Fuente con respaldo de batería para Raspberry Pi (y otras cosas)

Hace un tiempo implementamos en blusbin un servidor con owncloud para que se pudiera tener acceso “universal” a archivos (también espero compartir pronto el “tutorial” de como instalar este servidor) y aquí veremos la fuente de alimentación.

Para este servidor, se usó una raspberry pi, pero el detalle era que tenia que estar en linea siempre, así que pensamos en usar alguna fuente con respaldo de batería. La primera idea que tuvimos fue usar un clásico regulador lineal a 5 volts con un “boost” de corriente por transistor, algo así:

Hasta ahí todo bien (aparentemente), pues regulaba bien el voltaje, la corriente era buena, soportaba sin problema la RPi y un disco duro externo, si llegaba alguna suspensión del servicio eléctrico, el servidor ni lo sentía, etc. El detalle, que se nota con el tiempo, es que la eficiencia es muy baja, se nota principalmente porque el circuito siempre estaba caliente, regular de 12V a 5V con un corriente de aproximada 2 Amperes son como 14 Watts que pasan por el transistor, por mucho que le ponga un disipador lo suficientemente grande para que no se calentara tanto, eso no impide que por el transistor “pase” toda esa potencia. Ademas, el servidor con el disco duro consumían aproximadamente 10 Watts, por lo tanto el sistema requería una potencia alrededor de 24 Watts, dejando la eficiencia cerca del 41%, algo que ademas del calor, hace que la batería de respaldo durara menos de lo esperado cuando había cortes de energía.

Una muestra del “desgaste” innecesario del circuito se ve en la temperatura, en la siguiente foto podemos ver como después de unos meses, hasta el disipador de la fuente cambia de color

Pues bueno, por estas y otras razones (algunas estéticas) se optó por cambiar la fuente de lineal a conmutada. El diseño esquemático, quedo algo así:

P1, P2 y P3 son borneras de conexión. P1 es la entrada de voltaje (15 a 24V AC/DC), P2 es para conectar la batería de respaldo (12V) y P3 es una salida a 5V para algún accesorio como un ventilador o algo así. Los conectores J1 y J2 son conectores USB A hembra para alimentar la RPi y el disco duro.

El diagrama esta basado en el circuito AP1501A que es un convertidor dc/dc tipo buck. Ademas, se usa el clásico LM317 para hacer el cargador tipo “trickle charge” para baterías ácido plomo, en este caso a 12V.

Como se ve, no es muy complejo el circuito. Ademas el diseño de la placa no quedó muy elaborado:

Y el pcb lo mandamos a fabricar a JLCPCB 😉

Y el resultado final:

Y ya conectado al “servidor”:

El suministro principal de energía, es una fuente para laptop (19V 4A), que no sufre en lo absoluto, ya que la eficiencia llegó a ser de 85%, mas del doble que con la fuente lineal. De hecho, a pesar de que le instalamos el ventilador, no se necesitó y se dejó desconectado, ya que el circuito no se calienta nada 😉 La batería es, como ya había mencionado, de ácido-plomo:

De hecho estuvimos monitoreando con la cámara térmica 😎 y los resultados fueron muy buenos

En fin, para terminar dejo por aquí los archivos en DipTrace.

Espero que les sea de utilidad.

Sin mas por el momento…

Argos.

 

 

 

3 comentarios en “Fuente con respaldo de batería para Raspberry Pi (y otras cosas)”

  1. me parece genial este proyecto, me pregunto si se podría hacer para manjar cargas de 12 o 24 volts.
    veras, tengo 2 impresoras 3D, una a 12v, y otra a 24v, el problema que tengo es que en la zona donde vivo, hay cortes frecuentes en el fluido eléctrico y eso, me hace perder tiempo y trabajos…
    que debo hacer para aumentar el voltaje de salida y la capacidad de carga del dispositivo, para tener un consumo de a unos 300w a 24v?
    de antemano gracias por la información
    mi correo sayama3x3@gmail.com
    mi wsp + 1 809 854 5590
    gracias!

    1. Hola, que bueno que te guste el proyecto!! Con respecto a cargas de 12V/24V es posible, pero no he visto algún “chip comercial” que tenga esas capacidades, por lo que tendrias que diseñarlo. Por la cantidad de corriente que manejaría, creo que mi primera aproximación a resolver el problema seria manejarlo en 2 etapas, la primera seria generar con un boost al rededor de 30V y que sea capaz de manejar esas corrientes (o un poco mas, por aquello de la eficiencia), después, a la salida un buck que baje a 12V ó 24V. Espero esto pueda ayudarte. Saludos

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