モバイルバッテリーによる瞬間停電対策
2019.12.13
YouTube 動画でポイントを説明しています。上記画像をクリックすると再生できます。
今回は、モバイルバッテリー搭載ＡＣ充電器を瞬間停電対策に利用します。
WEBサーバーのように常時稼働状態のものには、無停電電源装置を使用しますが、
ここでは、普段使いで作業終了時にはシャットダウンするラズパイに、瞬間停電対策を施します。
モバイルバッテリー搭載充電器は、通常コンセントからのUSB給電ですが、停電すると自動的に内蔵されたバッテリー給電に切り替わり、USBへの給電が継続されます。
この類の製品の仕組みは、モバイルバッテリー充電器をコンセントに挿して、スマホなどをUSB接続すると、まずはUSB接続機器を優先的に充電するようになっています。
スマホなどの充電が終わると、自動的に本内内蔵バッテリーへの給電を開始します。
パススルー機能をうたっているモバイルバッテリーも同様の機能を提供します。
パススルー機能はモバイルバッテリーにAC充電器とスマホを接続した際に、スマホを先に充電したのちにモバイルバッテリーを充電する機能です。
また、コンセントから外しても、モバイルバッテリーとして利用できます。
瞬間停電対策に利用する、Panasonic モバイルバッテリー搭載急速AC充電器 QE-AL201 は2014年10月31日に発売され、すでに販売は終了している製品ですが、ヤフオクで安く購入することができました。
スペックは以下の通りです。
【Panasonic モバイルバッテリー搭載ＡＣ急速充電器 QE-AL201】
QE-AL201の場合、定格出力 DC5V × 1.8A = 9W なので、周辺機器の接続状況にもよりますが、Raspbery Pi 4でも単体であれば,この充電器で大丈夫かもしれません。
【各種ラズパイの消費電力(単体)】
| 機種 | 最大消費電力 |
| RaspberryPi Zero W/WH | 150mA/0.75W |
| RaspberryPi 1 Model B+ V1.2 | 350mA/1.75W |
| RaspberryPi 2 Model B V1.2 | 820mA/4.1W |
| RaspberryPi 3 Model B+ | 1130mA/5.66W |
| RaspberryPi 4 B | 1250mA/6.25W |
さて、瞬間停電対策として用いる製品として重要な点は以下の2点です。
1.瞬間停電時、内蔵バッテリーに切り替える際に、タイムラグが発生しない。
2.ラズパイが低消費電力(無負荷)状態でも、フル充電状態と勘違いして給電を停止しない。
2番目はどういうことかというと、スマホなど充電では、フル充電に近づくと、スマホに流れ込む電流が減り、これを検知して給電を停止します。
Raspberry Pi シリーズの中で消費電力の少ない Zero W は何も接続していない無負荷状態での消費電流は110mA程度です。
もし、電流遮断の判断基準が110mAを上回っていると、充電完了状態とみなされ、給電が停止されてしまうことになります。
それでは、Raspberry Pi Zero W を使って、テストしてみることにしましょう。
QE-AL201 はあらかじめモバイルバッテリーが充電されている状態にしておきます。
ラズパイZEROには、Raspbian Stretch Lite をインストールしてあります。
ノートパソコンから無線LANでブロードバンドルーターを経由して、SSH接続でラズパイZeroにログインします。
ラズパイと充電器との間にUSBテスターを設置して、電流・電圧を計測します。本当はオシロスコープとか欲しい。
充電器とコンセントの間にスイッチを挟んで、これをOn/Offすることで、停電時にタイムラグが発生することなく、
充電器内蔵のバッテリーに切り替わることができるか確認します。
まずは、コンセントからの通電状態にします。このときの電流は 5.173V/0.11A でした。
では、スイッチをオフにしてコンセントからの給電を停止します。
なにもなかったかのように、ラズパイとノートパソコンの間でセッションが維持されていました。すごい！
充電器内蔵のバッテリーに切り替わったときの電流は 5.262V/0.11A でした。
このように、モバイルバッテリー搭載ＡＣ充電器を利用することで、瞬間停電を気にせずに、ノートパソコン感覚で
ラズパイを利用できるようになります。
ラズパイにUPS用の帽子を被せることで対応することもできますが、保有しているラズパイすべてに帽子を用意するのは、
予算的にちょっとつらいうえに、帽子を被せてしまうと冷却ファンが取り付けられないので、
USB給電ケーブルのところで対応するようにしています。
注意点として、このような使い方をメーカーが推奨しているわけではないので、自己責任ということになります。
充電器には過熱防止機能・内蔵バッテリーの温度検知・過電流検知などの保護機能も付いていたほうよいと思います。
また、瞬間停電に利用できる、モバイルバッテリー搭載充電器は少なく、
Panasonic の場合でも、QE-AL101 では瞬間停電が発生してしまうようです。
ネット上に若干の瞬電対応情報が見つかりましたが、確認はしていません。
○Panasonic モバイルバッテリー搭載ＡＣ急速充電器 QE-AL201
×Panasonic モバイルバッテリー搭載ＡＣ急速充電器 QE-AL101
○cheero Power Plus 10400mAh DANBOARD Version
×RAVPower 6700mAh 急速充電 モバイルバッテリー(RP-PB060)
×ROMOSS モバイルバッテリー 10000mAh ACプラグ内蔵
○EasyAcc 20000mAh モバイルバッテリー / PB20000MS
※EasyAccはパススルー充電(追っかけ充電)機能付きのモバイルバッテリーです。
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デジタル入出力ピン: 14本/
PWMチャンネル: 6本/
アナログ入力チャンネル: 8本/
直流電流(1ピン当り最大): 40 mA/
直流電流(3.3Vピン、1ピン当り最大): 50 mA/
Flashメモリ: 32 KB (ATmega328) 内2KBはブートローダーで使用/
SRAM: 2 KB (ATmega328)/
EEPROM: 1 KB (ATmega328)/
Clock Speed: 16 MHz
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