UPS du pauvre pour Raspberry Pi

Bonjour à tous,
Je ne sais pas si ce sujet est dans la bonne rubrique, cependant je pense que ça pourra intéresser les utilisateurs de Raspberry PI.
Un problème auquel on doit faire face lorsque que l’on fait tourner un petit serveur (domotique) à la maison, c’est d’assurer son fonctionnement lors des (nombreuses) pannes de courant et micro-coupure.
Pour les Raspberry PI il existe des solutions clé en main a base d’accu Li-ion, et sans doute que beaucoup d’entre vous optent tout simplement pour un bête onduleur informatique.
Ces solutions ne me conviennent pas pour plusieurs raisons :

  • UPS spéciaux Raspberry PI : ils se présentent souvent sous la forme de « hat » et qui sont donc incompatibles avec la majorité des boitiers. En tout cas le boitier que j’utilise ne permet pas l’utilisation de « hat ». Il y’a aussi le prix, il faut généralement compter une vingtaine d’euros sans les cellules li-ion
  • Onduleurs informatique : outre leur prix (entre 50 et 100€) je leur reproche surtout leur mauvais rendement (il est dommage que l’onduleur en lui même consomme autant voir plus d’énergie que le Raspberry lui même) et leur durée de vie souvent limité et leur besoin de renouvellement régulier des batteries (généralement tous les 3 ans)

J’ai donc décidé de concevoir mon propre système basé sur un constat simple : une batterie au plomb 12V (les mêmes que celles utilisée dans les onduleurs informatique) maintenue à une tension d’environ 12V présente une durée de vie très longue (parfois plus de 10 ans) sans nécessiter de circuit de charge complexe. L’inconvénient de cette solution est la capacité très réduite de la dite batterie, mais elle est néanmoins suffisante pour assurer quelques minutes d’autonomie à un serveur à base de Raspberry PI, de coup couvrir 95% des pannes de courant.

L’idée c’est donc d’alimenter le Raspberry PI à l’aide d’un petit convertisseur 12V->5V dans ce genre là :


(d’après mes test il a un très bon rendement donc la conversion de tension n’entraine presque pas de pertes)
J’ai opté pour un modèle à fil nu mais il existe des version avec la sortie directement en connecteur micro-usb.
Dans mon cas j’ai sacrifié un cordon USB que j’ai soudé a la sortie du convertisseur.

(Si vous cherchez des câble de qualité, quelques soit l’application :usb, ethernet, hdmi, etc… je recommande cette marque)
Pour la conversion 230V->12V j’ai choisi une alim rail DIN de 30W qui permet d’avoir la marge nécessaire à la fois pour alimenter le Raspberry et assurer la recharge de la batterie après une coupure un peu longue.
Elle est relié à la fois au convertisseur 12V->5V et a une batterie au plomb gel de 12V/7Ah (ici de la récupération). Il n’y a aucun circuit intermédiaire, tout est en parallèle et ça ne pose pas de problème.
Concrètement ça donne ça :
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Si on veut augmenter un petit peu l’autonomie, on peut jouer sur la tension de sortie de l’alimentation 12V, généralement elle sont réglable. Si on règle à 12.1V on gagne un peu d’autonomie. A 12.3V on a quasiment 50% de la capacité de la batterie disponible, soit pas loin de 2 heures d’autonomie Raspberry à pleine charge, mais ça se fait au détriment de la durée de vie de la batterie.

Une amélioration pourrait être de monitorer la tension de la batterie (via un pont diviseur et une entrée analogique ou un comparateur calé sur un seuil prédéterminée branché sur un GPIO) pour arrêter proprement le serveur si jamais la coupure de courant dure trop longtemps et que la tension de la batterie descend trop.

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j’adore, on est pas loin de récupérer sa batterie de voiture pour onduler le RPI :rofl:

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Y a pas un risque de recharger une batterie avec une alimentation stabilisée ? Que se passe quand la batterie est pleine ?

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Pour ça, il faut respecter les informations constructeur de la batterie plomb étanche : tension de charge (ex : 2,4V/élément), tension de floating (ex: 2,27V/élément), température (ex: 20°C)…
En règle général, les monoblocs 12V (6 éléments de 2V) ont pour tension de floating de 2,27V/élément pour 20°C (réglage à 3mv/°C/élément), mais à vérifier selon la fiche constructeur.

L’onduleur va faire tout ces calculs pour déterminer la tension de floating à appliquer pour maintenir la batterie chargée et aussi quand appliquer la tension de charge maximale…

Là, La recharger à 12,1V, c’est pas vraiment l’idéal pour la maintenir sur le long terme.
L’un des facteurs essentiel au maintient sur le long terme, c’est la température, qui fait décroitre énormément la durée de vie en fonction du temps resté au delà de la température conseillée.

C’est clair que c’est risqué de laisser changer en permanence!
Pour faire ça, vaut mieux un appareil pour.
Chargeur UPS
(J’ai pris le premier que j’ai trouvé)

C’est la solution utilisé sur certains appareils professionnels qui fonctionnent ainsi depuis plus de 20 ans. Si j’avance qu’ainsi une batterie peut tenir 10 ans, c’est bien que j’ai le recul sur la chose. Aucun UPS qui maintient les batteries à une capacité de 100% ne permet de les garder aussi longtemps, en général au bout de 2 - 3 ans elles sont mortes.
a 12 ou 12.1V il n’y a aucun problème à laisser la batterie branchée en permanence, le courant de maintient se régule de lui même (il est pratiquement nul)

Je partage une solution possible avec ses avantages et ses inconvénients après c’est vous qui voyez… mais ne venez pas dénigrer sans savoir.

La tension de « floating » indiqué par les constructeurs de batterie, c’est très bien pour garder une batterie à 100% de capacités après un cycle de charge, et garder ainsi une bonne réserve d’energie en cas de besoin.
Ce n’est pas du tout la philosophie de ma solution. Ici il est question de la garder à une tension qui correspond a à peine 10% de capacité disponible (et encore). On a beaucoup moins de réserve, mais la batterie à une durée de vie plus longue. C’est fait pour pallier les coupures de courant courtes, rien de plus.
Si vous voulez 24h d’autonomie pour votre RPI, il faut effectivement se tourner vers une solution plus évoluée.

Justement, c’est le principe exposé ici, elle n’est JAMAIS pleine, puisque la tension qu’on lui applique ne lui permet pas de se recharger au delà de quelques % de capacités. Quand sa tension s’équilibre avec celle de l’alimentation, le courant de charge devient nul… en fait la batterie ne consomme que le (faible) courant qui correspond à son auto-décharge naturelle.

Hello,

Alors c’est une solution de secours de ce que j’ai compris, mais perso j’ai quand même opté pour une switch POE avec des HAT POE et un onduleur sur le switch.

ça n’enlève rien à la solution donnée ici, mais je trouve ça beaucoup plus simple ( et pas forcément moins cher) :wink:

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