Инструменты пользователя

Инструменты сайта


Raspberry Pi Battery HAT: инструкция, примеры использования и документация

Используйте плату Waveshare Battery HAT для автономной работы Raspberry Pi и сопутствующих ей устройств. Стандартный форм-фактор HAT позволяет установить Power Bank на малинки формата Model A, Model B и Zero. И вуаля ваше устройство становится портативным.

Подключение и настройка

Waveshare Battery HAT выполнен специально для компьютеров Raspberry Pi. В качестве примера приведем подключение Power Bank’a к малинке Pi 4 Model B.

Что понадобится

  • Raspberry Pi 4 Model B (в комплект не входит)
  • 1× Плата расширения Battery HAT с аккумулятором
  • 1× Комплект крепежа

Инструкция

  1. Подключите аккумулятор к плате Raspberry Pi Battery HAT через JST-разъём.
  2. Закрепите аккумулятор на обратной стороне Battery HAT.
  3. Установите полученную конструкцию сверху на малинку. Для жёсткости рекомендуем закрепить полученный бутерброд стойками, винтами и гайками.
  4. Кликните один раз по кнопке Standby. В итоге плата расширения Battery HAT включится и запустит одноплатник Raspberry Pi.
  5. Это значит, всё получилось и устройство готово к работе. Для выключения Battery HAT, кликните два раза по кнопке Standby.

Элементы платы

Li-Pol аккумулятор

Элементом питания Power Bank’а выступает литий-полимерный аккумулятор типоразмера 104060, ёмкостью 3000 мА·ч и выходным напряжением 3,7 вольт.

В батарею встроена схема защиты от перегрузки — если ток потребления в цепи питания аккумулятора превысит норму 2,4 A сработает контур предохранителя и устройство выключится в режиме блокировки. Для возобновления штатного режима работы, подключите Power Bank к зарядному устройству через порт USB micro или Type-C.

Li-Pol аккумулятор подключается к плате Battery HAT через разъём JST PH-2, где вступает в силу контроллер заряда SW6106.

Максимальный выходной ток 2,4 А указан для контура питания 3,7 В непосредственно с выхода аккумулятора до подключения к плате Battery HAT. Соответственно в контуре, после повышения напряжения до 5 вольт, максимальный ток будет равен 1,8 A.

Контроллер заряда SW6106

За состояние батареи отвечает контролер SW6106 с рядом полезных функций.

В режиме источника энергии:

  • Преобразует выходное напряжение 3,7 вольта с Li-pol аккумулятора в штатное напряжение 5 вольт, которые можно получить через выходные разъёмa USB-A и Type-C.
  • Отслеживает напряжение и ток батареи в режиме источника энергии.
  • Выдаёт статус на индикаторные светодиоды.

В режиме зарядки:

  • При питании через micro-USB, преобразует входное напряжение 5 вольт в требуемое напряжение для зарядки Li-pol аккумулятора.
  • При питании через Type-C, распознает текущий протокол зарядки: обычная или быстрая. Контроллер преобразует входное напряжение 5 вольт (при обычной зарядке) или 9 вольт (при быстрой зарядке) в требуемое напряжение для зарядки Li-pol аккумулятора. При быстрой зарядки также зажигается светодиод Quick Charge.
  • Контролирует напряжение и ток батареи в режиме зарядки.
  • Выдаёт статус на индикаторные светодиоды.

Кнопка ON/OFF

За включения и отключение устройства, а точнее за состояния напряжения на выходных разъёмах/контактах, отвечает тактовая кнопка Standby:

  • Один клик — включает модуль.
  • Два клика — выключает модуль.
  • При подключении нагрузки к выходном разъём USB micro или Type-C, Power Bank активируется автоматически.
  • При потреблении нагрузки менее 50 мА в течении 30 секунд, Power Bank автоматически выключается.

Разъём USB micro

Порт USB micro предназначен для обычной зарядки аккумулятора источником напряжения 5 вольт — режим Charge. Для зарядки батареи используйте кабель USB (A — Micro USB) с зарядником на 5 вольт.

Если вы хотите зарядить аккумулятор быстрее, обратите внимания на порт USB Type-C в режиме Quick Charge

Разъём USB Type-C

Порт USB Type-C может работать в двух вариантах:

Входной режим

Входной режим означает, что порт будет использоваться для зарядки аккумулятора. USB Type-C поддерживает два вида зарядки:

Выходной режим

Выходной режим означает, что порт будет использоваться как автономный источник энергии. В зависимости от подключенного устройства, порт USB Type-C может выдать 5В, 9В или 12В.

Разъём USB Type-A

Порт USB Type-A позволяет использовать Baterry HAT аналогично штатным Power Bank’ам, т.е. подключать к автономному источнику питания мобильные телефоны, планшеты и другую мультимедийную технику по USB.

Контакты Raspberry Pi GPIO 40

Плата расширения Raspberry Battery HAT подключается к одноплатникам Rasperry Pi сверху через входной 40-пиновый разъём.

Светодиодная индикация

Имя светодиода Назначение
Quick Charge Индикатор режима быстрой зарядки. Горит при подключении устройств с поддержкой быстрой зарядки.
LED Driver Индикатор состояние батареи, в зависимоcти от выбранного режима

В режиме источника энергии:

Ёмкость LED1 LED2 LED3 LED4 LED5
80–100% On On On On On
60–80% On On On On Off
40–60% On On On Off Off
20–40% On On Off Off Off
5–20% On Off Off Off Off
1–5% Blink Off Off Off Off
0% Off Off Off Off Off

В режиме заряда аккумулятора:

Ёмкость LED1 LED2 LED3 LED4 LED5
100% On On On On On
80–99% On On On On Blink
60–80% On On On Blink Off
40–60% On On Blink Off Off
20–40% On Blink Off Off Off
0–20% Blink Off Off Off Off

Принципиальная схема

Габаритный чертёж

Характеристики

  • Модель: Waveshare Li-polymer Battery HAT (SKU 17076)
  • Выходное напряжение: 5 В
  • Выходной ток: до 1,8 А
  • Напряжение зарядки:
    • Обычная зарядка: 5 В
    • Быстрая зарядка: 9 В
  • Микросхема управления зарядкой: SW6106
  • Протоколы быстрой зарядки:
    • Power Delivery (PD)
    • Quick Charge 3.0 (QC)
    • Fast Charge Protocol (FCP)
    • Pump Express (PE)
    • Spreadtrum Fast Charge (SFCP)
  • Входные разъёмы:
    • USB micro для обычной зарядки
    • USB Type-C для обычной и быстрой зарядки
  • Выходные разъёмы:
    • USB Type-A
    • USB Type-C
  • Тип аккумулятора: Li-Pol (литий-полимерный)
    • Типоразмер: 104060
    • Напряжение: 3,7 В
    • Ёмкость: 3000 мА·ч
  • Размеры: 65,2×57×25,7 мм

Ресурсы