Bin gerade dabei zu überlegen, wie ein RasPi zeitweise (d.h. nicht 24/7, sondern x Stunden am Tag) autark, d.h. ohne Steckdose und WLAN, betrieben werden kann. Mögliche Szenarien wären:
- Fluglochüberwachung mit Kamera
Hier könnte man den RasPi in der Nacht / bei zu kalten Flugtemperaturen komplett deaktivieren. - Soundanalyse on the edge
Ggf. nur alle x Minuten mit längeren Schlafpausen dazwischen. - Monitoring von Wildbienen
Siehe Sensortechnik für Wildbienen-Nistorte - BirdNet-Pi autonom betreiben
Siehe BirdNet-Pi, 24/7 Monitoring-System für (Sing-)Vögel, ggf. mit Schlafphasen in der Nacht, sorry Nachtigall!
Hardware
Raspberry Pi
Überwachungselektronik für Zeit und low battery
Akku- Ladeelektronik
- Solarpanel
- LTE-USB-Stick
- wetterfestes Gehäuse
Der RasPi und ein LTE-USB-Stick ist aus der Liste oben das bisher einzige geklärte “Detail”, auch das Gehäuse ist kein Ding, wir können was von Spelsberg nehmen wie beim BOb-Projekt. Beim Rest bin ich gerade eher lost!
Überwachungselektronik für Zeit und low battery
WittyPi
Wir brauchen auf jeden Fall eine Elektronik, die
- zeit- und / oder sensorgesteuert den RasPi hoch und runterfährt
- bei schwachem Akku den RasPi ebenfalls kontrolliert herunterfährt
Standard ist der WittyPy von UUgear, den es aktuell in verschiedenen Ausführungen gibt. Die Unterschiede betreffen vor allem die jeweils unterstützen Akku-Typen!
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Witty Pi 4 L3V7
– Ein Modell speziell für 3,7 V LiPos! Der über einen step-up converter die nötigen 5 V für einen RasPi zur Verfügung stellt.
– Alternativ kann das board auch über 5 V USB versorgt werden.
– Weiter überwacht der L3V7 die Akkuspannung und kann den Raspi bei low voltage kontrolliert herunterfahren:
– Auf dem L3V7 ist der TP4056 als LiPo-Charger verbaut, der über 5 V USB den Akku aufladen kann, er ist aber kein ausgewiesener Solarlader, daher nur bedingt für eine Solarzelle geeignet!
– standby Verbrauch 0,3 mA mit 3,7 V LiPo und 1 mA bei Versorgung über 5 V-USB -
Witty Pi 4
– Der Witty Pi 4 kann über eine 6-30 V-Stromquelle versorgt werden.
– Alternativ sind auch hier 5 V über USB möglich.
– Damit sind LiPos nicht nutzbar
– standby Verbrauch 0.5 mA -
Witty Pi 4 Mini
– Die Mini-Variante kann nur mit 5 V (USB) versorgt werden.
– standby Verbrauch 0.5 mA
Alle oben genannten boards haben einen Temperatursensor der bei einstellbaren Temperaturen den RasPi ein- und ausschalten kann. Alle haben auch einen Taster, um den RasPi von Hand an- oder auszuschalten.
Wie wir sehen, hängt die Auswahl hier von der Nennspannung des geplanten Akkus ab. Allerdings kann kein WittyPi, ausser der L3V7 die Eingangsspannung monitoren!!
PiJuice
Den PiJuice gibt es noch z.B. über distrelec, abgespeckt auch als Zero, ist allerdings älter als die WittyPys und wird wohl auch nicht mehr weiterentwickelt. Der Verbrauch im stand-by-mode ist mit 0,5 mA angegeben.
Akku
Nun nähern wir uns langsam der Gretchenfrage: “Wie hälst du es denn mit dem Akku?”
- 3,7 V-LiPos setzen wir schon für viele Projekte ein, bisher hatte ich eher mit kleineren 1S LiPos bis 2.000 mA zu tun. Bei Reichelt gäbe es schon mal einen 10.000 mA 1S LiPo, bei AliExpress auch 20.000 mA. Braucht man noch “größere”, die den Verbrauch eines RasPis noch länger abdeckt und welche Vorteile hätten die gegenüber einer …
- PowerBank ist die nächste Option, günstig, schnell austauschbar, zur Not auch im Austausch an einer Steckdose wieder aufladbar.
- was mit ≥ 6 V – Blei-Akkus wären hier eine Möglichkeit.
Ladeelektronik
Wie oben geschrieben ist die der TP4056 charger chitp des L3V7 kein solar charger, daher wäre zu überlegen, ob es Sinn macht z.B. den CN3791 Solar-Laderegler oder den BQ25185 (Solar) Charger für LiPo und LiFePo o.ä. davor zu schalten und vom Witty Pi 4 L3V7 nur den step-up zu verwenden?
Unter Raspberry Pi mit Sonnenenergie betreiben hat sich auch schon jemamd vor Längerem Gedanken gemacht und ein paar Sachen durchgerechnet. Die Lösungen dort sind aber ohne low voltage detection, d.h. ohne ein kontrollierten shutdown des RasPis.
Solarpanel
Mit den dezidierten solar chargern oben wären 6 V-Panels möglich.
Doofe Idee?
Noch eine Idee: Beim Betrieb mit PowerBanks eine 5 V Solarzelle zu verwenden, diese als input direkt an die Powerbank anzuschließen und den RasPi als output! 5 W-Solarzellen wie diese bei Amazon wären aber vermutlich zu wenig?
Weiter hätten wir mit der Lösung 5 V-Solarzelle - > Powerbank < == > 5 V input Raspi keine Überwachung der Batteriespannung und könnten den RasPi nicht kontrolliert herunterfahren.
Aktueller Stand
Wegen der einfachen Konfiguration wäre mir eine PowerBank mit 5 V Solarzelle am liebsten, da die PowerBank ober irgendwann mit eigener Elektronik den Strom bei low voltage abschaltet ohne dem RasPi vorher Bescheid zu geben und der WittyPi die Eingangsspannung über 5 V auch nicht monitort (die wird wegen der Elektronik der PowerBank vermutlich auch nicht zu sehr schwanken) ist das keine gute Idee, sondern wir müssen 3,7 V LiPos nehmen.
Ich habe hier eine 20.000 mA PowerBank, die einen RasPi auch einen kompletten Tag durchfüttert. So was werden wir nicht als 1S 3,7 V LiPo finden, 2S und mehr können wir aber nicht an den WittyPi L3V7 anschließen und auch nicht laden, dann bräuchten wir den Witty Pi 4 und müssten uns um Spannungsüberwachung und kontrolliertes Herunterfahren selbst kümmern?!?
Any ideas oder Kommentare?