UPS Inteligente DIY: Caixa de Energia Modular para ZimaBoard

Notámos que existe uma grande procura por periféricos ZimaBoard na comunidade, sendo o UPS uma das principais preocupações. Aqui está um UPS inteligente muito compacto e sofisticado do criador da comunidade CP0204 que achámos que valia a pena partilhar consigo.

Contexto do Projeto:

Muitos dispositivos usados no CP0204, como caixas ARM e o ZimaBoard Single Board Server, usam maioritariamente fontes de alimentação DC de 12V. Para evitar danos no estado de funcionamento dos dispositivos e perda de dados em discos mecânicos durante falhas súbitas de energia, o CP0204 decidiu desenvolver uma fonte de alimentação UPS inteligente como fonte de energia de reserva.

Conceito de Design:

O CP0204 optou por usar módulos eletrónicos maduros para design integrado. Comparado com um UPS comum que só pode fornecer energia de reserva, o design do CP0204 é mais inteligente:

1. Envia ativamente comandos de desligamento aos dispositivos via interface USB durante falha de energia
2. Suporta monitorização remota do estado de funcionamento via aplicação
3. Suporta controlo remoto da saída de energia para permitir corte remoto de energia

Design de Hardware:

Componentes Principais:

• ESP32 S2 Mini: Chip de controlo de todo o sistema
• Módulo UPS 12V: Fornece energia de reserva
• Módulo 12V para 5V: Fonte de alimentação para o ESP32
• Suporte para 2 baterias 18650
• Relé e outros componentes

(Diagrama de design, alguns módulos não mostrados)

Princípio de Funcionamento:

O ESP32 monitoriza continuamente a tensão de entrada. Quando a tensão de entrada <12V, determina uma falha de energia e ativa o módulo UPS para fornecer energia usando 2 baterias 18650. Além disso, quando a bateria está fraca, usa a interface USB para enviar comandos de desligamento aos dispositivos, solicitando que se desliguem.
Foram também adicionadas capacidades Wi-Fi para permitir a monitorização remota do estado e controlo da saída de energia via aplicação.

Efeito da Implementação:

O CP0204 soldou a placa PCB desenhada à medida, carregou o programa de controlo e embalou-a numa caixa semi-transparente para criar uma fonte de alimentação UPS inteligente pequena e prática.

Quando ligado a dispositivos, pode detetar automaticamente falhas de energia e notificar os dispositivos para desligarem, prevenindo perda de dados ou danos no dispositivo. O estado de funcionamento pode também ser visualizado e a saída de energia controlada remotamente via aplicação a qualquer momento.
Graças ao baixo consumo de energia do ZimaBoard, a energia em duas baterias 18650 é suficiente para permitir um desligamento normal após uma falha de energia.

Resumo:

Através do conceito de design modular, o CP0204 abstraiu as funções principais de um UPS inteligente e selecionou módulos maduros apropriados para integração, criando finalmente um protótipo do projeto. Comparado com um UPS comum, o design do CP0204 é mais inteligente, com expansões de software e hardware para monitorização do estado, proteção do dispositivo e controlo remoto.