Digitrode
цифровая электроника вычислительная техника встраиваемые системы
Питаем Raspberry Pi от солнечной панели
Сегодня миникомпьютер Raspberry Pi пользуется большой популярностью среди радиолюбителей и энтузиастов в области электроники. С помощью него делают множество проектов, различных по своей сложности: от самых простых до очень сложных, но в то же время удивительных и поражающих воображение. Raspberry Pi пригоден для создания настольного персонального компьютера, домашнего медиацентра, веб-сервера. Но также очень часто на основе Raspberry Pi делают системы домашней автоматизации.
При проектировании систем малой автоматизации, используемых в не слишком развитых в плане инфраструктуры местах (например, на даче или где-нибудь на природе), встает вопрос о питании устройств. И желательно, чтобы это питание было как можно более автономным.
В данном материале рассмотрим, как довольно просто запитать миникомпьютер Raspberry Pi солнечной энергией.
Что нам понадобится для создания автономного Raspberry Pi:
- Raspberry Pi (в данном случае применяется Model B)
- Солнечная панель 5 Вт с USB-коннектором
- Разъем типа «мама»
- Кабель USB
- Двухпозиционный переключатель
- Паяльник и олово
Шаг 1: находим требуемые выводы GPIO
Здесь все просто. Чтобы подключить питание к Raspberry Pi, нам нужны линии питания: красный (5V / вывод 2) и черный (GND / вывод 6).
Шаг 2: определяем провода питания в кабеле USB
Теперь нужно узнать, какие провода в USB-кабеле используются для питания. Обычно это красный (+5 В) и черный (земля). Но настоятельно рекомендуется проверить вольтметром.
Теперь, чтобы подвести питание к Raspberry Pi, нужно соединить USB-кабель с разъемом GPIO. Также для удобства включения/выключения питания следует задействовать двухпозиционный переключатель.
Красный провод кабеля припаиваем к одному концу переключателя, а другой конец припаиваем к проводу разъема типа «мама», который пойдет на вывод 2 штекера GPIO. Черный провод соединяем с проводом, который пойдет на вывод 6. Можно сделать и наоборот, установив переключатель на линии GND.
Шаг 4: проверяем
После монтажных работ самое время подключить кабель к USB-разъему солнечной панели. Поскольку в данном случае используется панель мощностью 5 Вт, то Raspberry Pi будет работать в безоблачный солнечный день, но в пасмурную погоду или при искусственном освещении от лампы энергии может не хватать, поэтому в ответственных приложениях в таком случае лучше предусматривать резервный источник питания.
Источник
Использование солнечной батареи для управления Raspberry Pi.
В этом видео:
– Подключение солнечной батареи к GPIO пину как устройства ввода;
– Какое напряжение считается True=1;
– разбор Python скрипта для реакции на появление сигнала на GPIO пине.
Я продолжаю рассказывать о том что можно делать с gpio портами на raspberry pi.
Сегодня о том как можно использовать вот такую солнечную батарею с Raspberry pi: 
Зарядить pi конечно не получится такой батареей – выходное напряжение тут всего 1,3В при хорошем освещении. Но можно получить информацию о наличии света в каком-либо месте. Например, можно интерпретировать наличие света как сигнал к отключению внешнего освещения (можно собирать свои системы умный дом и тп.). Если заменить солнечную панель на датчик движения, то можно фиксировать движение. Суть в определении какого-либо сигнала на одном из пинов raspberry pi и последующая реакция на него.
В моей схеме всё просто – если есть свет, то диоды загораются, если света нет, то гаснут. Дополнительно, в данной схеме я использовал резистор в 1К Ом для ограничения тока через пин к которому подключена солнечная батарея. Больших токов ожидать не стоит, но лучше обезопасить себя.
Моя схема выглядит следующим образом: 
Есть четыре светодиода подключённые к разным пинам на RaspberryPi.
Пины: green=7 ; yellow=12 ; red=16 ; blue=18
И солнечная батарея подключена к пину 11:
solarbattery=11
Пины к которым подключены диоды настроены как и в предыдущих видео на Выход:
for i in LED:
GPIO.setup(i, GPIO.OUT, initial=0)
Пин 11- солнечная батарея, насроен на Выход:
GPIO.setup(solarbattery, GPIO.IN)
С использованием операторов циклов производится мониторинг состояние пина 11. Если на нём есть сигнал, то включаем диоды, если сигнала нет, то диоды выключаем
if GPIO.input(solarbattery)==True:
for i in LED:
GPIO.output(i,True)
time.sleep(0.1)
else:
for i in LED:
GPIO.output(i,False)
time.sleep(0.1)
Особенностью данной схемы является возможность получать сигнал с внешнего устройства или прибора. В данном случае солнечная батарея – если освещения слабое, то батарея будет генерировать слабое напряженение, ток тут не особо важен.
Возникает вопрос какое напряжение может сгенерировать батарея и какое напряжение Raspberry Pi будет считать достаточным для положительного сигнала на входе.
Сигнал поступает с солнечной батареи – если достаточно света и батарея может сгенерировать 1.3В, то сигнал на входе есть.
На этом сайте я нашёл вот какую информацию:
To answer that question I/O ports have two parameters which deal with the output level:
: The maximum low level voltage. (0.8V on the BCM2835)
: The minimum high level voltage. (1.3V on the BCM2835)
Для Raspberry Pi Достаточно 1,3 вольта для того чтобы считать что сигнал на пине есть.
Больше 3х вольт я бы не стал подавать на пин, так как пины генерируют как раз напряжение в 3 вольта.
Информация о том сколько пины генерируют напряжения и какие токи приемлемы по ссылке:
http://pinout.xyz
К сожалению, WordPress портит всю вёрстку с отступами.
Смотрите скриншот и видео! 
# cat my-script.py
import RPi.GPIO as GPIO
import time
GPIO.setmode(GPIO.BOARD)
green=7 ; yellow=12 ; red=16 ; blue=18
solarbattery=11
LED = [green,yellow,red,blue]
Источник
Как я могу запустить Pi на солнечной энергии?
Кто-нибудь успешно настроил свой Pi для работы на солнечной энергии? Если это так, то каков будет самый дешевый способ разумного и надежного достижения этого с использованием комбинации солнечных элементов / батарей / регуляторов напряжения?
Это просто сборка панелей, которые дают необходимый ток, регулирование напряжения и подача резервной батареи, или есть что-то еще, о чем я должен знать?
Есть несколько вещей, о которых вам нужно знать, если вы хотите построить свой собственный источник солнечной энергии.
Главное, что выходное напряжение солнечных элементов может сильно варьироваться в зависимости от падающего солнечного света (насколько это солнечно).
Простые нерегулируемые солнечные панели, которые продаются как «зарядные устройства», часто предназначены для 12 — вольтовых « глубоких » батарей для отдыха, но могут измеряться при разомкнутой цепи 18 В или более при ярком солнечном свете (даже в Великобритании * 8 ‘). Внутреннее сопротивление батареи удерживает это напряжение до уровня батареи, но без него напряжение выше номинального может повредить напрямую подключенную электронику, если оно не отрегулировано.
Таким образом, вы должны смотреть либо на регулирование солнечной панели, либо на снижение ее мощности с помощью батареи, а в идеале и того, и другого. Использование батареи также позволяет вам накапливать избыточную выработку энергии и подавать энергию, когда мощность от солнечной панели падает, а это значит, что вы можете сойти с рук с солнечной панелью, размер которой соответствует вашим средним потребностям в электроэнергии, а не один размер для вашего максимума сила нужна.
Если вы хотите, чтобы размер солнечной панели и батареи был минимальным, вы можете рассчитать общую ожидаемую мощность нагрузки, среднюю выработку электроэнергии в течение года и емкость батареи, чтобы вы могли провести ночь и зимние месяцы.
В ответах на мой вопрос о замене стека электроники есть несколько полезных советов о зарядке от солнечных батарей , в том числе информация о том, как рассчитать, достаточно ли солнечного света в вашем районе для вашего применения для данной комбинации солнечных батарей и батарей, используя информацию о местоположении от компании Gaisma. ,
Возможно, стоит взглянуть на зарядные устройства Solio со встроенными солнечными батареями, регуляторами напряжения и резервной батареей. Они также, скорее всего, будут иметь правильное подключение питания для Raspberry Pi.
Вам не следует подвергать Raspberry Pi воздействию прямых солнечных лучей, так как это может вызвать проблемы (например, перегрев или повреждение некоторых типов компонентов, таких как конденсаторы). УФ-излучение не выгодно для электроники. Кроме того, я думаю, что у вас все будет хорошо, если у вас есть резервная батарея и регулятор качества.
Обратите внимание, что вы можете легко защитить электронное устройство от ультрафиолетового излучения, поместив его в непрозрачный контейнер, что подойдет простая картонная коробка, или вы можете обернуть его в конструкционную бумагу. Даже прозрачный стеклянный или пластиковый корпус отфильтровывает большую часть ультрафиолета. Затем вы можете провести проводку от солнечной панели к Raspberry Pi через отверстие в вашем корпусе.
Вот моя установка: 30-ваттная солнечная панель с зарядным устройством на 12 вольт, подключенным к 12-вольтовой батарее на 33 ампер-часа. При выключенном аккумуляторе у меня есть выпрямитель от 12 до 5 вольт, который безопасно сбрасывает напряжение до 5 вольт, которые я вставил в кабель micro USB.
Он успешно работает уже два дня. Я хотел бы поэкспериментировать с меньшей батареей и панелью, но, исходя из моей математики, в моей настройке есть дополнительные отступы как для батареи, так и для панели. Я открыт для улучшений, хотя.
Как минимум, вам нужны: солнечная панель, контроллер заряда, батарея глубокого цикла, понижающий преобразователь постоянного тока (для снижения напряжения батареи до 5 В), оборудование для монтажа панели, что-то, чтобы разместить все компоненты.
Хитрость заключается в том, чтобы определить размеры солнечных компонентов, и это зависит от того, сколько солнечного света вы получаете и какой запас энергии вы хотите. Тем не менее, даже в самых лучших обстоятельствах, я считаю, что в большинстве мест было бы сложно питать Pi 24/7/365 с панелью мощностью менее 30 Вт и батареей 12 В 5AH AGM SLA.
Причина в том, что панель должна обеспечивать достаточное питание, чтобы не только поддерживать работу Pi в течение дня, но и заряжать батарею, чтобы поддерживать работу Pi ночью. Пи потребляет примерно 1,5 Вт. Для 24 часов работы это 1,5 Вт x 24 часа = 36 Вт часов. Батарея 12 В 5AH AGM SLA теоретически может обеспечить 60 Вт электроэнергии. Но вы никогда не хотите сливать свинцовую кислоту более чем на 50%. Также всегда есть недостатки. Таким образом, вы получите только 23 ватт-часа от батареи. Этого достаточно, чтобы получить Pi в течение ночи — но только если батарея была полностью заряжена для начала. И вот где мощность панели становится важной.
Панель мощностью 30 Вт теоретически может обеспечить 30 Вт в час при «пиковом солнечном свете». Но реально вы получите только 23 Вт от панели. Таким образом, вам потребуется 1,6 часа пикового солнечного света (1,6 часа x 23 Вт = 36,8 Вт-часов), чтобы питать Pi, использующий 36 Вт в день. Вы можете проверить онлайн, чтобы увидеть, сколько часов пик солнечного света получает ваш район. Вы хотите в среднем на зиму.
Например, в Сиэтле, штат Вашингтон, зимой в среднем только 1,6. Так что панель 30W просто сделает это. Но это все еще предполагает, что вы будете получать как минимум 1,6 часа солнечного света в день. В действительности вы можете провести дни без солнечного света вообще. Вот почему вы хотите увеличить размер панели + аккумулятор для резервного питания.
Поэтому было бы весьма необычно питать Pi с панелью 150 Вт и батареей 75 Ач. Многие скажут, что это излишне. Но это не так, если вы хотите зарезервировать энергию для облачных дней.
Источник
Для миникомпьютера Raspberry Pi создали приставку-генератор солнечной энергии
Экология потребления.Наука и техника:PiSolMan представляет собой интегрированный электронный модуль, предназначенный для непрерывного питания компьютера Raspberry Pi Zero от 12В батареи и солнечной панели.
PiSolMan представляет собой интегрированный электронный модуль, предназначенный для непрерывного питания компьютера Raspberry Pi Zero от 12В батареи и солнечной панели. Он сопоставим по размеру с Raspberry Pi Zero. Плата габаритами 65×30.5 мм способна обеспечить ключевую информацию с точки зрения тока, напряжения, мощности и общей энергетической эффективности. Модуль реализует весьма сложные интегральные схемы для того, чтобы достичь общего КПД до 90%. Компактный размер делает PiSolMan идеальным для требовательных к пространству приложений для Raspberry Pi Zero.
Данное устройство совместимо с любой из моделей Raspberry Pi, у которой есть 40-штырьковая монтажная колодка, а также с любым гаджетам, типа 5V Arduino или BeagleBone.
PiSolMan создал младший научный сотрудник итальянского Политехнического универ итета ди Торино по имени Абель Родригес де ла Консепсьон. По его мнению, новая плата поможет пользователям Raspberry Pi Zero питать свои устройства от солнечной энергии, а также следить за общим энергопотреблением системы. В качестве примера он привел беспроводные камеры.
— Несмотря на относительно малое потребление энергии Raspberry Pi ,при добавлении модуля камеры и беспроводного модема (3G / 4G или WiFi) ситуация меняется коренным образом. PiSolMan способен дать необходимую энергию этой системе за счет солнца, а также предоставить непрерывный контроль и оптимизацию потребления энергии. Метеостанция сама по себе не потребляет слишком много энергии. Тем не менее, если будет установлен модуль Wi-Fi или 3G, большая часть мощности пойдет на эти устройства. Во время запуска на Raspberry простого скрипта соединение может быть разорвано, и использовано только в случае крайней необходимости на основании информации об уровне мощности, представленной PiSolMan, — пояснил инженер-разработчик.
Абель Родригес де ла Консепсьон уверен, что такой дополнительный модуль может принести пользу многим системам дистанционной автоматизации.
Данное устройство представляет собой проект, на реализацию которого собирают средства на Kickstarter. Можно пожертвовать от 59 евро. опубликовано econet.ru
Понравилась статья? Напишите свое мнение в комментариях.
Подпишитесь на наш ФБ:
Источник