배터리 전원을 사용하려면 무엇을 알아야합니까?


78

어떤 전압 범위를 사용할 수 있습니까? 어떤 종류의 배터리가 적합합니까?


2
이 질문에 답이 없다고 생각하십니까? 그렇다면 내가 기여한 것을 개선하는 방법을 말씀해 주시겠습니까?
Andrew Larsson

1
@AndrewLarsson, 나는 허용 가능한 전압 범위에 대한 구체적인 정보를 원했습니다. 나는이 너무하지만 다른 곳에서 질문하고, 답이 남아있다 알고 raspberrypi.stackexchange.com/q/341/68을 그 질문에 대한 답변까지, 난 정말이 일을 마무리해야한다고 생각하지 않습니다.
매우 불규칙한

답변:


49

표준 USB는 5V를 사용하며 모델 B Pi는 700mA가 필요하다고 주장합니다. 으로부터 촬영 라즈베리 파이 자주 묻는 질문 :

장치는 4 x AA 셀에서 잘 작동해야합니다.

1.5V 알카라인 배터리를 사용하는 경우 보드가 과잉 공급됩니다. 대부분의 SoC 기반 컴퓨터와 마찬가지로 NiMH 배터리는 평균 1.25V를 공급하므로 사용해야합니다. 이렇게하면 보드가 안전하고 제어 된 5V로 유지됩니다. Pi는 배터리에서 필요한 정확한 양의 전류를 소비하므로 걱정할 필요가 없습니다.


3
새로 충전 된 NiMH 배터리는 대략 1.4VI의 출력을 제공하며, 사용 후 1.2V로 떨어집니다 ... 해로운가요?
매우 불규칙한

@HighlyIrregular 이들 중 대부분은 최대 용량으로 1.3V에서 최대로 충전되며 충전이 필요할 때 1.2V로 내려갑니다. 이것은 해롭지 않습니다. 실제로 충전기를 새로 구입하면 성능이 약간 향상 될 수 있습니다.
Andrew Larsson

1
알다시피, 알카라인 배터리는 내부 저항이 높기 때문에 상당한 전류를 소비하는 장치에는 적합하지 않습니다. 이것이 디지털 카메라에 적합하지 않은 이유입니다. 나는 그들이 라즈베리 파이에 적합한 지 여부를 모르겠습니다.
매우 불규칙한

1
그들은 작동합니다. 그들은 오래 가지 않을 것입니다 (각 1000mAh에서 4 시간 조금 넘음).
Andrew Larsson

3
배터리 5 개 (7.5V 알카라인 또는 ~ 6V NiMH)와 5V LDO 레귤레이터를 사용하는 것이 좋습니다. 물론 더 긴 런타임을 원한다면 더 큰 배터리 (예 : "C"셀)를 사용하거나 병렬로 더 연결하십시오!
Doktor J

20

여기에 잘 자사의 사양 내에서 파이를 제공합니다 배터리 전원에 대한 다양한 싼 일부 옵션 비교입니다 : 배터리에서 라즈베리 파이 실행은 [이 링크는 실제로 죽은 - 그리고 "라즈베리 배터리"도메인을 검색하는 것은 실패 -하지만 Pikamander2 아래는 원본 콘텐츠 (??)를 포함하는 편집으로 아래를 제안했습니다. 바라건대 이것은 공개 도메인으로 간주 될 수 있습니다. -> 골디 락]

아래 내용 포함 :

배터리에서 라즈베리 파이 실행

나란히 배터리 옵션

모바일의 필수 속성 중 하나 인 Raspberry Pi 기반 로봇은 배터리 전원으로 작동해야한다는 것입니다.

문제는 Pi가 상당한 양의 전류 (예 : 활동 및 연결된 주변 장치에 따라 500mA)를 취하고 매우 좁은 입력 전압 범위 (5V +/- 0.25V 등)가 필요하다는 것입니다. 배터리 전압은 현재 충전 수준에 따라 크게 다르기 때문에 배터리에서 직접 실행하는 것은 실제로 의미가 없습니다.

그래서 표준 배터리 전압을 Pi에 적합한 것으로 변환하는 다양한 옵션을 살펴 보았습니다.

선형 레귤레이터 사용

약 30 년 전에 전자 제품을 처음봤을 때의 전통적인 접근 방식은 5V보다 훨씬 높은 전압을 얻을 수있는 충분한 배터리를 장착하는 것입니다 (예 : 6V를 얻기 위해 4 배의 비 충전 AA, 7.2를 위해 6 배의 재충전 AA) V) 그런 다음 선형 레귤레이터 (예 : 7805 시리즈 IC)를 통해 안정된 5V를 얻습니다.

이 방법에는 두 가지 주요 문제가 있습니다.

  1. 선형 레귤레이터는 비효율적이며 과잉 전압을 열로 효과적으로 연소시킵니다. 즉, 배터리 수명을 낭비하고 방열판으로 열을 소산해야 할 수도 있습니다.
  2. Pi는 많은 양의 전류를 소비하므로 큰 방열판과 함께 상당히 큰 레귤레이터가 필요합니다.

다행스럽게도 요즘에는 스위치 모드 레귤레이터의 형태로 훨씬 더 나은 접근 방식이 있으며, 이는 고전류에서도 훨씬 더 효율적입니다.

RC 모델 UBEC 사용

적절한 무선 제어 모델, 특히 항공기는 소형 소형 배터리로 작동하는 효율적이고 안정적인 전압 전원 공급 장치가 필요한 경우가 많습니다. 이를위한 표준 접근 방식은 UBEC (Ultimate Battery Eliminator Circuit)라고하는 장치를 통해 연결된 충전식 배터리를 사용하는 것입니다.이 배터리는 필요한 출력보다 높은 전압을 사용하고 매우 효율적으로 다운 변환합니다. 6V 입력에서 500mA 출력을 공급하는 선형 레귤레이터는 500mA를 소비하지만 ((6-5) x0.5 = 0.5W의 낭비 전력으로 이어짐) UBEC는 입력 배터리에서 전체 500mA를 끌어낼 필요가 없습니다. 전력을 거의 낭비하지 않습니다.

UBEC는 RC 모델에 일반적으로 사용되므로 매우 저렴하게 픽업 할 수 있으며 일반적으로 꽤 높은 전류를 처리 할 수 ​​있습니다. 예를 들어, eBay에서 우송료를 포함하여 약 £ 1.50의 4A 모델을 찾았습니다.

단점은 원하는 출력 전압보다 더 많은 입력 전압을 공급해야한다는 것인데, 이는 배터리 팩에 많은 셀이 필요할 수 있음을 의미합니다. 여전히 이것은 매우 저렴한 옵션이며 잘 작동합니다.

DC-DC 변환기 사용

무게가 우선이라면 배터리 셀 수를 최소로 유지하는 것이 중요합니다. 다행히도 UBEC와 매우 유사한 방식으로 작동하지만 필요한 출력 전압보다 낮은 입력 전압에서 작동 할 수있는 DC-DC 컨버터라는 장치가 있습니다. 이것들은 또한 일반적으로 아주 작습니다.

eBay를 다시 살펴보면 여성 USB-A 소켓을 포함하여 정말 멋진 것을 발견했습니다. 즉, Raspberry Pi에 전원을 공급하는 데 사용하는 것과 동일한 USB 리드를 수정없이 사용할 수 있습니다. 여기의 가격은 약 2.5 파운드이며 무료 우송료가 부과됩니다. 입력 전압은 3-5V (충전식 AA 3 배에 이상적)이며 출력 전류는 최대 1A이며 충분해야합니다.

내장형 배터리 박스 사용

마지막으로 전용 하우징에 충전식 배터리와 DC-DC 컨버터를 사용하는 다양한 솔루션이 있습니다. 이것들은 전문가 조립 (예 : 납땜)이 필요하지 않기 때문에 꽤 좋을 수 있습니다-일부는 이미 배터리가 내장되어 있습니다. 내가 선택한 옵션은 대용량 "18650"리튬 이온 셀을 사용합니다 (예 : 약 £ 10 eBay에서 쌍), 우편 요금을 포함하여 £ 8의 주위에 비용. 최대 2.5A를 공급할 수 있으며, 다시 연결하기 쉬운 내장 USB-B 소켓과 간편한 충전을위한 편리한 USB-miniA 소켓이 있습니다. 이 유형의 상자의 또 다른 멋진 기능은 필요한 배터리 수명에 따라 1-4 셀에서 무엇이든 넣을 수 있다는 것입니다.

단점은이 상자가 상당히 클 수 있다는 것입니다. 내가 선택한 것은 파이가 파넬에서 나온 상자와 거의 같은 크기입니다.

18650 옵션을 선택하면 신중하게 쇼핑 할 가치가 있습니다. 일부 브랜드, 특히 Ultrafire는 품질에 대한 평판이 좋지 않으며 정격 용량에 미치지 못하는 것 같습니다. 이러한 유형의 배터리는 부적절하게 사용하면 화재 나 폭발이 발생하기 쉽기 때문에 조심스럽게 돌보고 싶을 것입니다.

배터리 수명 계산

필자는 Pi가 각 옵션에서 행복하게 실행되는지 테스트했지만 (UBEC 제외), 아직까지 이러한 옵션에 대한 배터리 수명 수치를 아직 검증하지 않았습니다.

이론적 인 배터리 수명을 계산할 때는 전압을 변환하기 때문에 배터리에 인쇄 된 밀리 암페어 시간 (mAh) 정격만으로는 갈 수 없습니다. 와트시로 변환하는 것이 가장 간단합니다. 이는 단순히 mAh 수치에 전압을 곱한 것입니다. RasPi는 5V에서 약 500mA, 즉 0.5 x 5 = 2.5 와트가 필요합니다. 컨버터의 완벽한 효율 (보통 90 % 이상 효율)을 가정하면 1000mAh 용량의 1.5V AA 셀은 1.5Wh를 공급할 수 있습니다. 즉, 약 1.5 / 2.5 = 0.6 시간 (또는 36 분) 동안 RasPi를 실행 ) 자체적으로. 스위치 모드 변환기 (예 : 마지막 3 개 옵션 중 하나)를 사용하면 여러 셀을 직렬로 또는 병렬로 연결하는지 여부는 중요하지 않습니다. 각 경우에 사용 가능한 용량에 셀 수를 대략적으로 곱하고 있습니다. 익숙한.

위에 나열된 옵션을 쉽게 비교할 수 있습니다. Pi 프로젝트에 적합한 배터리 전원 솔루션을 찾는 데 도움이되기를 바랍니다.

배터리 비교표

충전 수준 모니터링

배터리를 사용할 때는 배터리 잔량을 예상 할 수 있도록 현재 충전 수준을 모니터링하는 것이 좋습니다. 배터리 양단의 전압을 관찰하면 배터리를 방전시킬 수 있습니다. 비선형 방전 곡선 (각 셀 유형이 다르게 작동하고 전압 범위가 다름)을 허용하는 것 외에도 전압 변환기에서 Pi를 실행할 때 두 가지 주요 어려움이 있습니다.

  1. Pi의 입력 전압은 설계 상 항상 5V로 일정합니다. 따라서 Pi의 입력 전압을 측정 할 수있는 것이 아니라 입력 배터리의 전선을 충전 모니터링 회로에 연결해야합니다. 통합 배터리 박스의 경우 배터리에 접근하려면 박스에 구멍을 뚫어야합니다.
  2. Pi에는 아날로그-디지털 변환기가 내장되어 있지 않으므로 Pi를 사용하여 전압을 직접 측정 할 수 없습니다. Pi의 GPIO 핀 (예 : I2C 사용)을 사용하여 액세스 할 수있는 작고 저렴한 독립형 ADC 칩을 얻을 수 있습니다. 이는 아마도 가장 저렴한 옵션 일 것입니다. 개인적으로, 저는 ATTiny85 마이크로 컨트롤러가 주위에 놓여 있고 (아마도 미니-아두 이노), 아날로그 전압을 측정하기 위해 그 중 하나를 사용하여 ATTiny의 소프트웨어를 사용하여 남은 비율로 변환하는 것을 고려할 것입니다. 해당 레벨을 Pi over I2C와 통신하십시오.

불행히도 소프트웨어에서 순수하게 Pi의 전원을 제대로 끌 수 없으므로 소프트웨어로 제어 가능한 래칭 오프 스위치를 제공하는 잠재적 인 미니 프로젝트도 있습니다. 개인적으로, 나는 배터리 박스에 내장 된 수동 오프 스위치를 사용하기를 기대합니다. Li 18650 셀을 사용하는 경우 저전압에서 자동으로 차단되므로 '보호'유형을 얻는 것이 좋습니다.


8
@Fanjita와 같은 훌륭한 정보처럼 보입니다. 링크 부패를 피하려면 게시물에 링크를 요약하는 것이 중요합니다.
매우 불규칙한

@HighlyIrregular-링크의 컨텐츠를 추가했습니다
Greenonline

@Greenonline 잘라 내기 및 붙여 넣기는 원본 작성자의 저작권을 존중하지 않습니다. 요약은 괜찮습니다. 완전한 복사는 아마도 나쁜 생각 일 것입니다.
Steve Robillard

2
링크가 끊어졌습니다.
Ionică Bizău

1
콘텐츠의 원작자로서 위의 전체 인용문이 여기에 보존되어 기쁘다는 것을 확인합니다. 처음 게시했을 때 내 개인 블로그가 썩음 링크에 영향을 미치지 않는다고 생각했지만 호스팅 문제가 발생하여 도메인을 복원하지 못했습니다. 미래를 확실하게 예측할 수 없다는 것을 알게되었습니다!
Fanjita

8

배터리 전원 공급 USB 휴대 ​​전화 충전기리튬 18650 배터리 두 개가 있습니다. 그것은 꽤 좋은 일을했고 Quake 3 데모 루프를 실행할 때 유휴 상태에서 5.5 시간 동안, 4 시간 이상 동안 실행되었습니다. 내 테스트 방법 에 대한 내용은 여기를 참조하십시오 . 이 18650 리튬 배터리는 2 개의 배터리만으로도 쉽게 작업을 수행 할 수있을만큼 충분히 높은 전압을 제공하며 충전식이기 때문에 훌륭하게 작동합니다. 또한 상당한 전력을 공급하며 전체 부하 상태에서도 몇 시간 동안 Pi를 사용할 수 있습니다. 이 배터리는 배터리로 라즈베리 파이에 전력을 공급하려는 모든 사람들에게 좋은 선택이라고 생각합니다.


나는 정확히 동일한 설정을 시도했고 LCD 화면이 깜박이고 (파이가 시작되지 않았습니다) 전화기 충전기가 고장났습니다. 일부 연기가 나고 사라졌습니다.
Ionică Bizău

6

RPi는 USB로 구동되도록 설계되었으므로 배터리로 RPi를 실행하는 것은 바람직하지 않습니다. USB 전원이 조절되고 정확하게 5V입니다. 대부분의 USB 포트는 ~ 500mA를 공급할 수있는 반면, 대부분의 USB 충전기는 1A를 공급하도록 설계되었습니다. RPi에는 700mA의 최소 전원 공급 장치가 필요합니다. 그렇지 않으면 제대로 부팅되지 않을 수 있습니다.

배터리로 작동하는 비상 USB 전화 충전기를 사용하거나 의심 할 여지없이 개발 될 LiPo 실드를 기다리는 것이 좋습니다.


휴대폰에 대한 이해는 다양한 전압을 수용한다는 것입니다. 이것은 전압을 조절하는 비상 USB 전화 충전기를 찾아야한다는 것을 의미합니다.
매우 불규칙한

예, 아마도 그 힌트를 제거하거나 예제를 찾아야합니까?
Alex Chamberlain 2016 년

내가 본 모든 USB 충전기는 순전히 일화적인 증거이지만 RPI를 실행하는 데 꽤 좋을 것입니다. PC에 + 5V 레일에서 노이즈를 발생시키는 장치가 더 많기 때문에 PC의 USB 전원보다 아마 더 낫습니다.
LovesTha

컴퓨터의 대부분의 USB2 포트는 ~ 500mA 만 공급할 수 있습니다
Alex L

1
@Alex 더 나은가? 대부분의 충전기는 1A입니다.
Alex Chamberlain

6

http://elinux.org/R-Pi_Troubleshooting#Troubleshooting_power_problems 는 전압이 4.75와 5.25V 사이 여야한다고 제안하며 1.2V에서 4 개의 NiMh 배터리는 범위 내에서 4.8V 여야합니다. 그러나 완전히 충전 된 NiMH 배터리는 최대 1.4V * 4 = 5.6V까지 올라갈 수 있습니다. 배터리를 테스트 한 후 완전히 충전했을 때 1.3V까지만 올라가는 것으로 확인되면 정상입니다. 가장 좋은 해결책은 스위칭 DC-DC 컨버터를 사용하여 배터리에 넣은 모든 것을 5V로 변환하는 것입니다.


특정 DC-DC 변환기를 염두에 두셨습니까? 아니면 특정 회로?
Alex Chamberlain

5

다음은 내가 한 일이며 잘 작동하는 것 같습니다. 전원 커넥터와 같은 9v 배터리가 장착 된 8xAA 배터리 팩이 필요합니다. 2Amp USB 차량용 어댑터 옵션-차량용 어댑터에 연결하는 플러그입니다. 그렇지 않으면 어댑터를 분리하십시오.

자동차 어댑터의 중앙 핀을 배터리 팩에서 양극으로 또는 케이블을 사용하는 경우 적절한 전선을 납땜하십시오. 어댑터의 외부에 음극을 납땜하십시오.

그런 다음 총 24wH의 8xAA 2500mAh 충전식 NiMH를 얻었습니다. 이것은 잠시 동안 좋을 것입니다.

어댑터의 USB 플러그에서 꾸준한 5.08v를 측정하고 있습니다. 이것은 당신이 사거나 가진 제품의 품질에 달려 있습니다. 나는 rayovac 어댑터를 사용했다.

배터리는 어댑터보다 10-11V 정도 떨어져 나옵니다.

조금 더 있지 않으면 파이는 5V가 필요합니다. adafruit 어댑터는 5.25V입니다

http://elinux.org/RPi_5V_PSU_construction 도 도움이됩니다.

또한 배터리 팩이 0.54A에서 10V 일 때 전류를 측정했습니다. 이 장치에는 허브, Logitech Quickcam 9000, Netgear N150 및 USB2Serial 어댑터가 있으며 CPU는 70-100 %입니다. 유휴 상태에서는 0.38A였습니다. 전원을 끌 때 0.14A를 측정했습니다. Pi만으로 0.24A에서 공전했습니다. 900Mhz의 부하에서는 0.27A 만 사용했습니다. 장치가 유휴 상태 일 때 250Mhz까지 클럭 다운됩니다. 클럭 속도가 많은 차이나 CPU 부하를 만드는 것처럼 보이지 않습니다.

따라서 모든 장치에서 5W에서는 Pi와 이더넷만으로 약 4-5 시간,주고 받음, 8-9 시간이 소요됩니다.


나는 언급하는 것을 잊었다. 또한 직렬 USB 어댑터, 웹 캠 및 802.11N 어댑터가있는 USB2 허브에 전원을 공급합니다.
해변

1
자신의 답변을 편집 할 수 있음을 잊지 마십시오;)
Morgan Courbet

2
나는 여기에 니트를 고르고 싶습니다. 배터리를 직렬로 배열하면 조립품의 현재 용량은 개별 배터리 용량의 합계가 아니라 하나의 배터리 용량과 동일합니다. 그러나 병렬 배열의 경우 용량이 합이됩니다. 이런 식으로 생각하십시오. 하나의 배터리가 1.5vx 2500mAh = 3750mWh를 공급할 수 있다면 8 개 (어떤 배열이든) 30000mWh를 제공 할 수 있습니다. 30000mWh / (8 x 1.5v) = 2500mAh. 병렬 조립의 경우 30000mWh / 1.5v = 20000mAh. 20000mAh / 8 = 2500mAh. QED
CPRitter

1
자동차 어댑터가 장비에 10V 이하로 공급 된 경우 필요한 5V를 공급하는지 궁금합니다. 더 적은 배터리로 사용해 보셨습니까? 그 결과 폐열이 줄어들어 지구 온난화, 엔트로피의 무한한 증가, 우주의 열사병 행진이 지연 될 수 있습니다.
CPRitter

1
크랩, 맞아. 업데이트하겠습니다. 약 5 시간 밖에 걸리지 않습니다. 전류 @ 10V를 500mA로 측정했습니다. 따라서 5W의 전력이 필요합니다. 1.2V (충전식) x 8은 24wH를 제공하므로 4.8 시간입니다. 어느 쪽이든 AA 배터리 팩을 사용하려면 배터리가 8 개일 것입니다.
해변

3

저렴한 DC-DC 변환기 와 함께 Rpi를 사용하고 있습니다. 에어 소프트 배터리 및 RC 모델 배터리 (7.2V 및 11.8V)와 함께 사용했습니다. 매력으로 작동합니다. 내 5000mah 11.6V 배터리가 며칠 동안 전원을 공급할 수있는 것처럼 보입니다.

사용하기 전에 구성하십시오. Rpi에 연결하기 전에 모든 새 배터리로 테스트 중입니다.


2

고려할 점이 2 개 이상 있습니다.

1. 파워 레귤레이터의 효율

배터리를 사용하는 경우 Rpi의 전력 소비가 걱정 될 수 있습니다. Rpi는 비효율적 인 선형 레귤레이터를 사용합니다 (일반적인 전력 효율은 약 30-50 %입니다. 그러나 Rpi Lin 레귤레이터는 확실하지 않습니다!). 선형 레귤레이터는 에너지를 열로 소산하여 원하는 전압 레일, 즉 3.3V를 얻습니다. 전력선 변환과 관련된 일반적인 규칙 (예 : USB @ 5V-> RPI@3.3V)은 입력 전압이 클수록 동일한 작업 조건 에서 레귤레이터의 손실이 더 큽니다 . 반면, swithing 레귤레이터는 더 높은 효율을 제공합니다. 80-85 %, 심지어 97 %까지 ( LM2651 ). 또한 배터리 팩의 12V 또는 24V ~ 5V와 같이 더 큰 전압 강하가 필요할 때 더 적합합니다 (그러나 더 비쌉니다!).

인터넷 에서 원래 Rpi 조정기대체 하기위한 많은 자습서를 찾을 수 있습니다 .

2. 배터리 유형

LiPo 배터리를 사용하여 자신의 배터리 배열을 만들어 프로젝트에 적합한 다음 크기, 용량, 최소값을 조정할 수 있습니다. 전압 및 전류 사양 등 eBay와 같은 자주 사용하는 e- 마켓에서 다양한 유형의 LiPoly를 구입할 수 있습니다. 용량 외에도 최대 값에 주의해야합니다 . 표준 방전 전류 (UMTS 모뎀과 같은 라즈베리와 함께 고전력 장치를 사용하는 경우 필요), 사이클 수명 (일반적으로 저렴한 LiPoly의 경우 200-1000) 및 안전 및 보호 사양 ( 이산, 단락, 과전압, 저전압 등 ). 가용성성능 대 가격 비율 로 인해 많은 프로젝트에서 LiPoly 배터리를 사용했습니다 .

RC 포럼에서 LiPoly에 대한 자세한 내용을 확인할 수 있습니다 .



-3

이것은 잘못된 것일 수도 있지만 배터리 2 개를 뽑은 다음 전선을 잘라낸 다음 배터리 4 개에 연결해보십시오.


1
무슨 전선을 끊어? 배터리에는 일반적으로 전선이 연결되어 있지 않습니다
매우 불규칙 함

다이어그램이나 그림을 사용하여 의미를 설명함으로써 답을 개선하십시오. 나는 당신이 여기서 무엇을 말하려고하는지 잘 모르겠습니다.
Piotr Kula
당사 사이트를 사용함과 동시에 당사의 쿠키 정책개인정보 보호정책을 읽고 이해하였음을 인정하는 것으로 간주합니다.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.