UPS intelligente fai-da-te: case di alimentazione modulare per ZimaBoard

Eva Wong

IceWhale author

Eva Wong è la redattrice tecnica e appassionata di tecnologia di ZimaSpace. Geek da sempre, appassionata di homelab e software open source, è specializzata nel tradurre concetti tecnici complessi in guide pratiche. Eva crede che l’hosting autonomo debba essere divertente, non intimidatorio. Attraverso i suoi tutorial, aiuta la community a comprendere meglio le configurazioni hardware, dalla costruzione del primo NAS alla padronanza dei container Docker.

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

Abbiamo notato che nella community c'è una grande richiesta di periferiche per ZimaBoard e che gli UPS sono tra gli argomenti più discussi. Ecco un UPS intelligente molto compatto e sofisticato realizzato dal creator della community CP0204, che abbiamo pensato valesse la pena condividere con voi.

Contesto del progetto:

Molti dispositivi usati con CP0204, come le schede ARM e server single-board ZimaBoard, utilizzano alimentatori da 12V CC. Per evitare alterazioni dello stato di funzionamento dei dispositivi e la perdita dei dati sui dischi rigidi meccanici durante improvvise interruzioni di corrente, CP0204 ha deciso di sviluppare un alimentatore UPS intelligente come fonte di alimentazione di backup.

Concept di progettazione:

CP0204 ha scelto di utilizzare moduli elettronici collaudati per la progettazione integrata. Rispetto ai comuni UPS, che possono solo fornire alimentazione di backup, il design di CP0204 è più intelligente:

Invia attivamente comandi di spegnimento ai dispositivi tramite l'interfaccia USB durante un'interruzione di corrente
Supporta il monitoraggio remoto dello stato di funzionamento tramite app
Supporta il controllo remoto dell'uscita di alimentazione per interrompere l'alimentazione a distanza

Progettazione hardware:

Componenti principali:

ESP32 S2 Mini: chip di controllo dell'intero sistema
Modulo UPS da 12V: fornisce alimentazione di backup
Modulo da 12V a 5V: alimentazione per ESP32
Portabatterie 2 x 18650
Relè e altri componenti

(Schema di progettazione, alcuni moduli non sono mostrati)

Principio di funzionamento:

L'ESP32 monitora continuamente la tensione in ingresso. Quando la tensione in ingresso <12V, rileva un'interruzione di corrente e attiva il modulo UPS, che fornisce alimentazione usando 2 x batterie 18650. Inoltre, quando la batteria è scarica, invia comandi di spegnimento ai dispositivi tramite l'interfaccia USB, invitandoli a spegnersi.
Sono state aggiunte anche funzionalità Wi-Fi per consentire il monitoraggio remoto dello stato e il controllo dell'uscita di alimentazione tramite app.

Risultati dell'implementazione:

CP0204 ha saldato la scheda PCB progettata su misura, vi ha caricato il programma di controllo e l'ha inserita in un involucro semitrasparente, creando un alimentatore UPS intelligente, piccolo e pratico.

Quando è collegato ai dispositivi, rileva automaticamente le interruzioni di corrente e invia ai dispositivi una notifica di spegnimento per evitare la perdita di dati o danni ai dispositivi. È inoltre possibile controllare in qualsiasi momento lo stato di funzionamento e gestire da remoto l'uscita di alimentazione tramite app.
Grazie al basso consumo energetico di ZimaBoard, due batterie 18650 sono sufficienti per consentire un normale spegnimento dopo un'interruzione di corrente.

Riepilogo:

Grazie al concetto di progettazione modulare, CP0204 ha isolato le funzioni chiave di un UPS intelligente e selezionato moduli maturi e adeguati da integrare, realizzando infine un prototipo del progetto. Rispetto ai comuni UPS, il design di CP0204 è più intelligente e offre espansioni software e hardware per il monitoraggio dello stato, la protezione dei dispositivi e il controllo remoto.