Также, изменяя параметры схемы, можно установить нестандартное напряжение в диапазоне от 5 до 24 В. В статье подробно рассмотрим конструкцию, особенности работы, возможности настройки, а также варианты применения.

1. Принцип работы

Плата LX-2BUPS выполняет три основные функции:

1. Заряд аккумуляторов
   Литий-ионные аккумуляторы заряжаются при подключении внешнего источника питания через контроллер заряда на базе микросхемы XB7608. Она обеспечивает защиту от перезаряда, переразряда и короткого замыкания.

2. Повышающий преобразователь напряжения
   Для стабилизации выходного напряжения используется микросхема XR2981, которая преобразует низкое напряжение аккумуляторов (3,7–4,2 В) в заданное значение (5 В, 9 В или 12 В). Это обеспечивает стабильное питание подключенных устройств.

3. Автоматическое переключение источников питания
   Модуль автоматически переключается между аккумуляторами и внешним источником без задержек, обеспечивая бесперебойное питание.

Применение и особенности подключения цифрового вольтметра-амперметра

2. Конструкция платы

• Микросхема зарядки и защиты: XB7608. Контролирует заряд/разряд аккумуляторов и защищает их от повреждений.

• Повышающий преобразователь: XR2981. Обеспечивает стабилизацию и повышение выходного напряжения до заданного уровня.

• Разъемы для подключения аккумуляторов: Поддерживается подключение двух аккумуляторов 18650 параллельно.

• Индикаторы: Светодиоды, отображающие состояние заряда и работы устройства.

• Резисторы R7 и R9: Позволяют изменить выходное напряжение модуля в диапазоне от 5 до 24 Вольт.

DIY — Электронный лайфхак: Как использовать Цифровой Вольтметр для измерения ТОКА

3. Основные параметры

Характеристики LX-2BUPS 5V/3A:

• Маркировка: LX-2BUPS

• Входное напряжение: 5 В

• Выходное напряжение: 5 В

• Выходной ток: ≤3 А

• Выходная мощность: ≤15 Вт

• Число ячеек для АКБ: 2

• Тип элементов АКБ: Li-ion 3,7 В

• Напряжение заряда АКБ: 4,2 В

• Контроллер заряда: TP4056

• Ток заряда АКБ: ≤1 А

• Выходной повышающий преобразователь: XR2981

• Входной интерфейс питания:

  • разъем USB type-C

  • контактные площадки под пайку

• Выходной интерфейс питания: контактные площадки под пайку

• Микросхема защиты АКБ: XB7608

• Функции защиты:

  • от перегрева

  • от перегрузки

  • от перезаряда АКБ

  • от переразряда АКБ

  • от короткого замыкания на выходе

• Собственное энергопотребление модуля: ≤7 мА

• Индикация LED:

  • красный LED на входе процесс зарядки

  • зеленый LED на входе процесс зарядки завершен

  • красный LED на выходе готовность к работе

• Габаритные размеры модуля (Д×Ш×В): 90×42×23 мм

Назначение выводов на плате LX-2BUPS 5V/3A:

• 5V : вход для источника питания

• 5V–: вход для источника питания

• UPS : выход для питания нагрузки

• UPS–: выход для питания нагрузки

4. Основные модули платы

Плата LX-2BUPS состоит из следующих компонентов:

1. Зарядное устройство аккумуляторов
   Используется контроллер заряда, TP4056, обеспечивающий безопасный заряд литий-ионных элементов с ограничением тока и напряжения.

1. DC-DC преобразователь
   Широкополосный преобразователь повышает напряжение аккумуляторов до 5 В, 9 В или 12 В в зависимости от варианта платы. Обеспечивая стабильный ток на выходе до 3 А. Обычно используется микросхема XR2981 или аналог.

2. Контроллер защиты аккумуляторов
   Модуль защиты включает в себя функции:

   • Защиты от переразряда.

   • Защиты от перезаряда.

   • Защиты от короткого замыкания. В этом модуле часто применяются схемы на базе XB7608.

3. Микросхема автоматического переключения
   Обеспечивает мгновенное переключение между внешним питанием и аккумуляторами без прерывания работы подключенных устройств.

4. Дополнительные компоненты
   Светодиодные индикаторы показывают уровень заряда, подключение питания и работу ИБП. Также присутствуют разъемы для подключения аккумуляторов и внешнего питания.

5. Настройка выходного напряжения

Модуль изначально настроен на одно из трех напряжений (5 В, 9 В или 12 В). Для изменения выходного напряжения в диапазоне от 5 до 24 В необходимо заменить резисторы R7 и R9 на плате модуля.

Модуль LX-2BUPS может быть переделан под другое выходное напряжение путем замены резистора R9 на другой номинал согласно формуле:

R9 = R7 × ( (Vout/1,24) – 1 ) , где R7 = 10 кОм.

Для 5 вольт: R9 = 10 × ( (5/1,24) – 1 ) ≈ 31,3 кОм.

Для 9 вольт: R9 = 10 × ( (9/1,24) – 1 ) ≈ 62,6 кОм.

Для 12 вольт: R9 = 10 × ( (12/1,24) – 1 ) ≈ 86,8 кОм.

Максимальное выходное напряжение определяется характеристиками элементной базы установленной на плате модуля, в частности выходным повышающим преобразователем собранным на микросхеме XR2981. У данного преобразователя выходное напряжение до 24 В, но его КПД с увеличением выходного напряжения уменьшается, например:

• при 5 В КПД преобразования: 90…92%

• при 9 В КПД преобразования: 87…90%

• при 12 В КПД преобразования: 85…87%

• при 20 В КПД преобразования: 75%

Ниже приведена схема из документации и там эти резисторы имеют номера R1 и R2

Формула для расчета нового выходного значения значения

Точные значения резисторов следует уточнить в технической документации на микросхему XR2981.

6. Особенности работы

• Параллельное подключение аккумуляторов:
  Обеспечивает увеличенный запас емкости и стабильное питание при использовании элементов 18650.

• Три стандартных режима:
  Модуль может поставляться в трех вариантах с фиксированными напряжениями: 5 В, 9 В или 12 В.

• Поддержка нестандартного напряжения:
  Возможность настройки до 24 В делает модуль универсальным для различных применений.

7. Преимущества и недостатки

Плюсы:

1. Компактность и низкая стоимость.

2. Простота настройки и подключения.

3. Возможность работы с широким диапазоном выходных напряжений.

4. Подходит для питания устройств с током потребления до 3 А.

5. Безопасная зарядка и защита аккумуляторов.

6. Автоматическое переключение источников питания.

7. Возможность дополнительного использования внешних аккумуляторов

Минусы:

1. Ограничение по выходной мощности — подходит для устройств с потреблением до 3 А.

2. При подключении внешних аккумуляторов существенно возрастает время зарядки

3. Требуется подбор качественных аккумуляторов для надежной работы.

8. Варианты использования

1. Резервное питание для роутеров, модемов и других сетевых устройств.

2. Источник питания для Arduino, ESP и других микроконтроллерных систем.

3. Резервное питание для камер видеонаблюдения.

4. Резервное питание для портативных аудиоустройств и колонок.

9. Заключение

Модуль LX-2BUPS — отличное решение для создания компактного источника бесперебойного питания. Его возможности по изменению выходного напряжения и стабильная работа делают его универсальным выбором для множества проектов, где требуется питание 5–24 В.

Собираюсь заказать шкаф в нишу, в одной из секций будет слаботочка - роутер, NAS и внизу ещё ИБП. Все эти железки греются, соответственно нужно сделать решетку для вывода тепла. Но ИБП будет внизу, а остальное вверху, между ними несколько полок. Отсюда вопрос как лучше реализовать нормальный отток теплого воздуха?

Пока вижу один вариант - делать полки не вплотную к двери, а сантиметра на 2 меньше в глубину, в итоге вдоль дверей будет воздух подниматься вверх к решетке. Если этого будет недостаточно и внутри всё же будет теплее чем надо, то вариант поставить на решетку с внутренней стороны тихий кулер, пусть выдувает на постоянной основе.

Возможно есть ещё варианты уже придуманные до меня, но более оптимальные или мб стандартного зазора между дверью и полками хватит? Буду рад услышать советы.

Задача сводится к шагам:

1. подключение UPS STARK COUNTRY 1000 ONLINE к Raspberry PI

2. настройка ПО на малине (nut)

3. подключаем малину к удалённому серверу по ВПН с реконектом

4. настройка мониторинга UPS в Zabbix на удалённом сервере

5. графики, примеры уведомлений

Сначала несколько вводных, вопросы-ответы:

• почему именно этот UPS используем? Только по той причине, что он был несколько лет назад (на момент монтажа оборудования) одним из самых доступных по цене (порядка 15-20КРуб + каждый АКБ по 8-10КРуб); сейчас такой комплект будет стоить раза в 1.5-2 дороже. Также важное свойство этого аппарата - онлайн-переключение и синусоида на выходе. Даже хорошие APC Smart-UPS не дают синус на выходе

• почему Raspberry PI? Примерно по той же причине - была под рукой при монтаже, низкое энергопотребление, можно запитать от того же UPS. Данные по малине:

# cat /proc/cpuinfo|grep Model

Model  : Raspberry Pi 3 Model B Rev 1.2

# cat /etc/os-release|grep PRETTY_NAME

PRETTY_NAME="Raspbian GNU/Linux 10 (buster)"

• почему Zabbix? Потому что ПО хорошо мониторит железо/ОС, поддерживает много устройств, есть простые графики и уведомления по email/смс/telegram

• почему Zabbix установлен на удалённом сервере? Естественно по причине того, что мониторить устройства надо с максимально стабильного канала. Если за городом пропадает связь/электричество, там же (рядом) ставить Zabbix нелогично

• какой софт используем? Небольшой список:

Nut https://networkupstools.org/

Zabbix https://www.zabbix.com/ru (у нас старая версия 2.4.8)

raspbian https://www.raspberrypi.com/software/operating-systems/ (у нас buster 5.10.52-v7+ #1441 SMP Tue Aug 3 18:10:09 BST 2021 armv7l GNU/Linux)

Шаг 1 - подключаем UPS к малине по USB

Шаг 2 - настраиваем взаимодействие малины с UPS. Нам нужен nut, поставим его. После подключения UPS по USB проверяем его видимость в системе (Device 095):

root@:/etc/zabbix/zabbix_agentd.d# lsusb

Bus 001 Device 095: ID 0665:5161 Cypress Semiconductor USB to Serial

Bus 001 Device 003: ID 0424:ec00 Standard Microsystems Corp. SMSC9512/9514 Fast Ethernet Adapter

Bus 001 Device 002: ID 0424:9514 Standard Microsystems Corp. SMC9514 Hub

Bus 001 Device 001: ID 1d6b:0002 Linux Foundation 2.0 root hub

Полезно посмотреть список поддерживаемых устройств:

# more /usr/share/nut/driver.list|grep blazer_usb

... список довольно значительный ...

# more /usr/share/nut/driver.list|grep '0665:5161'

"Sweex" "ups"  "2"  "INTELLIGENT UPS 1500VA P220"  "USB"  "blazer_usb (USB ID 0665:5161)" # http://www.sweex.com/en/notebook-pc-accessoires/ups/PP220/

По последней команде находим драйвер blazer_usb и пишем в конфиг:

/etc/nut# more ups.conf

MODE=standalone

[stark1000]

driver = blazer_usb

port = auto

desc = "Stark1000"

ondelay = 7

Остальные настройки nut также опустим, пока не нужны. Нам важно запомнить, как будем обращаться к UPS - stark1000@localhost (обратим внимание на ups.vendorid=0665). Тест соединения:

# upsc Stark1000@localhost

Init SSL without certificate database

battery.charge: 100

battery.voltage: 27.24

battery.voltage.high: 26.00

battery.voltage.low: 20.80

battery.voltage.nominal: 24.0

device.mfr:

device.model: OLHV1K0L

device.type: ups

driver.name: blazer_usb

driver.parameter.ondelay: 7

driver.parameter.pollinterval: 2

driver.parameter.port: auto

driver.parameter.synchronous: no

driver.version: 2.7.4

driver.version.internal: 0.12

input.current.nominal: 4.0

input.frequency: 50.0

input.frequency.nominal: 50

input.voltage: 229.2

input.voltage.fault: 229.0

input.voltage.nominal: 220

output.voltage: 219.4

ups.beeper.status: enabled

ups.delay.shutdown: 30

ups.delay.start: 420

ups.firmware: 02345.00

ups.load: 1

ups.mfr:

ups.model: OLHV1K0L

ups.productid: 5161

ups.status: OL

ups.temperature: 28.2

ups.type: online

ups.vendorid: 0665

Что можно еще проверить:

# upscmd -l Stark1000@localhost

Instant commands supported on UPS [Stark1000]:

beeper.toggle - Toggle the UPS beeper

load.off - Turn off the load immediately

load.on - Turn on the load immediately

shutdown.return - Turn off the load and return when power is back

shutdown.stayoff - Turn off the load and remain off

shutdown.stop - Stop a shutdown in progress

test.battery.start - Start a battery test

test.battery.start.deep - Start a deep battery test

test.battery.start.quick - Start a quick battery test

test.battery.stop - Stop the battery test

Проверка доступа udev к устройству:

# upsdrvctl start

Network UPS Tools - UPS driver controller 2.7.4

Network UPS Tools - Megatec/Q1 protocol USB driver 0.12 (2.7.4)

Supported UPS detected with megatec protocol

Vendor information read in 1 tries

No values provided for battery high/low voltages in ups.conf

Using 'guestimation' (low: 20.800000, high: 26.000000)!

Battery runtime will not be calculated (runtimecal not set)

Broadcast message from nut@localhost (somewhere) (Sat Dec 30 02:20:21 20

Communications with UPS stark1000@localhost established

Шаг 3 - описан в статье https://telegra.ph/Primery-ispolzovaniya-na-praktike-mpd5-pod-FreeBSD---Multi-link-PPP-daemon-04-22 про mpd5. Суть его в том, что по ВПН малина подключается в одну сеть с сервером Zabbix, тогда снятие параметров малины упрощается. Также используется реконект, если у малины моргнет канал, или будет сбой по питанию.

Шаг 4 - в Zabbix agent на Raspberry PI используем следующие настройки:

/etc/zabbix# more zabbix_agentd.conf|grep UserParameter

#  Format: UserParameter=<key>,<shell command>

# UserParameter=

UserParameter=UPSStatus,apcaccess | awk '/^(STATUS).*:/ { print $3 }'

UserParameter=UPSBcharge,apcaccess | awk '/^(BCHARGE).*:/ { print $3 }'

UserParameter=UPSTimeleft,apcaccess | awk '/^(TIMELEFT).*:/ { print $3 }'

UserParameter=UPSALL,apcaccess

UserParameter=upsmon[*],/etc/zabbix/sh/ups_status.sh $1 $2

UserParameter=raspberry_pi[*],/etc/zabbix/sh/raspberry_pi.sh $1

То есть снимаем с UPS параметры - заряд, частоту, загрузку, температуру и вольтаж:

Шаг 5 - опишем важное для нашего случая (рассказывать про подключение мониторинга нового linux-сервера в zabbix не будем). Штатно подключаем наш сервер, на графиках будут видны перечисленные в шаге 4 параметры:

При отключениях питания получаем штатные уведомления Zabbix, например, на почту на телефоне в виде писем Problem/OK:

Также видим интервал пропадания питания на графике:

Долгих аптамов! С наступающим НГ2024!