Inteligentny UPS DIY: Modułowa obudowa zasilania dla ZimaBoard

Eva Wong

IceWhale author

Eva Wong jest Technicznym Redaktorem oraz stałym majsterkowiczem w ZimaSpace. Życiowa geek z pasją do homelabów i oprogramowania open-source, specjalizuje się w tłumaczeniu złożonych koncepcji technicznych na przystępne, praktyczne przewodniki. Eva wierzy, że self-hosting powinien być zabawą, a nie czymś onieśmielającym. Poprzez swoje tutoriale umożliwia społeczności rozwikłanie konfiguracji sprzętowych, od budowy pierwszego NAS po opanowanie kontenerów Docker.

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

Zauważyliśmy, że w społeczności jest duże zapotrzebowanie na peryferia do ZimaBoard, a UPS jest jednym z głównych tematów. Oto bardzo kompaktowy i zaawansowany inteligentny UPS od twórcy społeczności CP0204, który uznaliśmy za wart podzielenia się z Wami.

Tło projektu:

Wiele urządzeń używanych w CP0204, takich jak ARM boxy i ZimaBoard Single Board Server, korzysta głównie z zasilaczy 12V DC. Aby zapobiec uszkodzeniom stanu pracy urządzeń i utracie danych z dysków mechanicznych podczas nagłych przerw w zasilaniu, CP0204 postanowił opracować inteligentny zasilacz UPS jako źródło zasilania awaryjnego.

Koncepcja projektu:

CP0204 zdecydował się na użycie dojrzałych modułów elektronicznych do projektu zintegrowanego. W porównaniu z zwykłymi UPS, które mogą jedynie zapewnić zasilanie awaryjne, projekt CP0204 jest bardziej inteligentny:

Aktywne wysyłanie poleceń wyłączenia do urządzeń przez interfejs USB podczas awarii zasilania
Obsługa zdalnego monitorowania stanu pracy przez aplikację
Obsługa zdalnej kontroli wyjścia zasilania w celu zdalnego odcięcia prądu

Projekt sprzętowy:

Główne komponenty:

ESP32 S2 Mini: Układ sterujący całym systemem
Moduł UPS 12V: Zapewnia zasilanie awaryjne
Moduł 12V do 5V: Zasilanie dla ESP32
Uchwyt na 2 baterie 18650
Przekaźnik i inne komponenty

(Schemat projektowy, niektóre moduły nie są pokazane)

Zasada działania:

ESP32 ciągle monitoruje napięcie wejściowe. Gdy napięcie wejściowe <12V, wykrywa awarię zasilania i aktywuje moduł UPS, który zasila urządzenie z 2 baterii 18650. Ponadto, gdy bateria jest słaba, za pomocą interfejsu USB wysyła polecenia wyłączenia do urządzeń, nakłaniając je do zamknięcia.
Dodano również funkcje Wi-Fi, umożliwiające zdalne monitorowanie stanu i kontrolę wyjścia zasilania przez aplikację.

Efekt wdrożenia:

CP0204 przylutował zaprojektowaną na zamówienie płytkę PCB, wgrał program sterujący i zapakował ją w półprzezroczystą obudowę, tworząc mały i praktyczny inteligentny zasilacz UPS.

Po podłączeniu do urządzeń, może automatycznie wykrywać awarie zasilania i powiadamiać urządzenia o konieczności wyłączenia, aby zapobiec utracie danych lub uszkodzeniu sprzętu. Stan pracy można również monitorować, a wyjście zasilania kontrolować zdalnie przez aplikację w dowolnym momencie.
Dzięki niskim zużyciu energii przez ZimaBoard, moc z dwóch baterii 18650 wystarcza na normalne wyłączenie po zaniku zasilania.

Podsumowanie:

Dzięki modułowej koncepcji projektowej, CP0204 wyodrębnił kluczowe funkcje inteligentnego UPS i wybrał odpowiednie, dojrzałe moduły do integracji, ostatecznie tworząc prototyp projektu. W porównaniu z zwykłymi UPS, projekt CP0204 jest bardziej inteligentny, z rozszerzeniami sprzętowymi i programowymi do monitorowania stanu, ochrony urządzeń oraz zdalnej kontroli.