DC-DC降压

简介

DFRobot UPS HAT for Raspberry Pi Zero是一款针对Raspberry Pi Zero系列的不间断电源扩展板，兼容Pi 2/3/A+(不支持树莓派3B+)。UPS HAT可以在系统断电的情况下持续为树莓派提供一定时间的供电，避免诸如用于路由等项目时经常因为突然断电导致系统损坏，有必要使用UPS进行安全的关机。另外在一些移动项目中，例如树莓派照相机、平板、野外数据采集系统中也需要一块电池提供稳定的电源。
我们使用了一颗MAX17043做精确电量检测，并且板载一颗MCU做数据处理，树莓派主板只需要通过基本的I²C通信就可以直接获取电量、电池电压等信息。板载5颗LED灯可以在无需编程的情况下直观的指示当前电池电量。
我们使用了非常好的电源方案，高达90%以上的电源转换效率以及无二极管设计使得我们的UPS扩展板即使在树莓派连续高负荷工作下也能够保持较低的发热。

技术规格

IMG1: UPS HAT for Raspberry Pi Zero尺寸图

  • 供电电压：4.5~5.5V
  • 供电电流：（推荐使用2A及以上功率的电源适配器）
  • 供电接口：Micro-USB
  • 最大充电电流： 1.6A
  • 电池接口：PH2.0-2P或可焊接触点
  • 适配电池：3.7V锂离子电池
  • 输出电压：5V
  • 最大输出电流：2A
  • 适配主板：树莓派 B/B+/2B/3B/3B+及可能的后续版本
  • 通信接口：I²C
  • 尺寸：65mmx30mm
  • 安装孔尺寸：58mmx23mm
  • 工作温度：-40℃~85℃

注意事项
1、3.7V锂电池由于运输限制，并不包含在配送清单中
2、请选择使用满足技术规格参数的3.7V锂离子电池
3、产品工作时电源区域会有正常的一定程度发热，请根据实际应用场景避免其可能带来的安全隐患
4、不支持树莓派3B+使用

功能示意

  • 接口描述
序号 功能描述 状态描述
1 USB充电口 5V直流充电
2 充电指示灯 常量充电/闪烁未检测到电池/熄灭未充电
3 功能按键 固件版本更新及功能说明
4 电量指示 指示当前电量
5 锂电池焊接点 焊接锂电池
6 树莓派40Pin插口 连接树莓派
  • 灯显与电量关系
电量 LED灯状态（未充电时） LED灯状态（充电时）
电量＜10% 第一格LED灯为慢闪（频率约为3HZ） 第一格LED灯为快闪（频率约为6HZ）
10%≤电量＜20% 第一格LED常亮 第一格LED灯为快闪（频率约为6HZ）
20%≤电量＜40% 第一格、第二格LED常亮 第一格LED常亮，第二格LED灯为快闪（频率约为6HZ）
40%≤电量＜60% 前三格LED常亮 前两格LED常亮，第三格LED灯为快闪（频率约为6HZ）
60%≤电量＜80% 前四格LED常亮 前三格LED常亮，第四格LED灯为快闪（频率约为6HZ）
电量≥80% LED全亮 前四格LED常亮，第五格LED灯为快闪（频率约为6HZ）

固件版本更新及功能说明 |

版本号 变更日期 按键功能 其它
V1.0 2018/11/19 显示电池当前电量约10秒 当电池电量小于10%，5V电源输出将被自动断开。
V1.1 2019/09/20 1、短按显示电池当前电量约3秒
2、长按（>2S）实现开、关5V电源输出。		 当电池电量小于5%，5V电源输出将被自动断开。当电池电量上升至7%后，需手动按开关按键重新打开电源
V1.2 2020/12/21 1、短按显示电池当前电量约3秒
2、长按（>2S）实现开、关5V电源输出。		 当电池电量小于5%，5V电源输出将被自动断开。插上充电器，当电池电量上升至7%后，5V电源会自动重新开启。
V1.3 2021/03/02 功能未改动 在V1.2版本基础上修复了一些稳定性问题

寄存器说明

使用教程

  • 通过40Pin与树莓派连接
  • 通过树莓派读取电量

如何开启树莓派I2C外设

一般情况下，树莓派系统默认没有开启I2C外设，需要手动进行开启，才能通过I2C总线访问DFRobot UPS HAT for Raspberry Pi Zero相关数据，如电池当前电量、设置定时开机时间等等。

  • 开启I2C外设功能

在终端中输入命令：'' sudo raspi-config ，依次选择【 Interfacing Options 】（或者【 Advanced Options 】）->【 I2C 】->【 Yes 】->【 OK ''】

 ![step 1](https://imgtest.dfrobot.com.cn/DFRobotCnWikiImage/scrot_1.png "step 1")
 
 ![step 2](https://imgtest.dfrobot.com.cn/DFRobotCnWikiImage/scrot_2.png "step 2") 
 
 ![step 3](https://imgtest.dfrobot.com.cn/DFRobotCnWikiImage/scrot_3.png "step 3")
 
 ![step 4](https://imgtest.dfrobot.com.cn/DFRobotCnWikiImage/scrot_4.png "step 4")

配置完成后重启树莓派生效（重启命令：reboot）

  • 查看I2C外设是否配置正确

用lsmod命令查看树莓派是否成功配置I2C外设，如下图所示：

 ![step 5:成功导入I2C模块](https://imgtest.dfrobot.com.cn/DFRobotCnWikiImage/Alt.png "step 5:成功导入I2C模块")
  • 安装测试I2C设备的工具

命令如下：

sudo apt-get install i2c-tools

测试是否安装正确，命令：

sudo i2cdetect -y l

step 7:检测到总线上的I2C设备

如果出现如下图所示问题

step 8:什么设备也没连接

则需要更改'' raspi-blacklist.conf 配置， raspi-blacklist.conf 在 /etc/modprobe.d/ ''目录下，输入命令：

`sudo nano /etc/modprobe.d/raspi-blacklist.conf`

在i2c设备驱动前加“#”，例如：#blacklist i2c-bcm2835，这样I2C外设就可以正常使用了。

查看UPS电量

  • 新建脚本

新建ups.py文件，输入内容如下：

import smbus
addr=0x10 \#ups i2c地址
bus=smbus.SMBus(1) \#i2c-1
vcellH=bus.read_byte_data(addr,0x03)
vcellL=bus.read_byte_data(addr,0x04)
socH=bus.read_byte_data(addr,0x05)
socL=bus.read_byte_data(addr,0x06)
capacity=(((vcellH&0x0F)\<\<8)+vcellL)\*1.25 \#容量
electricity=((socH\<\<8)+socL)\*0.003906 \#当前电量百分比
print("capacity=%dmV"%capacity)
print("electricity percentage=%.2f"%electricity)
  • 运行脚本

在终端中输入：python3 ups.py 即可查看电量信息。

常见问题

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