Usb-powerbank upgraden voor permanente stroomvoorziening Pi
Usb-powerbank upgraden tot non-stop voeding voor de Pi
Met een simpele powerbank maak je de Raspberry Pi mobiel. Maar het vast- en loskoppelen van de oplaadkabel verlaagt de spanning heel even zodat de Pi opnieuw gaat opstarten. Met elco's en goldcaps kun je dat gat overbruggen.
Geen aansluiting voor een accu, geen oplaadelektronica, niet eens een noemenswaardig groter spanningsbereik, waarmee je hem in de auto zou kunnen gebruiken: de Raspberry Pi is erg kieskeurig wat zijn voeding betreft. Vijf volt graag, en een beetje meer mag ook wel als je geen gezeur over klaarblijkelijke onderspanning wilt. In elk geval vormen usb-powerbanks een voordelige oplossing om een Raspberry Pi of een Pi Zero onafhankelijk van het stopcontact te kunnen gebruiken. Om de Pi niet per se af te moeten sluiten als de powerbank leeg raakt en je weer naar het lichtnet moet overstappen, kun je een powerbank nemen die zich tegelijk laat opladen en ontladen. In onze test [1] kon de helft van de apparaten dat.
Voedingsgat
Maar daarmee heeft de Pi nog geen ononderbroken voedingsbron. Want het omschakelen van oplaad- naar accumodus veroorzaakt meestal een korte spanningsdaling op de usb-uitgang van de powerbank. Zoals het oscillogram van de Ansmann Powerbank 10.8 in de afbeelding laat zien, daalt de spanning op de usb-aansluiting van de Pi zo'n 25 milliseconden tot circa 3 volt. De gevoelige Pi reageert hier elke keer op met een reboot.
Dus is een powerbank alleen nog niet genoeg om de Pi werkelijk onafgebroken van stroom te voorzien. Daarentegen moet gezegd worden dat geen enkele powerbank ervoor bedoeld is om een ononderbroken stroomvoorziening te zijn. Maar als je een grote elco of een zogenaamde goldcap-condensator op de Pi aansluit, kun je de spanningsdalen van de powerbank overbruggen.
De truc is dat je de usb-kabel niet eens hoeft open te snijden en ook geen tussenstekker hoeft te maken om de elco tussen de powerbank en de Pi te schakelen. Aangezien de Pi via de GPIO-pinnen van stroom kan worden voorzien, sluit je de condensator gewoon aan op de pinnen 4 (+5 volt) en 6 (GND). Op die manier wordt hij door de powerbank via de Pi opgeladen en houdt hij de voedingsspanning van de Pi gedurende enkele milliseconden constant als de powerbank in een spanningsdal valt.
Voor de relatief bescheiden Raspberry Pi Zero heb je genoeg aan een elco met een capaciteit van 4700 μF. Voor een Pi 3 moet dat echter minstens 10.000 μF zijn, liever meer. Condensatoren met een capaciteit van 10.000 of 18.000 μF en een spanning van 6,3 volt kosten een paar euro. Veel hogere capaciteiten, tot wel meerdere Farad, krijg je met goldcap-condensatoren. Zij compenseren samen met de elco zelfs de relatief langzame spanningsafname die bij een stroomuitval van een op de powerbank aangesloten adapter ontstaat.
Maar je kunt grote condensatoren niet zomaar aan de GPIO-aansluiting van de Pi koppelen. Een lege condensator gedraagt zich aanvankelijk als een kortsluiting en trekt een hoge laadstroom. Door een voor hoge stromen geschikte spoel met lage inwendige weerstand in serie te schakelen, kun je de inschakelstroom afdoende beperken. We hadden succes met een elco van 10.000 mF en een spanning van 6,3 volt in combinatie met een spoel van 33 mH en een belastbaarheid van 1,5 A (Fastron 07HCP).
Met spoel en elco is de Pi eindelijk van het stopcontact bevrijd en heeft hij er geen last meer van als de powerbank tussendoor opgeladen wordt. Het is te hopen dat de volgende Pi-generatie verdraagzamer wordt en beter geschikt is voor het gebruik met een accu. (jmu)