مزود طاقة ذكي DIY: صندوق طاقة معياري لـ ZimaBoard

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:

1. إرسال أوامر الإغلاق بنشاط إلى الأجهزة عبر واجهة USB أثناء انقطاع التيار
2. دعم مراقبة حالة العمل عن بُعد عبر التطبيق
3. 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.