مزود طاقة ذكي DIY: صندوق طاقة معياري لـ ZimaBoard

إيفا وونغ

IceWhale author

إيفا وونغ هي كاتبة تقنية و المخترعة المقيمة في ZimaSpace. هاوية تقنية مدى الحياة بشغف لـ المختبرات المنزلية والبرمجيات مفتوحة المصدر، تتخصص في ترجمة المفاهيم التقنية المعقدة إلى أدلة عملية وسهلة الفهم. تؤمن إيفا بأن الاستضافة الذاتية يجب أن تكون ممتعة وليست مخيفة. من خلال دروسها، تمكّن المجتمع من تبسيط إعدادات الأجهزة، من بناء أول نظام تخزين شبكي (NAS) لهم إلى إتقان حاويات دوكر.

DIY Intelligent UPS: Modular Power Case for ZimaBoard - Zima Store Online

لاحظنا وجود طلب كبير على ملحقات زيمابورد في المجتمع، وكان UPS من بين الاهتمامات الرئيسية. إليكم UPS ذكي صغير ومتطور من صانع المجتمع CP0204 اعتقدنا أنه يستحق المشاركة معكم.

خلفية المشروع:

تستخدم العديد من الأجهزة المستخدمة في CP0204، مثل صناديق ARM وخادم زيمابورد ذو اللوحة الواحدة، غالبًا مصادر طاقة DC بجهد 12 فولت. لمنع تلف حالة عمل الأجهزة وفقدان بيانات الأقراص الصلبة الميكانيكية أثناء انقطاع التيار المفاجئ، قرر CP0204 تطوير مصدر طاقة UPS ذكي كمصدر طاقة احتياطي.

مفهوم التصميم:

اختار CP0204 استخدام وحدات إلكترونية ناضجة للتصميم المتكامل. مقارنةً بـ UPS العادي الذي يمكنه فقط توفير طاقة احتياطية، تصميم CP0204 أكثر ذكاءً:

إرسال أوامر الإغلاق بنشاط إلى الأجهزة عبر واجهة USB أثناء انقطاع التيار
دعم مراقبة حالة العمل عن بُعد عبر التطبيق
دعم التحكم عن بُعد في خرج الطاقة لتحقيق قطع الطاقة عن بُعد

تصميم الأجهزة:

المكونات الرئيسية:

ESP32 S2 Mini: شريحة التحكم في النظام بأكمله
وحدة UPS 12 فولت: توفر طاقة احتياطية
وحدة تحويل 12 فولت إلى 5 فولت: مصدر طاقة لـ ESP32
حامل بطاريتين 18650
الريليه ومكونات أخرى

(مخطط التصميم، بعض الوحدات غير معروضة)

مبدأ العمل:

يراقب ESP32 الجهد الداخل باستمرار. عندما يكون الجهد الداخل <12 فولت، يحدد انقطاع التيار ويشغل وحدة UPS لتزويد الطاقة باستخدام بطاريتين 18650. أيضًا، عند انخفاض البطارية، يستخدم واجهة USB لإرسال أوامر الإغلاق إلى الأجهزة، مما يحثها على الإغلاق.
تمت إضافة قدرات Wi-Fi لتمكين المراقبة عن بُعد للحالة والتحكم في خرج الطاقة عبر التطبيق.

تأثير التنفيذ:

قام CP0204 بلحام لوحة الدوائر المطبوعة المصممة خصيصًا، وبرمجة برنامج التحكم، وتغليفها في غلاف نصف شفاف لإنشاء مصدر طاقة UPS ذكي صغير وعملي.

عند الاتصال بالأجهزة، يمكنه اكتشاف انقطاع التيار تلقائيًا وإخطار الأجهزة بالإغلاق لمنع فقدان البيانات أو تلف الجهاز. يمكن أيضًا عرض حالة العمل والتحكم في خرج الطاقة عن بُعد عبر التطبيق في أي وقت.
بفضل استهلاك الطاقة المنخفض في زيمابورد، تكفي طاقة بطاريتين 18650 للسماح بالإغلاق الطبيعي بعد انقطاع التيار الكهربائي.

ملخص:

من خلال مفهوم التصميم المعياري، قام CP0204 بتجريد الوظائف الرئيسية لـ UPS ذكي واختيار وحدات ناضجة مناسبة للدمج، مما أدى في النهاية إلى إنشاء نموذج أولي للمشروع. مقارنةً بـ UPS العادي، تصميم CP0204 أكثر ذكاءً، مع توسعات في البرمجيات والأجهزة لمراقبة الحالة، وحماية الجهاز، والتحكم عن بُعد.