Explorando el pequeño SAI guardado de Bulb

Recientemente tuve la oportunidad de arrancar un LED con respaldo de batería y encontré algunos detalles interesantes sobre cómo funcionaba el dispositivo. Básicamente, la bombilla contenía una fuente de alimentación ininterrumpida de CC de bajo voltaje que cambiaba automáticamente entre corriente alterna y una batería interna según fuera necesario. Las implicaciones de esto parecían bastante emocionantes. Por alrededor de $ 12 en los proveedores de cajas grandes, esta bombilla pequeña podría ser una solución económica y conveniente para proporcionar energía tolerante a errores a microcontroladores y otros dispositivos de bajo consumo.

La destrucción fue un éxito desenfrenado, con suficiente discusión sobre la idea de UPS específicamente. Algunas personas lo odiaban, otras lo amaban. Pero como esperábamos de los lectores de La-Tecnologia, los comentarios de ambos lados del corredor contenían observaciones precisas y una experiencia invaluable del mundo real. Desde la seguridad del dispositivo hasta la precisión de las afirmaciones del fabricante, parece que se han abordado todos los elementos del producto.

Terminé la demolición con la promesa de que continuaría experimentando con el pequeño UPS guardado, pero incluso si no, con tantas reacciones que parecía que volver a visitar el tema era solo una necesidad. ¿Es realmente factible este pequeño UPS? ¿Es demasiado peligroso implementarlo de forma segura en su proyecto? ¿La cosa simplemente explotará?

Entonces, con sus comentarios como guía, y libre del formato de demolición algo restrictivo, comencé a hacer una investigación más profunda sobre este pequeño circuito que causó tanto debate el mes pasado. No todo son buenas noticias, pero tampoco en la basura. No todavía, de todos modos.

Palabra sobre seguridad (o falta de ella)

Sin duda, la queja más común en los comentarios fue que este dispositivo no es seguro y no se debe jugar. Tocar los rastros en la PCB o uno de los cables podría causar una descarga. Lo cual, por supuesto, es cierto, pero ciertamente nunca antes ha detenido a un lector de La-Tecnologia. Obviamente, nunca se sacó de la caja de la bombilla y, como tal, se usa de tal manera que arroja seguridad a través de la ventana.

Ciertamente, lo más obvio es el aislamiento, o más precisamente, el hecho de que exista no es aislar. Derecha, los lados de CA y CC de la placa están conectados. Ahora bien, si se tratara de un cargador USB o algo así, sería un error de proyecto repugnante. Pero recuerda, aquí tienes una bombilla. El usuario nunca tuvo la intención de ver, y mucho menos tocar, los interiores. Es difícil culpar a los diseñadores por no preocuparse por el aislamiento cuando el dispositivo en cuestión nunca salió de su contenedor protector.

Pero, ¿el hecho de que el circuito no esté aislado significa que no se puede utilizar de forma segura? No lo necesitamos. Al igual que la bombilla original no era peligrosa porque era una unidad sellada, si su diseño no se ve afectado por el usuario, no hay peligro inmediato. Imagínese algo como una estación meteorológica ESP8266 que simplemente lee de los sensores y envía sus datos a través de una red, tal dispositivo probablemente viviría su vida en un recinto de todos modos.

El riesgo real aquí es si tiene algún proyecto en mente en el que se espera que el usuario interactúe físicamente con él, o peor aún, inserte algo en él. Aquí, el riesgo de descarga eléctrica es lo suficientemente alto como para querer evitarlo. [Big Clive] examinó una fuente de alimentación USB con este problema un poco atrás e ilustró los peligros:

Prueba de carga

Entonces, digamos que tiene un escenario en el que la falta de aislamiento no será un problema, tal vez el ejemplo de una estación meteorológica. ¿Cuánta corriente puede proporcionar este diminuto dispositivo?

El tiempo de funcionamiento de la luz LED fue de 3,5 horas en el paquete, y dado que tenía una batería de 2.000 mAh, algunas partes posteriores de las matemáticas del sobre dicen que 400 mA es probablemente lo mejor que podemos esperar. Al menos durante mucho tiempo, de todos modos. Para probar esto es bastante fácil, solo necesitamos colocar una carga ajustable en el lado de CC y comenzar a aumentar la corriente hasta que el voltaje caiga.

Se muestra que la cifra estimada es precisa, ya que el dispositivo puede suministrar aproximadamente 410 mA antes de que comience el voltaje. El máximo parece alrededor de 480 mA, por lo que es un punto óptimo bastante estrecho.

Voltaje regular

Como prueba de concepto en el desgarro, soldé Wemos D1 Mini al lado de CC de la placa del UPS, y estoy bastante seguro de que funcionó y funcionó bien. Pero también era algo arriesgado. Según el probador de carga, la placa genera casi 3,5 V en los límites superiores de su capacidad actual. Cuando la corriente es más baja, ese voltaje alcanza los 3.8 V. Para dispositivos sensibles de 3.3 V, esto podría ser un problema. Afortunadamente, la solución aquí es bastante simple, solo agregue un regulador de 3.3 V.

También puede usar un convertidor acelerador para alcanzar hasta 5 V, pero con solo 400 mA de corriente para jugar en el lado de entrada, no servirá de mucho.

El verdadero problema: modo CA

Hasta este punto, me he ocupado de la placa solo cuando funcionaba con baterías. Mi esperanza era que cuando encendiera el aire acondicionado, las cosas funcionarían de la misma manera y no habría problemas. Algo fundamental si se va a utilizar como fuente de alimentación ininterrumpida. Desafortunadamente ese no fue el caso.

Después de conectar la corriente alterna, el lado de CC comienza a pulsar a (como probablemente adivinó) alrededor de 60 Hz. Esto es una especie de problema. Todavía emite ~ 4 V CC, pero se presenta como una onda cuadrada; que funcionó bien para LED, pero ciertamente no funciona bien con microcontroladores y similares.

La solución aquí podría ser un condensador lo suficientemente grande para generar los pulsos. Es posible que deba usar la salida de la placa para cargar uno o dos supercondensadores Farad.

Además, conectar este circuito no aislante a su osciloscopio es una buena razón para comprar o construir un transformador aislante independiente.

Accesorios vendidos por separado

Después de un poco más de tiempo experimentando con la placa, debo admitir que estaba considerablemente menos emocionado cuando la saqué por primera vez de la bombilla LED. Parece que simplemente no es posible eludir el hecho de que aún necesitará agregar hardware adicional para que funcione realmente como un UPS de bajo voltaje. Mi esperanza, que se inspiró en la prueba rápida con el ESP8266 durante la demolición, fue que esta sería una solución clave para aquellos que buscan crear dispositivos alternativos con una batería de respaldo integrada. Pero la realidad tiene una forma de cambiar las cosas en ti, desafortunadamente.

Sigo pensando que es una placa muy interesante, y vale la pena rastrear una de estas bombillas LED de respaldo de batería solo para experimentar un poco con ella. Pero a menos que esté dispuesto a comenzar a conectarle componentes adicionales, su usabilidad se ve seriamente obstaculizada por la salida de CC pulsada cuando funciona con energía de CA.

  • jrfl dice:

    Parece que un plan mucho más fácil / inteligente sería simplemente cablear su proyecto para agotar la batería directamente. No se apaga cuando el "interruptor de luz" está apagado, pero como es un UPS, estoy seguro de que lo deseaba de todos modos ... Entonces obtiene compatibilidad con la electrónica normal buscando una entrada de litio de celda única y un poco más de capacidad actual si lo desea.

    • Tom Nardi dice:

      Muy buen punto, esta es probablemente la mejor solución que intentar ajustar la CC pulsada.

    • TGT dice:

      ¿No extinguiría todavía una CC muy sucia si conectara algo a esa batería en paralelo con el resto de la unidad mientras es corriente alterna eléctrica? Supongo que probablemente estaría bien, pero me gustaría verlo en el visor.

  • Gravis dice:

    ¡Deja Vu! https://la-tecnologia.com/2018/04/23/teardown-led-bulb-yields-tiny-ups/

    • Doc dice:

      Aquí está el siguiente artículo. El que vinculó se mencionó en la primera oración de este.

    • morboso dice:

      No pude molestarme en leer la primera línea.

    • CMH62 dice:

      ¿Por qué siempre recibimos este tipo de comentarios? Es como ... espéralo ... ¡Deja vue!
      😉

    • Envío dice:

      para aquellos que no están familiarizados con el término, 'déjà vu' significa "Algo que uno tiene o sospecha haber visto o experimentado antes, especialmente cuando ese no es el caso".

      • Ren dice:

        FWIW, leí acerca de un estudio hace mucho tiempo que un "deja vu" propuesto fue causado por un ligero retraso entre las señales enviadas de un ojo al cerebro en relación con el otro. Lo que vio el primer ojo fue procesado y almacenado en el cerebro, y cuando se procesó la segunda señal (tardía), el cerebro (en realidad) dijo: "Ya lo he visto antes".

  • Sheldon dice:

    No estoy seguro de cuán elaborado planeas ser Tom, pero solo estaba haciendo una lluvia de ideas sobre cuán "inteligente" podría ser una bombilla de UPS y encenderse solo en el caso de un cable de alimentación en lugar de simplemente apagar la luz.
    Todo lo que pude pensar fue probar algún tipo de retroceso de la transmisión en vivo y medir de manera efectiva la resistencia del neutral vivo. Si hay una diferencia de voltaje, entonces probablemente se apagará ("oscuridad solicitada por el usuario") pero si en realidad es corto (porque habría otras cosas en el intento directo de extraer corriente), entonces podría ser una señal usada de que el interruptor está y, por lo tanto, concluir que la electricidad debe estar apagada, así que enciéndalo (al menos mientras dure la batería).

    • GotNoTime dice:

      Esta bombilla ya está haciendo eso. Mide la resistencia entre sus dos contactos. Si ve que es un circuito completamente abierto, se supone que alguien lo ha apagado en el interruptor de pared.

  • Ren dice:

    Quiero que coloque un condensador con una pequeña carga en la salida cuando la CA esté funcionando. Y nos mostró si el filtrado era factible.

    • Tom Nardi dice:

      Nada que pensé que fuera lo suficientemente grande como para hacer mucho mella. De ahí la sugerencia de probarlo con una supercapa que tuviera unos pedidos grandes de más capacidad.

      Desafortunadamente, no tengo supercápsulas de 5V a mano para probar, pero investigando, parece que no hay problema para cargarlas con CC pulsada.

      • Ren dice:

        ¡Ho!
        ¡Gracias!

        • drenehtsral dice:

          Si coloca una supercapacidad de tolerancia de 5v (generalmente un par de supercapacidades de 2.5v en serie) para cargar desde la CC pulsada, hay CC / CC completamente aisladas baratas y robustas disponibles de los sospechosos habituales (Delta, MuRata, etc.) , Que brindan aislamiento médico de hasta varios kV y toleran con gracia el modo de frecuencia de frecuencia de red como se obtiene del hecho de que su entrada sale sin una fuente de alimentación de transformador como esta).

          Dicho esto, esos supercaps suenan un poco y los DC / DC que pensé cuestan alrededor de $ 8 (todos kv. 1), por lo que anularía ligeramente la victoria de la bombilla barata a un microcontrolador UPS antes, pero luego podría crear un dispositivo que podrían ser comunicaciones por cable con el mundo exterior y verse afectadas por los usuarios (siempre que mantuviera el lado de entrada antes de que la entrada CC / CC se insertara correctamente).

  • Bill Yaboo dice:

    Está bien. Supongo que no estaba buscando esto entonces. Necesito, hay UPS realmente de corta duración para RasPi. Todavía no siento que mis habilidades de ingeniería estén logrando esta tarea, pero estoy trabajando en ello.

    Sé que hay redes UPS RasPi a la venta en la red. Sin embargo, son exagerados para mis necesidades. Su objetivo es mantener el Pi a través del mal funcionamiento. Eso es demasiado para mí porque no quiero eso. Quiero usar el GPIO del PI para detectar cuándo se apaga la energía e iniciar un apagado adecuado. Solo necesito que el UPS dure hasta el final del apagón. Todo lo demás es un gasto innecesario.

    ¿Por qué?

    Para producir dispositivos RasPi. Mi primer pensamiento fue Octoprint. Quiero encender mi Pi con la fuente de alimentación de mi impresora. Cuando apago la impresora, quiero que la Pi también se apague, pero quiero que se apague correctamente. Me imagino que puedo apagar el interruptor principal de mi impresora (o no), apagar la impresora, levantarla y llevársela con más pensamiento que mover una aspiradora de una pared a otra. El pi debe permanecer vivo el tiempo suficiente para desmontar correctamente sus sistemas de archivos. Eso es todo.

    ¿Algunas ideas?

    • Bill Yaboo dice:

      El pi, por supuesto, tiene que reiniciarse cuando se vuelve a aplicar energía (lo que Pis hace naturalmente).

    • electrón excéntrico dice:

      Sistema de archivos de sólo lectura ...

      • Bill Yaboo dice:

        Claro, ¡pero tienes un sistema de archivos de solo lectura!

        Para algunos proyectos eso podría ser bueno. Para otros, puede que no lo sea. En el caso de un servidor Octoprint, esto significaría que no se cargarían stls en el almacenamiento de Pi. Sin adición o eliminación de complementos. Sin actualizaciones.

        Por supuesto, puede cambiar el sistema de archivos temporalmente al modo R / W y restablecerlo cuando haya terminado. Eso, sin embargo, acaba con la ilusión de que "es solo un dispositivo".

        • Dan Riches dice:

          Monte una unidad USB como partición de lectura y escritura y ya está. Hago exactamente esto con hardware comercial que contiene raspberry pi con un sistema de archivos de solo lectura. 😉

    • Craig dice:

      El sistema de archivos de solo lectura es una buena idea, pero si realmente desea realizar un apagado adecuado, es posible que pueda usar Adafruit Powerboost 1000C (básicamente un paquete USB de derivación: proporciona una salida de 5 V y alterna perfectamente entre la alimentación USB / LiPo según esté disponible) para proporcionarle algo de energía cuando se apague la red eléctrica. Luego, podría usar SleepyPi para leer el PowerBoost para detectar que la red eléctrica se ha ido e iniciar un apagado de Pi. Un poco complicado, pero parece factible.

      • Bill Yaboo dice:

        Me imaginé que debido a que el Pi tenía que funcionar solo uno o dos minutos con una batería, ese algo podría ser significativamente más pequeño y más barato que una solución destinada a funcionar por un tiempo. Imaginé tal vez incluso algo que se escapó de una pila AA recargable. Sin embargo, el 1000C no se ve tan mal. Quizás iré con eso, gracias.

        El pi somnoliento, sin embargo, parece una exageración. Me imaginé simplemente tomando la entrada de CC (antes del UPS), ejecutándola a través de un divisor de voltaje para obtener 3.3V y conectarlo a uno de los GPIOS. Luego establecería una interrupción para iniciar un temporizador de parada si el pin bajaba, mataba el temporizador si volvía a subir. (si puedes hacer eso en el Pi, todavía no he jugado con Pi GPIOS)
        Si las interrupciones no son una opción, verifíquelo con un trabajo cron de 1 minuto también estaría bien.

        • Stepelt dice:

          Si desea reducir costos, esta es una excelente alternativa al Adafruit Powerboost.

          https://www.banggood.com/37V-Liion-Battery-Mini-USB-To-USB-A-Power-Apply-Module-p-928948.html?p=9B1915347037201311DI&cur_warehouse=CN

          Recibirás la carga y la entrega al mismo tiempo. y protección de sub / supercarga

          Echa de menos algunas de las características que ofrece Adafruit. Como la función de encendido / apagado y el estado del nivel de la batería a través de Pin y LED.

          • luego dice:

            Podría ser aún más simple con un relé DPDT de 5v. Conecte una entrada de 5 V a la bobina del relé, un lado del relé DPDT y una entrada de cargador / acelerador de labios. Conecte la salida del convertidor del acelerador / cargador de labios al otro lado del relé DPDT. Conecte su dispositivo y un condensador grueso bastante grande a los contactos de conmutación del relé DPDT. Prueba UPS.

            Cuando haya energía disponible, el relé DPDT se energizará quitando su carga de la energía disponible de 5v y cargando el borde. Cuando falla la energía, el relé DPDT se apagará cambiando su carga a la salida del acelerador de labios y desconectándolo de la batería hasta que falle el labio o vuelva la energía. El condensador grande y grueso se encargará de la pérdida momentánea de potencia de milisegundos cuando el relé cambia de una fuente a otra.

          • luego dice:

            Básicamente, esto funciona como computadoras de red básicas, simplemente reemplace el convertidor de CC con un inversor de 120vac y retire la tapa hinchada. La mayoría de las cargas de CA apenas se agarran a la transición del relé. porque habla principalmente de cargas de resistencia como bombillas, cargas de motor que solo pueden ralentizarse durante la transición de conmutación o cargas como fuentes de alimentación de línea / modo de conmutación que tienen condensadores para salir de la transición de encendido.

  • TheRegnirps. dice:

    La foto de la página de inicio muestra una carga ajustable conectada a algo. Leí el artículo para saber más y no hay mención ni foto. ¿Yo me perdí algo?

    • Dan dice:

      ¿Cómo es eso posible? Es un punto muerto en la publicación, la imagen más grande de la página.

      • Envío dice:

        aquí está la foto ..
        https://la-tecnologia.com/wp-content/uploads/2018/05/upstest_load.jpg
        los cables amarillo + verde oscuro parecen salir de la nada, el enchufe USB del comprobador del cargador no está conectado a nada. de ahí la confusión. (El probador de carga está conectado a la computadora UPS de la bombilla; simplemente no es fácil de ver).

        • Dan dice:

          Es confuso si intenta hacerlo de esa manera. Toda esta parte de la publicación trata sobre las pruebas de carga de la PCB. ¿Ves una placa de circuito impreso, ves un cargador y, sin embargo, no estás seguro de si están conectados? Vamos.

          No es un truco de magia, los cables amarillo / verde deben estar conectados en algún lugar.

  • Saabman dice:

    Tom, esta forma de onda de 60 Hz casi parece un modo de conmutación en modo discontinuo sin carga y sin capacitancia de salida.
    La primera imagen del artículo parece ser el CRO conectado directamente a la salida sin carga.

    ¿Cambia la forma de onda con carga variable?

    Me imagino que un límite de solo 1000 uf (o incluso menos) haría un cambio significativo en la forma de onda.

  • W dice:

    Si desea un UPS para su microcontrolador, tenga en cuenta que LiFePO4 puede flotar con un regulador de 3.3-3.6V. Estas celdas están disponibles en tamaños convenientes como CR2, CR123,14500 (AA), etc., que funcionarán micro durante días o meses dependiendo. El mismo principio abarca celdas mucho más grandes si desea operar luces, etc.

    Si su micro no tolera 3.6V, entonces cargar hasta solo 3.3V está bien y simplemente perderá parte de la capacidad de la batería.

    Obtenga una entrada de 5V barata y segura (cargador USB, solar, lo que sea), regulador, diodo (si su LDO conduce al revés) y LiFePO4, luego conéctelo a su micro "3.3V" que ha elegido cuidadosamente para ser tolerante a 2.7 - 3.5V o lo que sea que cubra el rango de carga elegido para la celda LiFePO4.

    Puede controlar el voltaje de la celda a través de ADC y apagar / desconectar cuando la batería está a punto de agotarse.

    • Sjaak dice:

      Hay chips especiales que cuestan casi nada que hacen esto. No confiaría en el pi para hacer esta función de seguridad.

      Buscar en ebay para dw01

    • Noche dice:

      Puede comprar estos bancos de energía cilíndricos en eBay por $ 1, tienen un circuito para cargar LiIon a 4.2V desde una entrada de 5V, un circuito de protección para evitar la sobrecarga de la celda y un convertidor de paso integrado de 3-4.2V a 5V con salida de 1A. Son bastante utilizables incluso para corrientes muy pequeñas (a diferencia de la mayoría de los bancos de energía, que se apagarán si la carga es inferior a 100 miliamperios). Recoja algunas baterías de computadora portátil desechadas y tendrá un UPS que mantendrá UC funcionando durante meses, todo por uno o dos dólares.

      • reinicia dice:

        FWIW, aquí hay un ejemplo de cómo deshabilitar la detección de carga en un PCB de banco de energía más grande:

        http://arduino-geiger-pcb.blogspot.com/2017/03/cheap-but-all-inclusive-solution-how-to.html

Alberto Gimenez
Alberto Gimenez

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