バッテリーから電力を供給するために何を知る必要がありますか？

どの電圧範囲に対応できますか？どのようなバッテリーが適切ですか？

標準USBは5Vを使用し、モデルB Piは700mAが必要であると主張しています。Raspberry PiのFAQから引用：

デバイスは4 x AAセルで十分に動作するはずです。

1.5Vアルカリ電池を使用している場合、ボードに供給しすぎます。ほとんどのSoCベースのコンピューターと同様に、NiMHバッテリーは平均1.25Vを供給するため、使用する必要があります。これにより、ボードは安全で、より制御された5Vになります。Piは、必要な量のアンペアをバッテリーから引き出しますので、心配する必要はありません。

ここではすべてが順調にその仕様内パイを供給するバッテリ電源のための様々な安価なオプションのいくつかの比較、です：バッテリーからラズベリーパイを実行するには 、[このリンクは、実際に死んでいる-と「ラズベリー電池」のドメインを検索すると失敗した-しかし、Pikamander2おそらく元のコンテンツを含む編集として以下を提案しました（??）。うまくいけば、これはパブリックドメインと見なされます。-> goldilocks]

以下のコンテンツを含む：

電池からRaspberry Piを実行する

Raspberry Piベースのモバイルロボットの重要な特性の1つは、バッテリー電源で実行する必要があることです。電源コードを引きずるのはあまり使用されません。

問題は、Piがかなりの量の電流（アクティビティと接続された周辺機器に応じて500mAなど）を受け取り、かなり狭い入力電圧範囲（5V +/- 0.25V程度）を必要とすることです。バッテリー電圧は現在の充電レベルに応じてかなり乱暴に変化するため、バッテリーから直接実行することはあまり賢明ではありません。

そこで、標準のバッテリー電圧をPiに適したものに変換するためのさまざまなオプションを検討しました。

リニアレギュレーターを使用する

私が約30年前に電子機器をいじくり回したときの伝統的なアプローチは、5Vよりもかなり高い電圧を得るのに十分なバッテリーをまとめることです（たとえば、4Vの非充電式AAで6V、または6xの充電式AA 7.2 V）、それを線形レギュレーター（たとえば、7805シリーズIC）に通して、安定した5Vを取得します。

このアプローチには2つの主な問題があります。

1. リニアレギュレータは非効率的であり、過剰な電圧を熱として効果的に燃やします。これは、バッテリ寿命を無駄にしているだけでなく、おそらくヒートシンクでその熱を放散する必要があることを意味します。
2. Piには非常に多くの電流が流れるため、非常に大きなレギュレータと大きなヒートシンクが必要になります。

幸いなことに、現在ではスイッチモードレギュレータの形で、はるかに優れたアプローチがあります。これは、大電流でもはるかに効率的です。

RCモデルUBECの使用

適切な無線制御モデル、特に航空機では、多くの場合、小型で軽量のバッテリーで動作する効率的で安定した電圧の電源が必要です。このための標準的なアプローチは、UBEC（Ultimate Battery Eliminator Circuit）と呼ばれるデバイスを介してリンクされた充電式バッテリーを使用することです。UBECは、必要な出力よりも高い電圧を取得し、非常に効率的にダウンコンバートします。6V入力から500mA出力を供給するリニアレギュレータが500mAを消費するのに対し（（6-5）x0.5 = 0.5Wの無駄な電力につながる）、UBECは入力バッテリから500mAをすべて消費する必要はありません。電力をほとんど消費しません。

UBECはRCモデルで非常に一般的に使用されるため、非常に安価に入手でき、一般にかなり高い電流を処理できます。例えば、私は郵便料金を含めて約1.50ポンドでeBayで4Aモデルを見つけました。

欠点は、目的の出力電圧よりも多くの入力電圧を供給する必要があることです。つまり、バッテリーパックには多くのセルが必要になる場合があります。それでも、これは非常に安価なオプションであり、うまく機能します。

DC-DCコンバーターを使用する

重量を優先する場合は、バッテリーセルの数を最小限に抑えることが重要です。幸いなことに、DC-DCコンバーターと呼ばれるデバイスがあり、UBECと非常によく似た方法で動作しますが、必要な出力電圧よりも低い入力電圧でも動作できます。これらは通常、非常に小さいものでもあります。

再びeBayを見ると、女性用USB-Aソケットを含む、本当に素晴らしいものがいくつか見つかりました。これは、Raspberry Piに電力を供給するのにおそらく使用しているのと同じUSBリードを、変更なしで使用できることを意味します。ここの価格は約2.50ポンドで、送料は無料です。入力電圧は3〜5V（3x充電式AAに最適）、出力電流は最大1Aです。

内蔵バッテリーボックスの使用

最後に、専用ハウジング内で充電式バッテリーとDC-DCコンバーターを使用するさまざまなソリューションがあります。特別なアセンブリ（はんだ付けなど）を必要としないため、これらは非常に素晴らしいものになります-一部には既にバッテリーが組み込まれています。私が選択したオプションは、 eBayからのペア）、および送料を含めて約8ポンドの費用がかかります。最大2.5Aの電力を供給できますが、これも十分な量で、簡単に接続できるUSB-Bソケットと、充電が簡単なUSB-miniAソケットを備えています。このタイプのボックスのもう1つの優れた機能は、必要なバッテリー寿命に応じて、1〜4個のセルから何でも差し込めることです。

欠点は、これらのボックスが非常に大きくなる可能性があることです。私が選んだのは、私のPiがFarnellから入った箱とほぼ同じサイズです。

18650オプションを選択する場合は、慎重に買い物をする価値があります。Ultrafireをはじめとする一部のブランドは、品質に対する評価が低く、評価された容量を満たしていないようです。これらのタイプのバッテリーは、不適切に使用された場合、発火または爆発する傾向があります。したがって、それらの世話に非常に注意する必要があり、危険なブランドを使用していないことを確認する価値があります。

バッテリー寿命の計算

私は、これらのオプションのバッテリー寿命の数値をまだ実験的に検証していませんが、Piが各オプションからうまく動作することをテストしました（これまでのところ、UBECを除く）。

理論上のバッテリ寿命を計算するとき、電圧を変換しているため、バッテリに印刷されたミリアンペア時（mAh）の定格だけでは行きません。ワット時に変換するのが最も簡単です。これは、電圧にmAhの数値を掛けたものです。RasPiには5Vで約500mAが必要です。これは0.5 x 5 = 2.5ワットです。コンバーターの完全な効率（通常少なくとも90％の効率）を想定すると、1000mAhの容量の1.5V AAセルは1.5Whを供給できます。つまり、RasPiを約1.5 / 2.5 = 0.6時間（または36分）実行します） そのままで。スイッチモードコンバーター（つまり、最後の3つのオプションのいずれか）では、複数のセルを直列に接続するか並列に接続するかは実際には関係ありません。それぞれの場合、利用可能な容量にセルの数を大まかに乗算します中古。

上記のオプションを簡単に並べて比較できます。Piプロジェクトに適したバッテリー電源ソリューションを見つけるのに役立つことを願っています。

充電レベルの監視

バッテリーで動作している場合、現在の充電レベルを監視することをお勧めします。これにより、残りのバッテリー寿命を推定できます。これを行うには、バッテリーの両端の電圧を観察します。これは、バッテリーが放電すると低下します。非線形の放電曲線（各セルタイプの動作が異なり、電圧範囲が異なる）を許容することとは別に、電圧コンバーターからPiを実行する場合、これには2つの主な問題があります。

1. Piの入力電圧は、設計上、常に安定した5Vになります。したがって、Piへの入力の電圧を測定できるようにするのではなく、入力バッテリーから充電監視回路にワイヤを接続する必要があります。内蔵バッテリーボックスの場合、これにはバッテリーにアクセスするためにボックスにいくつかの穴を開ける必要があります。
2. PiにはA / Dコンバーターが組み込まれていないため、Piを使用して電圧を直接測定することはできません。PiのGPIOピンを使用して（たとえばI2Cを使用して）アクセスできる、小型で安価なスタンドアロンADCチップを入手できます。これはおそらく最も安価なオプションです。個人的には、たくさんのATTiny85マイクロコントローラー（基本的にはミニArduino）が横たわっているので、そのうちの1つを使用してアナログ電圧を測定し、ATTinyのソフトウェアを使用して残りのパーセンテージを変換してから、そのレベルをI2C経由でPiに伝えます。

残念ながら、Piをソフトウェアだけで適切にパワーダウンすることはできません。そのため、ソフトウェアで制御可能なラッチオフスイッチを提供する潜在的なミニプロジェクトもあります。個人的には、バッテリーボックスに組み込まれている手動のオフスイッチを使用するだけです。Li 18650セルを使用している場合は、低電圧で自動的に遮断されるため、「保護」タイプにする価値があります。

このバッテリー駆動のUSB携帯電話充電器と、18650のリチウムバッテリーをいくつか手に入れました。かなり良い仕事をし、アイドル時には5.5時間、Quake 3デモループを実行するときには4時間以上実行しました。私のテスト方法についてはこちらをご覧ください。これらの18650リチウム電池は、たった2個の電池で簡単に仕事ができるほど十分に高い電圧であり、充電可能でもあるため、非常にうまく機能します。また、かなりの電力を提供し、全負荷下でも長時間Piを使用できます。これらのバッテリーは、バッテリーからRaspberry Piに電力を供給したい人にとっては良い選択だと思います。

バッテリーでRPiを実行することはお勧めできません。これは、USBから給電されるように設計されているためです。USB電源は調整されており、正確に5Vです。ほとんどのUSBポートは最大500mAを供給できますが、ほとんどのUSB充電器は1Aを供給するように設計されています。RPiには700mAの最小電源が必要です。そうしないと、RPiが正常に起動しない場合があります。

代わりに、バッテリー駆動の緊急USB電話充電器を使用するか、間違いなく開発されるLiPoシールドを待つことをお勧めします。

http://elinux.org/R-Pi_Troubleshooting#Troubleshooting_power_problemsは、電圧が4.75〜5.25 Vの間である必要があることを示唆しており、それぞれ1.2Vの4つのNiMhバッテリーが範囲内で4.8Vであることを示唆しています。ただし、完全に充電されたNiMHバッテリーは、最大1.4V * 4 = 5.6Vに達する可能性があります。バッテリーをテストして、完全に充電されたときにのみ1.3Vに達することがわかった場合、問題ありません。最善の解決策は、おそらくスイッチングDC-DCコンバーターを使用して、バッテリーの出力を5Vに変換することです。

ここに私がやったことがあり、うまくいくようです：電源コネクタのような9vバッテリー付きの8xAAバッテリーパックが必要です。2Amp USBカーアダプターオプション-カーアダプターに差し込むプラグ。それ以外の場合は、アダプターを分解します。

カーアダプターのセンターピンをバッテリーパックのプラスにはんだ付けするか、ケーブルを使用した場合は適切なワイヤーをはんだ付けします。ネガをアダプターの外側にはんだ付けします

その後、合計24wHの8xAA 2500mAh充電式NiMHを入手しました。これはしばらくの間は良いはずです。

私は、アダプターからのUSBプラグで安定した5.08vを測定しています。これは、購入/所有しているものの品質に依存します。rayovacアダプターを使用しました。

バッテリーは、アダプターの前に10〜11Vほど出ます。

piはもう少しでなければ5Vを必要とします。adafruitアダプタは5.25Vです

http://elinux.org/RPi_5V_PSU_constructionも参考になります。

0.54Aで10Vのときのバッテリーパックからの消費電流も測定しました。デバイスにはハブ、Logitech Quickcam 9000、Netgear N150、およびUSB2Serialアダプターがあり、CPUは70〜100％でした。アイドル状態では0.38Aでした。電源オフ時には、0.14Aを測定しました。Piのみで、0.24Aでアイドル状態になりました。900Mhzの負荷では、0.27Aしか使用しませんでした。デバイスがアイドル状態の場合、250Mhzまでクロックダウンします。クロック速度に大きな違いやCPU負荷が生じるようには見えません。

したがって、すべてのデバイスで5Wの場合、Piとイーサネットだけで約4〜5時間、ギブまたはテイクを取得できますが、8〜9時間は必要です。

安価なDC-DCコンバーターで Rpiを使用しています。airsoftバッテリーおよびRCモデルバッテリー（7.2Vおよび11.8V）で使用しました。チャームとして機能します。私の5000mah 11.6Vバッテリーは何日間も電力を供給できるようです。

使用する前に設定するよう注意してください。Rpiに接続する前に、すべての新しいバッテリーでテストしています。

考慮すべき点が少なくとも2つあります。

1.パワーレギュレーターの効率

電池を使用している場合は、おそらくRpiの電力消費を心配しています。Rpiは非効率的な線形レギュレーターを使用します（それらの一般的な電力効率は約30〜50％です。しかし、Rpi lin。レギュレーターについてはわかりません！）。リニアレギュレータは、エネルギーを熱として放散して、所望の電圧レール、つまり3.3Vを取得します。USB @ 5V-> RPI@3.3Vなどの電力線変換に関する一般的なルールは、入力電圧が大きいほど、同じ動作条件でのレギュレータの損失が大きくなります。一方、スイッチングレギュレータは、より高い効率を提供します。80-85％、最大97％（LM2651）まで。そして、より大きな電圧降下が必要な場合、たとえばバッテリーパックの12Vまたは24Vから5Vの場合に適しています（しかし、より高価です！）。

インターネット上のオリジナルのRpiレギュレーターを置き換えるための多くのチュートリアルを見つけることができます。

2.バッテリーの種類

LiPoバッテリーを使用して独自のバッテリーアレイを作成し、プロジェクトに適合させることができます。その後、寸法、容量、最小値を調整できます。電圧や電流の仕様など。eBayなどの頻繁に使用されるeマーケットでさまざまなタイプのLiPolyを購入できます。容量に加えて、最大値に注意する必要があります。標準の充電電流（UMTSモデムのようなRaspberryに沿って高出力デバイスを使用する場合に必要）、サイクル寿命（安価なLiPolyの場合は通常200-1000）、安全性と保護仕様（ディスガージ、短絡、過電圧、低電圧など）可用性とパフォーマンス対価格比が優れているため、多くのプロジェクトでLiPolyバッテリーを使用しました。

LiPolyの詳細については、RCフォーラムをご覧ください。

これはかなり高価なUSBバッテリーパックですが、非常に用途が広く、piのバッテリーバックアップ以外にもいくつかの用途があります。

http://www.adafruit.com/products/962

これはおそらく間違っていますが、2個のバッテリーを入手してからワイヤーを切り取り、4個のバッテリーに取り付けてみました。