لقد لاحظنا وجود طلب كبير على ملحقات ZimaBoard في المجتمع، حيث تُعد وحدات الطاقة الاحتياطية (UPS) من أبرز الاهتمامات. إليكم وحدة UPS ذكية مدمجة ومتطورة من صانع المجتمع CP0204، والتي رأينا أنها تستحق المشاركة معكم.
خلفية المشروع:
تستخدم العديد من الأجهزة التي استعملها CP0204، مثل صناديق ARM وخادم اللوحة الواحدة ZimaBoard، غالبًا مصادر طاقة تيار مستمر بجهد 12 فولت. ولمنع تلف حالة عمل الأجهزة وفقدان بيانات الأقراص الصلبة الميكانيكية أثناء انقطاع التيار الكهربائي المفاجئ، قرر CP0204 تطوير وحدة طاقة احتياطية ذكية كمصدر طاقة بديل.
مفهوم التصميم:
اختار CP0204 استخدام وحدات إلكترونية ناضجة للتصميم المتكامل. وبالمقارنة مع وحدات UPS العادية التي توفر فقط طاقة احتياطية، فإن تصميم CP0204 أكثر ذكاءً:
- إرسال أوامر إيقاف التشغيل للأجهزة عبر واجهة USB أثناء انقطاع التيار
- دعم المراقبة عن بُعد لحالة العمل عبر التطبيق
- دعم التحكم عن بُعد في خرج الطاقة لتحقيق قطع التيار عن بُعد
تصميم الأجهزة:
المكونات الرئيسية:
- ESP32 S2 Mini: شريحة التحكم للنظام بأكمله
- وحدة UPS بجهد 12 فولت: توفر الطاقة الاحتياطية
- وحدة تحويل من 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 باستمرار جهد الإدخال. عندما يكون جهد الإدخال أقل من 12 فولت، يحدد انقطاع التيار ويشغل وحدة UPS لتزويد الطاقة باستخدام بطاريتين 18650. وعندما تنخفض البطارية، يستخدم واجهة USB لإرسال أوامر إيقاف التشغيل للأجهزة، مما يحثها على الإغلاق.
كما أُضيفت قدرات الواي فاي لتمكين المراقبة عن بُعد للحالة والتحكم في خرج الطاقة عبر التطبيق.
نتيجة التنفيذ:
قام CP0204 بلحام لوحة الدوائر المطبوعة المصممة خصيصًا، وبرمجة برنامج التحكم، وتغليفها في غلاف نصف شفاف لإنشاء وحدة UPS ذكية صغيرة وعملية.
عند توصيلها بالأجهزة، يمكنها اكتشاف انقطاع التيار تلقائيًا وإبلاغ الأجهزة بالإغلاق لمنع فقدان البيانات أو تلف الأجهزة. كما يمكن عرض حالة العمل والتحكم في خرج الطاقة عن بُعد عبر التطبيق في أي وقت.
وبفضل استهلاك الطاقة المنخفض لـ ZimaBoard، فإن طاقة بطاريتين 18650 تكفي للسماح بالإغلاق الطبيعي بعد انقطاع التيار.
الملخص:
من خلال مفهوم التصميم المعياري، استخلص CP0204 الوظائف الأساسية لوحدة UPS ذكية واختار الوحدات الناضجة المناسبة للتكامل، مما أدى في النهاية إلى إنشاء نموذج أولي للمشروع. وبالمقارنة مع وحدات UPS العادية، فإن تصميم CP0204 أكثر ذكاءً، مع توسعات برمجية ومادية لمراقبة الحالة، وحماية الأجهزة، والتحكم عن بُعد.
