには、ACアダプタからの電源供給が再開されて本ユニットのLEDが点灯していることを確認した後、再度電源ボタンを押します。ACアダプタから電源が供給されていない場合でもエネループを電源として起動が可能ですが、電池の容量が少ないため長時間の電源供給は出来ません。（エネループはシャットダウン用のバックアップ電源とお考えください）
  • ACアダプタからの6V(～7V)が供給されている間、エネループは微小電流によりトリクル充電されます。
  • ACアダプタの電源電圧は6Vだとラズベリーパイの雷マークが点灯する場合があるので、7V品の方がよいです。ただしエネループが破損するため、7V以上は入力できません。
  • ACアダプタから電源を供給しない場合は本ユニットの暗電流で過放電になりますので、エネループを取り外す必要があります。
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