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Betrieb mit Akku und externer Stromversorgung

Von dem standardmäßig verwendeten 300mA-Akku kann man nicht erwarten, dass er längere Zeit den Raspberry Pi versorgt, deswegen fährt der Raspberry Pi nach wenigen Sekunden ohne Stromversorgung automatisch runter und, sobald der Strom wieder da ist, hoch. Das kann man dann natürlich nicht Akkubetrieb nennen. Über den Client ist es jedoch möglich, die Zeit, bis der Raspberry Pi runter fährt, einzustellen. Diese Zeit versucht der Akku den Betrieb des Raspberry Pi aufrecht zu erhalten. Sinkt der Ladezustand jedoch unter einen definierten Wert, greift das Akkumanagement und der Raspberry Pi wird heruntergefahren, um den Akku nicht zu zerstören. Im Test lief ein nur mit einem Netzwerkkabel verbundener Raspberry PI 2 Model B und einem gemessenen Stromverbrauch von ca. 400mA mit dem 300mAh Akku trotzdem gute 30 Minuten weiter.
Was beim 3Ah-Akku auffiel, war die enorm lange Zeit, bis die Ladezustandsanzeige der S.USV die vollständige Ladung des Akkus anzeigte. Kein Wunder, denn der gemessene Ladestrom betrug 95mA. Eine Nachfrage bestätigt diesen Wert, denn der Ladestrom ist beim Prototyp hardwaremäßig auf 100mA begrenzt. Wie gut, dass ich nicht meinen 12Ah Modellakku benutzt habe! Das war letztendlich auch der Auslöser für die Idee mit dem einstellbaren Ladestrom. 1A sollte ausreichend sein, um z.B. Akkus zu laden, die die Nachtphase einer Solarversorgung überbrücken sollen. Bei 100mA würde das wohl eher schlecht was werden. Laut letzten Informationen ist nun der minimal einstellbare Ladestrom 300mA. Der 3Ah-Akku ließ jedenfalls beim ersten Test den Raspberry Pi A+ gute 7 Stunden laufen, bei knapp 200 mA gemessenem Verbrauch ist das auch keine Herausforderung. Was mich dann doch anfänglich etwas wunderte, waren die beinahe 9 Stunden des Raspberry Pi B+ bei 300mA gemessenem Verbrauch. Wenn man jedoch berücksichtigt, dass ein Lithium-Akku erst nach ein paar Ladungen seine volle Kapazität erreicht, ist das ganze gar nicht mehr verwunderlich. In einem erneuten Test mit den Raspberry A+ lief dieser dann auch 14 Stunden, bis dass Akkumanagement dem Treiben ein Ende setzte.
Die Laufzeiten sind natürlich abhängig von der angeschlossenen Peripherie. Niemand kann ernsthaft erwarten, dass so eine USV ein NAS am Leben erhält. Aber versuchen kann man es ja. Zumindest mit einer älteren externen Festplatte, die ohne die Einstellungen der USB-Versorgung auf 1,2 A mit ihren 700mA Stromverbrauch gar nicht am Raspberry Pi 2 Model B funktionieren würde. Normalerweise hätte die S.USV das wegstecken müssen, da sie insgesamt 2,5A liefern kann. Das klappte leider gar nicht. Bei Wegfall der Stromversorgung ging sofort alles aus, selbst die USV. Die Meldung an das Entwicklerteam sorgte natürlich für einige Aufregung. Änderungen in der Firmware konnten keine Verbesserung bringen, aber letztendlich wurden der verwendete Spannungskonverter und seine Ansteuerung als Ursache identifiziert. Der Spannungskonverter sollte mit einem „Softstart“ den Akku schonen. Das bedeutet der Akku sollte stufenweise bis zur vollen Entnahme belastet werden, das hat die Festplatte jedoch wenig interessiert. Leider war der „Softstart“ hardwareseitig implementiert. Nach 2 Tagen Entwicklung war dieses Problem mit einer Änderung der Hardware des Prototyps gelöst.
Der Betrieb mit einer externen Spannungsversorgung gestaltete sich dafür absolut problemlos. Am Labornetzteil konnte ich schnell oder langsam die Spannungen zwischen 7 und 24V wechseln. Die S.USV lieferte immer brav ihre 5,1V, egal was noch so am Raspberry Pi dran hing. Selbst 15V Rechteckspannung wurde geschluckt. Erst bei unter 20Hz merkte das Management an, dass ich evtl. mal eine konstantere Spannung anlegen sollte. Auch dieses Verhalten ist klar, der Dienst fragt standardmäßig jede Sekunde den Zustand ab und findet dann, umso niedriger die Frequenz wird, immer öfter mal eine Stelle mit 0V am Eingang der externen Spannung. Diese Abtastrate ist über den Client einstellbar und kann je nach Bedarf geändert werden. Ein kurzer Test an der Autobatterie bei mehrfachem Starten konnte die S.USV ebenfalls nicht aus der Ruhe bringen. An einem Solarpanel konnte ich sogar auf einen Laderegler verzichten. Allerdings wurde der 3Ah-Akku nie wirklich voll, sodass das ein Raspberry Pi B Rev. 2 trotz 10 Stunden Sonne Nachts eine Pause einlegte, kein Wunder bei 100mA Ladestrom. Aber wie gesagt, das wird gefixt!

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