ラズパイになんちゃってUPS機能を付ける＝充電機能付きバッテリーで駆動させる

前回、記事にラズパイが出てきたので、ラズパイのグループに参加することにしました。よろしくお願いします＞先輩方。

今まではArduino（というかマイコン）関連記事ばかり書いていて「もうネタがつきた…」、と思っていたのですが、ラズパイのネタを記事にすることを忘れていました。

自分としては全く違う方向から、これに辿り着いたのですが、普通の人にはラズパイに安価なUPS機能をつけるという方が納得するのでは？、ということでUPS機能を全面に出すことにしました。

はじめに

ラズパイをACアダプタからではなくモバイルバッテリーで稼働させるというのは誰でも思いつくと思います。これだけで「UPS機能付くじゃん」と思ったら大間違い。ラズパイ繋いで動作させたまま、モバイルバッテリーを充電しようとするとどうなるかというと…

つなげた瞬間ラズパイが落ちる

んです。たぶんですがモバイルバッテリーの給電モードと充電モードの切り替え時に瞬断が起こるらしい。１００円ショップの５００円とか１０００円とかのモバイルバッテリーなんで、もっと高価なのなら問題ないのもあるかもしれませんが、一番の狙いは「お安く」なので１００円ショップのモバイルバッテリー縛りで行きます。

どうすれば？

正攻法だと「ラズパイ用UPSパックをスタックする」なんですけど、とても「お高い」。できるだけ「お安く」をモットーに考えた結果考えたのが：

瞬断の間だけもつスーパーキャパシタを電源ラインに入れる

でした。試しに3300μFの電解コンデンサを電源ラインに入れてみたんですが、やっぱりダメでした。

どのくらいの容量いるの？

瞬断は0.5秒位、余裕を見て倍の１秒持てばいいでしょう。USB電流計でラズパイの消費電流を測ってみました。あ、ちなみに私の使ってるのはラズパイZeroです。別タイプのは消費電流また違うので、同じでうまくいくかどうかわからないですよ。必要容量は：

消費電流＊電圧（５v）＊秒（１秒）＝　必要容量(F)

（のはず）。電流の測定値は忘れましたが、１秒持たせるのには1Fあれば十分だと計算できました。

5V以上の耐圧のスーパーキャパシタが見つからない

最近はどうやら「リチウムイオンキャパシタ」というのが主流らしい。容量は十分だけれど電圧は3.8V。う〜む困った。大容量コンデンサを探してさまよっているうちに辿り着いたのが「電気二重層コンデンサ」。ほとんどが2.7V~3Vのなんだけれども5.5V1Fってのがありました。
akizukidenshi.com

単価は１００円だけれど、これだけ購入すると送料の方が高くなっちゃうので、「他の部品買う時についでに注文しましょう」ということになりました。

どうつなぐ？

最初はモバイルバッテリーを分解して、必要部品だけ取り出して分解して繋ぎ直して組み立てようと考えてはいたんですが…。構想してから部品を入手するまでに間が空いてしまったので、「もっと楽に」にシフトしてしまいました。ラズパイのコネクタピンの配置を眺めていると…

GND-5V間のピン距離＝コンデンサのピン距離＝2.54mm＊２

ということで「ラズパイ基板にハンダ付しちゃえ」ということになりました。こんな感じに：

モバイルバッテリーを繋げばなんちゃってUPSの出来上がりです。

電源の抜き差しを何度かやってみましたが、ラズパイが落ちることなく作動し続けました。このモバイルバッテリーはちょっと前でしたが5000mAhで550円でした。残念ながらこれはもう入手できません。現時点では10000mAhで1100円のしか手に入りません。まぁそれでも十分安価なUPSになるんではないでしょうか？