يمكنك استخدام بطارية ليثيوم لتزويد Raspberry Pi بالطاقة اللازمة لمشاريعك. هذا يسمح لك بإنشاء مشاريع محمولة يمكنك حملها معك أينما ذهبت. يختار العديد من المصنّعين بطاريات الليثيوم لعدة أسباب:
تستخدم طاقة أقل مع طاقة البطارية.
يمكنك الحصول على أداء ثابت بدون محولات ذات جودة منخفضة.
لديك مساحة أكبر داخل حقيبة مشروعك.
يُسهّل استخدام طاقة البطارية في Raspberry Pi تعديل تصميماتك. فكّر في متطلبات مشروعك قبل البدء.
اختيار الموديل
احتياجات الطاقة
يجب أن تعرف مقدار الطاقة التي يستهلكها جهاز Raspberry Pi قبل اختيار البطارية. لكل طراز احتياجات مختلفة، فبعضها يستهلك طاقة أكبر من غيره. يوضح الجدول أدناه وحدات البطاريات الشائعة وطرازات Raspberry Pi التي تدعمها. يساعدك هذا في اختيار الأجهزة المناسبة لمشروعك.
اسم المنتج | التوافق | السعر | الرابط |
|---|---|---|---|
حامل بطارية PIco Double Li-Ion 18650 | راسبيري باي B، B+ | $11.95 | |
UPS PIco HV3.0B+ HAT Top-End 450 | التوت بي 3 نموذج B + | $35.95 | |
UPS PIco HV3.0B+ HAT Stack 450 PoE | التوت بي 3 نموذج B + | $34.95 | |
LiFePO4wered/Pi+ | Raspberry Pi (نماذج مختلفة) | لا يوجد |
يجب عليك أيضًا التحقق من كمية التيار التي يستهلكها جهاز Raspberry Pi. يوضح الرسم البياني أدناه استهلاك الطاقة لمختلف الطُرز. على سبيل المثال، يستهلك Raspberry Pi 3 B+ ما يصل إلى 400 مللي أمبير، بينما يستهلك طراز Zero طاقة أقل بكثير.
إذا كنت تريد عمر أطول للبطاريةاختر طرازًا يستهلك طاقة أقل. هذا يُطيل عمر بطارية Raspberry Pi.
التأثير على عمر البطارية
اختيارك لنموذج Raspberry Pi يُحدد مدة تشغيل مشروعك بالبطارية. إليك بعض الأمور التي يجب مراعاتها:
يعمل Raspberry Pi 4 Model B المزود بمحرك أقراص SSD لمدة خمس ساعات تقريبًا ببطارية عادية. استخدام بطاقة SD بدلًا من محرك أقراص SSD قد يطيل عمره.
تساعد وحدات التخزين الأسرع، مثل SSD، جهاز Pi على بدء تشغيل التطبيقات بسرعة ولكنها تستهلك المزيد من الطاقة.
يحتاج Raspberry Pi 5 إلى طاقة أكبر. قد لا يعمل بشكل جيد مع المشاريع المحمولة التي تتطلب بطارية طويلة العمر.
نصيحة: إذا كنت تريد أن يستمر مشروعك طوال اليوم، فاختر طرازًا يستهلك طاقة أقل وتجنب الأجهزة الإضافية التي تستنزف البطارية.
يساعدك اختيار النموذج المناسب على تحقيق أقصى استفادة من مشروع طاقة بطارية Raspberry Pi الخاص بك.
حساب عمر البطارية
السحب الحالي والقدرة
يجب عليك معرفة مقدار التيار الذي يستهلكه جهاز Raspberry Pi قبل اختيار البطارية. يستهلك كل طراز كمية مختلفة من الطاقة. يوضح الجدول أدناه متوسط استهلاك التيار لطرازات Raspberry Pi الشائعة. يمكنك معرفة مقدار الطاقة التي قد يحتاجها مشروعك في وضع الخمول أو الاستخدام المكثف.
نموذج راسبيري باي | سحب التيار الخامل (واط) | سحب التيار الخامل (مللي أمبير) | سحب التيار تحت الحمل (واط) | سحب التيار تحت الحمل (مللي أمبير) |
|---|---|---|---|---|
التوت بي 5 | 3.0-3.5 | 600-700 | 7.0-9.0 | 1400-1800 |
رازبيري باي 4 بي | 2.5-3.0 | 500-600 | 5.0-7.5 | 1000-1500 |
التوت بي 400 | 2.7-3.2 | 540-640 | 5.5-7.5 | 1100-1500 |
Raspberry Pi 3 B + | 1.9-2.3 | 380-460 | 3.5-5.5 | 700-1100 |
Raspberry Pi Zero 2W | 0.5-0.7 | 100-140 | 1.5-2.2 | 300-440 |
Raspberry Pi Zero W | 0.4-0.5 | 80-100 | 0.8-1.5 | 160-300 |
ملاحظة: يتغير استهلاك الطاقة الحالي بناءً على استخدامك لجهاز Raspberry Pi. عند تشغيل مقاطع فيديو أو استخدام منافذ GPIO، يُستنزف شحن البطارية بشكل أسرع. أما عند ترك جهاز Pi خاملاً أو في وضع السكون العميق، فإنه يستهلك طاقة أقل.
مثال العمليات الحسابية
يمكنك تقدير المدة التي يستغرقها Raspberry Pi الخاص بك إعداد طاقة البطارية سيدوم طويلًا باستخدام صيغة بسيطة. هذا يساعدك على تخطيط مشروعك وتجنب نفاد الطاقة.
إلى حساب عمر البطارية، استعمال:
الحياة (بالدورات) = (السعة × 100) / (معدل التفريغ × عمق التفريغ)
السعة بالأمبير-ساعة (Ah)
معدل التفريغ بالأمبير (A)
عمق التفريغ هو النسبة المئوية للبطارية المستخدمة قبل الشحن
لنفترض أنك تستخدم بطارية ليثيوم سعة 5000 مللي أمبير/ساعة (5 أمبير/ساعة)، وأن جهاز Raspberry Pi 4 B يستهلك 1 أمبير تحت الحمل. إذا استنفدت 80% من طاقة البطارية قبل إعادة الشحن، فسيكون حسابك كالتالي:
Life = (5 x 100) / (1 x 80) = 500 / 80 = 6.25 cycles
بالنسبة لشحنة واحدة، يمكنك تقدير وقت التشغيل على النحو التالي:
وقت التشغيل (ساعات) = سعة البطارية (آه) / استهلاك التيار (أمبير)
مثال: 5Ah / 1A = 5 ساعات
نصيحة: إذا كان مشروعك يستخدم وضع السكون العميق أو يظل خاملاً، يمكنك زيادة ساعات عمل بطاريتك. يستهلك بدء التشغيل طاقة أكبر، لذا فإن إعادة التشغيل المتكررة قد تُقصّر من عمر البطارية.
يمكنك استخدام هذه الحسابات لاختيار البطارية المناسبة لمشروع طاقة بطارية Raspberry Pi الخاص بك.
اختيار بطارية الليثيوم
السعة مقابل قابلية النقل
عند اختيار بطارية لجهاز Raspberry Pi، عليك مراعاة مدة عملها وسهولة حملها. البطاريات الأكبر حجمًا تُمكّن مشروعك من العمل لفترة أطول، لكنها أثقل وزنًا وتشغل مساحة أكبر. أما البطاريات الأصغر حجمًا، فهي أخف وزنًا وتناسب المساحات الصغيرة، لكنها لا تدوم طويلًا.
يمكنك استخدام أنواع مختلفة من البطاريات لمشاريع Raspberry Pi:
بطاريات هيدريد النيكل والمعدن (NiMH)
بطاريات الرصاص الحمضية
يُفضّل معظم الناس بطاريات الليثيوم أيون أو الليثيوم بوليمر. هذه البطاريات تُخزّن طاقةً كبيرةً بحجمٍ صغير. وهي مناسبةٌ للمشاريع المحمولة، وتُوفّر طاقةً ثابتةً لجهاز Raspberry Pi.
نصيحة: تأكد دائمًا من وجود ملصقات السلامة على البطارية قبل شرائها. ابحث عن UN38.3 وUL1642 وIEC62133. هذه الملصقات تعني أن البطارية اجتازت اختبارات سلامة مهمة.
الشهادات | الوصف |
|---|---|
UN38.3 | هذا ضروري لشحن بطاريات الليثيوم بأمان حول العالم. فهو يضمن التزام البطارية بقواعد السلامة. |
UL1642 | يتحقق هذا من أن خلايا بطارية الليثيوم آمنة ولا تتعرض لارتفاع درجة الحرارة أو حدوث قصر كهربائي. |
IEC62133 | هذه قاعدة عالمية للبطاريات القابلة لإعادة الشحن. تساعد في الحفاظ على سلامة البطاريات في الأجهزة المحمولة من خلال منع مشاكل مثل ارتفاع درجة الحرارة أو التسريب. |
مقايضات المشروع
فكّر في احتياجات مشروعك قبل اختيار البطارية. إذا كنت ترغب في أن يعمل جهاز Raspberry Pi لفترة طويلة، فقد تحتاج إلى بطارية أكبر. هذا سيجعل مشروعك أثقل وأضخم. إذا كنت ترغب في أن يكون مشروعك صغيرًا وخفيفًا، فقد تحتاج إلى شحنه بشكل متكرر.
تدوم البطاريات الأكبر حجمًا (مثل الحجم D) لفترة أطول ولكنها أثقل وزنًا وأكبر حجمًا.
البطاريات الأصغر حجمًا (مثل AA) تكون أخف وزنًا ولكنها لا تدوم طويلاً.
سيؤدي نوع البطارية وكمية الطاقة التي يستخدمها مشروعك إلى تغيير مدة عمله.
ينبغي عليك أيضًا الاطلاع على تقنيات البطاريات الجديدة. بعض أجهزة UPS أحادية الخلية الجديدة من الليثيوم أيون قادرة على تزويد جهاز Raspberry Pi بالطاقة الكافية وإبقائه قيد التشغيل حتى إيقاف تشغيله بأمان. تستخدم أنظمة إدارة البطاريات الحديثة (BMS) تصميمات خاصة، بل وحتى الذكاء الاصطناعي، لمراقبة حالة البطارية ومنع حدوث أي أعطال. تساعد هذه الميزات على إطالة عمر البطارية والحفاظ على سلامة مشروعك.
ملاحظة: قد لا تدوم بطاريتك كما تتوقع. استهلاك طاقة كبير قد يقلل من كفاءتها. اختر دائمًا بطارية تتحمل أقصى طاقة قد يستهلكها مشروعك.
إعداد طاقة بطارية Raspberry Pi
أنت بحاجة إلى القطع المناسبة وخطة جيدة لتجهيز طاقة بطارية Raspberry Pi. هذا يُساعد مشروعك على العمل بأمان وفعالية. ستجد أدناه القطع الرئيسية التي تحتاجها، وخطوات الإعداد السهلة، ومقارنة بين كل طريقة.
وحدة التحكم في الشحن الأساسية
يحافظ جهاز التحكم في الشحن على سلامة بطارية الليثيوم وجهاز Raspberry Pi. فهو يتحكم في عملية شحن البطارية ويمنع تلفها. يُنصح دائمًا باستخدام جهاز تحكم في الشحن مع بطاريات الليثيوم.
المسؤول عن المراقب المالي | الوصف |
|---|---|
TP4056 | يتحكم في تيار وجهد بطاريات الليثيوم. يمنع الشحن الزائد ويساعد على إطالة عمر البطارية. |
MT3608 | يُغيّر جهد البطارية من ٣.٧ فولت إلى ٥ فولت. يُتيح لك استخدام طاقة البطارية بكفاءة ويضمن شحنًا آمنًا. |
يحتوي جهاز التحكم في الشحن الجيد على العديد من ميزات الأمان:
آلية الحماية | الوصف |
|---|---|
حماية فاحش | يمنع شحن البطارية بشكل زائد. |
الحماية العكسية | يحافظ على الأشياء آمنة في حالة توصيل البطارية بشكل خاطئ. |
حماية ماس كهربائى | يوقف الكثير من التيار، مما قد يسبب الحرارة. |
تلميح: تأكد دائمًا من ميزات الأمان هذه قبل شراء وحدة تحكم الشحن. فهي تساعد في الحفاظ على سلامة بطارية Raspberry Pi.
خطوة بخطوة: إضافة وحدة تحكم الشحن
قم بلحام وحدة التحكم في الشحن على لوحة البطارية الخاصة بك.
قم بتوصيل حامل البطارية بوحدة التحكم.
قم بتوصيل أسلاك الإخراج بمدخل الطاقة الخاص بـ Raspberry Pi.
اختبر جهد الخرج قبل توصيل Raspberry Pi الخاص بك.
حامل بطارية 18650 رباعي الخلايا يمنحك وقت تشغيل أطول. كما تتيح لك العديد من وحدات التحكم في الشحن شحنًا سريعًا يصل إلى 3000 مللي أمبير، وتبديل الطاقة بين البطارية والمحول دون توقف.
محول DC / DC
يُغيّر مُحوّل التيار المستمر/التيار المستمر جهد البطارية إلى ما يحتاجه جهاز Raspberry Pi. تُعطي معظم بطاريات الليثيوم جهدًا قدره 3.7 فولت، لكن جهاز Raspberry Pi يحتاج إلى جهد قدره 5 فولت.
المواصفات الخاصه | أهمية |
|---|---|
القدرة الحالية | يجب توفير ما يصل إلى 3 أمبير لـ Raspberry Pi 4، خاصة عند بدء التشغيل. |
الكفاءة | كفاءة عالية (تصل إلى 95%) توفر الطاقة. |
خرج الجهد المستقر | يجب أن يعطي حوالي 5.3 فولت، ولكن لا يزيد أبدًا عن 5.45 فولت. |
مقاومة داخلية منخفضة | يوفر الطاقة ويساعد مشروعك على العمل بشكل أفضل. |
تصميم المحث الحلقي | يتعامل مع التيار العالي اللازم لبدء تشغيل Raspberry Pi. |
بعض محولات DC/DC الشائعة هي:
نموذج الوصف | التعامل مع الجهد | تحديد نطاق السعر |
|---|---|---|
محول باك متدرج | حتى 30 فولت | $ 25 أو أكثر |
محول 12 فولت عالي الجودة | 36V إلى 12V | لا يوجد |
لا تستخدم محولات طاقة USB-C رخيصة الثمن. فهي غالبًا ما تنكسر وقد لا تحمي نظام طاقة بطارية Raspberry Pi.
خطوة بخطوة: تركيب محول DC/DC
قم بتوصيل مخرج البطارية بمدخل محول DC/DC.
استخدم مقياسًا متعددًا لضبط جهد الخرج على 5.1 فولت - 5.3 فولت.
قم بتوصيل مخرج المحول بدبابيس الطاقة الخاصة بجهاز Raspberry Pi أو بمنفذ USB.
قم باختبار النظام عن طريق التحقق من الجهد عند مدخل الطاقة الخاص بـ Pi.
يمكنك إضافة مفتاح بين البطارية والمحوّل لسهولة التحكم في الطاقة. تأكد دائمًا من أقصى تيار خرج للمحوّل. بالنسبة لـ Raspberry Pi 4، ستحتاج إلى 3 أمبير على الأقل.
وحدة تعزيز الطاقة
وحدة تعزيز الطاقة تساعد في الحفاظ على ثبات الجهد عند نفاد طاقة البطارية. ترفع الجهد من 3.7 فولت إلى 5 فولت، وهو جهد مثالي لمشاريع طاقة بطارية Raspberry Pi.
الميزات | الوصف |
|---|---|
محول التعزيز الداخلي | يرفع الجهد من 3.7 فولت إلى 5 فولت لـ Raspberry Pi. |
قطع التفريغ المنخفض | يمنع استنزاف البطارية بشكل كبير، مما يحافظ على سلامتها. |
قطع الشحنة العالية | يوقف الشحن الزائد، مما يجعل إعدادك أكثر أمانًا. |
استقرار الجهد | يحافظ على خرج 5 فولت حتى مع انخفاض مستوى البطارية. |
عتبة الإغلاق | يتم إيقاف التشغيل عند 2.5 فولت لحماية البطارية من التلف. |
ملاحظة: وحدات تعزيز الطاقة مثالية للمشاريع المحمولة. فهي تساعد جهاز Raspberry Pi على العمل لفترة أطول والحفاظ على سلامته.
خطوة بخطوة: استخدام وحدة تعزيز الطاقة
قم بتوصيل بطارية الليثيوم بمدخل وحدة تعزيز الطاقة.
قم بتوصيل مخرج الوحدة بدبابيس 5V وGND الخاصة بجهاز Raspberry Pi.
تأكد من بقاء الإخراج عند 5 فولت، حتى مع استنزاف البطارية.
راقب الإغلاق التلقائي عندما تنخفض طاقة البطارية.
نظرة عامة على الأجهزة الأساسية
فيما يلي قائمة سريعة بالأجهزة الرئيسية التي تحتاجها لإعداد طاقة بطارية Raspberry Pi بشكل آمن:
وصف القطع | تفاصيل |
|---|---|
الحد الأقصى لإخراج التيار | 5.1V 5000mA |
حامل البطارية | حامل بطارية 18650 رباعي الخلايا |
ميزات الحماية | التيار الزائد، الجهد الزائد، الاتصال العكسي |
الكفاءة | ما يصل إلى 95% لأفضل استخدام للطاقة |
نطاق إدخال الطاقة | 6V إلى 18V |
قدرة الشحن السريع | 3000mA |
تبديل الطاقة | التبديل بين النسخ الاحتياطي والمحول بسهولة |
أوتو باور-أوف | يتم إيقاف التشغيل عند إيقاف تشغيل Pi |
استهلاك الطاقة في وضع الاستعداد | منخفض جدًا للمساعدة في إطالة عمر البطارية |
مقارنة طرق الإعداد
لكل طريقة إيجابياتها وسلبياتها. إليك مقارنة بسيطة:
الأسلوب | الايجابيات | سلبيات |
|---|---|---|
وحدة التحكم في الشحن الأساسية | سهل الاستخدام، يحمي البطارية وPi | قد لا يعزز الجهد لجميع طرازات Pi |
محول DC / DC | يتعامل مع التيار العالي والجهد الثابت | يحتاج إلى إعداد دقيق، ويكلف أكثر |
وحدة تعزيز الطاقة | يحافظ على خرج 5 فولت ويحمي البطارية | قد لا يعطي تيارًا كافيًا لـ Pi 4 |
تعتبر وحدات التحكم في الشحن الأساسية جيدة للمشاريع السهلة ونماذج Raspberry Pi الأصغر حجمًا.
تعمل محولات DC/DC بشكل أفضل مع النماذج عالية الطاقة مثل Raspberry Pi 4 أو 5.
تعتبر وحدات تعزيز الطاقة رائعة للمشروعات المحمولة التي تحتاج إلى جهد ثابت.
اختبر إعداداتك باستمرار. تحقق من الجهد ودرجة الحرارة للحفاظ على سلامة نظام طاقة بطارية Raspberry Pi. يجد الكثيرون أن الإعداد الجيد يكفي لتشغيل Raspberry Pi لساعات، ولكن قد تحتاج إلى بطارية أكبر للاستخدام الليلي أو في الهواء الطلق.
يمكنك استخدام بطارية ليثيوم لتشغيل جهاز Raspberry Pi. أولًا، تأكد من صحة الجهد. احمِ بطاريتك من الامتلاء الزائد أو التفريغ الزائد. تأكد دائمًا من سلامة توصيلاتك. يوضح الجدول أدناه أمورًا مهمة يجب تذكرها:
الميزات | الوصف |
|---|---|
إدخال الجهد | 3.7 فولت من خلايا أيون الليثيوم |
الجهد الناتج | تعزيزات تصل إلى 5 فولت لجهاز Raspberry Pi الخاص بك |
حماية البطارية | يوقف الشحن الزائد والتفريغ الزائد |
مؤشرات LED | الأخضر للشحن، الأحمر للشحن |
يتساءل البعض عن جدوى استخدام بنك الطاقة أو الألواح الشمسية. نعم، يمكنك استخدامها إذا كانت قوتها ٥ فولت و٢.٥ أمبير على الأقل.
جرّب طرقًا مختلفة لتشغيل جهاز Raspberry Pi. شاركنا ما تجده. إذا كانت لديك أسئلة أو أفكار، فاكتب تعليقًا أدناه!
الأسئلة الشائعة
هل يمكنك استخدام أي بطارية ليثيوم مع Raspberry Pi؟
يجب استخدام بطارية ليثيوم تناسب احتياجات Raspberry Pi من حيث الجهد والتيار. تحتاج معظم طُرز Pi إلى 5 فولت. تحقق دائمًا من خرج البطارية واستخدم وحدة تحكم الشحن للسلامة.
كيف تعرف إذا كانت بطاريتك كبيرة بما يكفي؟
تحقق من استهلاك طاقة جهاز Raspberry Pi الحالي. اقسم سعة البطارية (بالمللي أمبير/ساعة) على استهلاك الجهاز الحالي (بالمللي أمبير/ساعة). هذا يعطيك وقت التشغيل بالساعات. أضف سعة إضافية لمزيد من الأمان.
هل من الآمن شحن البطارية أثناء تشغيل Raspberry Pi؟
نعم، يمكنك شحن البطارية واستخدامها في الوقت نفسه باستخدام وحدة تحكم شحن مناسبة. تحمي هذه الوحدة البطارية وجهاز Raspberry Pi من التلف.
هل يمكنك استخدام بنك الطاقة لتشغيل Raspberry Pi؟
نعم! تعمل العديد من بنوك الطاقة بكفاءة إذا كانت توفر 5 فولت و2.5 أمبير على الأقل. بعض بنوك الطاقة تتوقف عن العمل عند انخفاض الأحمال، لذا اختبر بنوك الطاقة الخاصة بك قبل استخدامها في مشروعك.
ماذا يحدث إذا نفدت البطارية أثناء تشغيل Raspberry Pi؟
سيتوقف جهاز Raspberry Pi فجأةً. قد يؤدي هذا إلى فقدان البيانات أو تلفها. استخدم نظام إدارة البطارية أو UPS HAT لإيقاف تشغيل جهاز Pi الخاص بك بأمان عندما تنخفض طاقة البطارية.
