Sie können eine Lithiumbatterie verwenden, um Ihren Raspberry Pi für Ihre Projekte mit Strom zu versorgen. So können Sie tragbare Projekte erstellen, die Sie überallhin mitnehmen können. Viele Hersteller entscheiden sich aus mehreren Gründen für Lithiumbatterien:
Mit Batteriebetrieb verbrauchen Sie weniger Energie.
Sie erhalten eine konstante Leistung ohne minderwertige Konverter.
Sie haben mehr Platz in Ihrem Projektkoffer.
Durch die Nutzung des Batteriebetriebs für Raspberry Pi können Sie Ihre Designs einfacher anpassen. Überlegen Sie sich vor dem Start, was Ihr Projekt erfordert.
Modellauswahl
Macht braucht
Bevor Sie sich für eine Batterie entscheiden, sollten Sie den Stromverbrauch Ihres Raspberry Pi kennen. Jedes Modell hat unterschiedliche Anforderungen. Manche verbrauchen mehr Energie als andere. Die folgende Tabelle zeigt gängige Batteriemodule und die von ihnen unterstützten Raspberry Pi-Modelle. So finden Sie die passende Hardware für Ihr Projekt.
Produktname | Kompatibilität | Preis | verbindung |
|---|---|---|---|
PIco Doppelter Li-Ion 18650 Batteriehalter | Raspberry Pi B, B+ | $11.95 | |
USV PIco HV3.0B+ HAT Top-End 450 | Raspberry Pi 3 Modell B + | $35.95 | |
USV PIco HV3.0B+ HAT Stack 450 PoE | Raspberry Pi 3 Modell B + | $34.95 | |
LiFePO4wered/Pi+ | Raspberry Pi (verschiedene Modelle) | N / A |
Überprüfen Sie auch, wie viel Strom Ihr Raspberry Pi verbraucht. Die folgende Tabelle zeigt den Stromverbrauch verschiedener Modelle. Beispielsweise kann ein Raspberry Pi 3 B+ bis zu 400 mA verbrauchen, während ein Zero-Modell deutlich weniger verbraucht.
Wenn Sie möchten, längere AkkulaufzeitWählen Sie ein Modell mit geringerem Strombedarf. Dadurch hält die Batterie Ihres Raspberry Pi länger.
Auswirkungen auf die Akkulaufzeit
Die Wahl des Raspberry Pi-Modells beeinflusst die Batterielaufzeit Ihres Projekts. Beachten Sie Folgendes:
Der Raspberry Pi 4 Modell B mit SSD läuft mit einem normalen Akku etwa 5 Stunden. Durch die Verwendung einer SD-Karte anstelle einer SSD kann die Laufzeit verlängert werden.
Schnellerer Speicher, beispielsweise eine SSD, hilft Ihrem Pi dabei, Apps schneller zu starten, verbraucht aber mehr Strom.
Der Raspberry Pi 5 benötigt sogar noch mehr Strom. Er eignet sich möglicherweise nicht gut für tragbare Projekte, die eine lange Akkulaufzeit erfordern.
Tipp: Wenn Ihr Projekt den ganzen Tag dauern soll, wählen Sie ein Modell mit geringerem Stromverbrauch und vermeiden Sie zusätzliche Hardware, die den Akku leersaugt.
Durch die Wahl des richtigen Modells holen Sie das Beste aus Ihrem Raspberry Pi-Batteriestromprojekt heraus.
Berechnung der Batterielebensdauer
Stromaufnahme und Kapazität
Bevor Sie sich für eine Batterie entscheiden, sollten Sie den Stromverbrauch Ihres Raspberry Pi kennen. Jedes Modell verbraucht unterschiedlich viel Strom. Die folgende Tabelle zeigt die typische Stromaufnahme gängiger Raspberry-Pi-Modelle. So sehen Sie, wie viel Strom Ihr Projekt im Leerlauf oder bei starker Beanspruchung benötigt.
Raspberry Pi-Modell | Leerlaufstromaufnahme (W) | Leerlaufstromaufnahme (mA) | Stromaufnahme unter Last (W) | Stromaufnahme unter Last (mA) |
|---|---|---|---|---|
Raspberry Pi 5 | 3.0 bis 3.5 | 600 bis 700 | 7.0 bis 9.0 | 1400 bis 1800 |
Himbeer-Pi 4 B. | 2.5 bis 3.0 | 500 bis 600 | 5.0 bis 7.5 | 1000 bis 1500 |
Raspberry Pi 400 | 2.7 bis 3.2 | 540 bis 640 | 5.5 bis 7.5 | 1100 bis 1500 |
Himbeer Pi 3 B + | 1.9 bis 2.3 | 380 bis 460 | 3.5 bis 5.5 | 700 bis 1100 |
Raspberry Pi Zero 2W | 0.5 bis 0.7 | 100 bis 140 | 1.5 bis 2.2 | 300 bis 440 |
Raspberry Pi Null W | 0.4 bis 0.5 | 80 bis 100 | 0.8 bis 1.5 | 160 bis 300 |
Hinweis: Die Stromaufnahme ändert sich je nachdem, was Sie mit Ihrem Raspberry Pi tun. Wenn Sie Videos abspielen oder GPIO-Pins verwenden, entlädt sich der Akku schneller. Im Leerlauf oder im Tiefschlaf verbraucht Ihr Pi weniger Strom.
Beispielrechnungen
Sie können abschätzen, wie lange Ihr Raspberry Pi Batteriestromversorgung einrichten hält, indem Sie eine einfache Formel verwenden. Dies hilft Ihnen, Ihr Projekt zu planen und zu vermeiden, dass Ihnen der Strom ausgeht.
Zu Batterielebensdauer berechnenVerwenden Sie:
Lebensdauer (in Zyklen) = (Kapazität x 100) / (Entladerate x Entladetiefe)
Die Kapazität wird in Amperestunden (Ah) angegeben.
Die Entladerate wird in Ampere (A) angegeben.
Die Entladetiefe ist der Prozentsatz der Batterie, der vor dem Aufladen verbraucht wurde.
Angenommen, Sie verwenden eine 5000 mAh (5 Ah) Lithiumbatterie und Ihr Raspberry Pi 4 B zieht unter Last 1 A. Wenn Sie 80 % der Batterie vor dem Aufladen verbrauchen, sieht Ihre Berechnung folgendermaßen aus:
Life = (5 x 100) / (1 x 80) = 500 / 80 = 6.25 cycles
Für eine einzelne Ladung können Sie die Laufzeit wie folgt schätzen:
Laufzeit (Stunden) = Batteriekapazität (Ah) / Stromaufnahme (A)
Beispiel: 5Ah / 1A = 5 Stunden
Tipp: Wenn Ihr Projekt im Tiefschlafmodus oder im Leerlauf bleibt, können Sie die Akkulaufzeit verlängern. Der Startvorgang verbraucht mehr Strom, daher können häufige Neustarts die Akkulaufzeit verkürzen.
Mithilfe dieser Berechnungen können Sie die richtige Batterie für Ihr Raspberry Pi-Batteriestromprojekt auswählen.
Auswahl einer Lithiumbatterie
Kapazität vs. Portabilität
Bei der Auswahl eines Akkus für Ihren Raspberry Pi sollten Sie auf dessen Lebensdauer und Transportierbarkeit achten. Größere Akkus ermöglichen eine längere Laufzeit Ihres Projekts, sind aber schwerer und benötigen mehr Platz. Kleinere Akkus sind leichter und passen in kleinere Räume, halten aber nicht so lange.
Sie können für Raspberry Pi-Projekte verschiedene Arten von Batterien verwenden:
Nickel-Metallhydrid-Akkus (NiMH).
Blei-Säure-Batterien
Die meisten Menschen bevorzugen Lithium-Ionen- oder Lithium-Polymer-Akkus. Diese Akkus speichern trotz ihrer geringen Größe viel Energie. Sie eignen sich gut für mobile Projekte und liefern dem Raspberry Pi eine stabile Akkuleistung.
Tipp: Überprüfen Sie vor dem Kauf immer, ob die Batterie Sicherheitskennzeichnungen hat. Achten Sie auf UN38.3, UL1642 und IEC62133. Diese Kennzeichnungen bedeuten, dass die Batterie wichtige Sicherheitstests bestanden hat.
Zertifizierungsanforderungen | Beschreibung |
|---|---|
UN38.3 | Dies ist für den sicheren Versand von Lithiumbatterien rund um die Welt erforderlich. Dadurch wird sichergestellt, dass die Batterie den Sicherheitsvorschriften entspricht. |
UL1642 | Dadurch wird überprüft, ob die Lithiumbatteriezellen sicher sind und nicht überhitzen oder einen Kurzschluss verursachen. |
IEC62133 | Dies ist eine weltweite Vorschrift für wiederaufladbare Batterien. Sie trägt dazu bei, die Sicherheit der Batterien in tragbaren Geräten zu gewährleisten, indem Probleme wie Überhitzung oder Auslaufen verhindert werden. |
Projekt-Kompromisse
Überlegen Sie sich vor der Auswahl eines Akkus, welche Anforderungen Ihr Projekt hat. Wenn Ihr Raspberry Pi lange funktionieren soll, benötigen Sie möglicherweise einen größeren Akku. Dadurch wird Ihr Projekt schwerer und größer. Wenn Ihr Projekt klein und leicht sein soll, müssen Sie es möglicherweise häufiger aufladen.
Größere Batterien (wie Größe D) halten länger, sind aber schwerer und größer.
Kleinere Batterien (wie AA) sind leichter, halten aber nicht so lange.
Die Betriebsdauer Ihres Projekts hängt vom Batterietyp und der Strommenge ab, die Ihr Projekt verbraucht.
Sie sollten sich auch mit neuer Batterietechnologie befassen. Einige neue Single-Cell-Li-Ion-USV-Geräte versorgen Ihren Raspberry Pi mit ausreichend Strom und halten ihn eingeschaltet, bis Sie ihn sicher ausschalten. Moderne Batteriemanagementsysteme (BMS) nutzen spezielle Designs und sogar KI, um den Batteriezustand zu überwachen und Probleme zu vermeiden. Diese Funktionen tragen dazu bei, dass Ihre Batterie länger hält und Ihr Projekt sicher ist.
Hinweis: Ihr Akku hält möglicherweise nicht so lange wie erwartet. Hoher Stromverbrauch kann die Effizienz des Akkus beeinträchtigen. Wählen Sie immer einen Akku, der den maximalen Stromverbrauch Ihres Projekts bewältigen kann.
Einrichtung der Batteriestromversorgung des Raspberry Pi
Sie benötigen die richtigen Teile und einen guten Plan, um die Batterieversorgung Ihres Raspberry Pi einzurichten. So läuft Ihr Projekt sicher und reibungslos. Nachfolgend sehen Sie die wichtigsten Teile, einfache Einrichtungsschritte und den Vergleich der einzelnen Methoden.
Basis-Laderegler
Ein Laderegler schützt Ihre Lithiumbatterie und Ihren Raspberry Pi. Er steuert den Ladevorgang und verhindert Schäden. Verwenden Sie bei Lithiumbatterien immer einen Laderegler.
Laderegler | Beschreibung |
|---|---|
TP4056 | Steuert Strom und Spannung für Lithiumbatterien. Verhindert Überladung und verlängert die Lebensdauer der Batterie. |
MT3608 | Ändert 3.7 V in 5 V. Ermöglicht eine optimale Nutzung der Batterieleistung und sorgt für ein sicheres Laden. |
Ein guter Laderegler verfügt über viele Sicherheitsfunktionen:
Schutzmechanismus | Beschreibung |
|---|---|
Überladeschutz | Verhindert, dass die Batterie zu stark aufgeladen wird. |
Rückwärtsschutz | Sorgt für Sicherheit, wenn Sie die Batterie falsch anschließen. |
Kurzschlussschutz | Stoppt zu viel Strom, der zu Hitze führen kann. |
TIPP: Achten Sie vor dem Kauf eines Ladereglers immer auf diese Sicherheitsfunktionen. Sie tragen zur Sicherheit der Batteriestromversorgung Ihres Raspberry Pi bei.
Schritt für Schritt: Hinzufügen eines Ladereglers
Löten Sie den Laderegler auf Ihre Batterieplatine.
Verbinden Sie den Batteriehalter mit dem Controller.
Schließen Sie die Ausgangskabel an den Stromeingang des Raspberry Pi an.
Testen Sie die Spannungsausgabe, bevor Sie Ihren Raspberry Pi anschließen.
Ein 4-Zellen-Akkuhalter vom Typ 18650 sorgt für eine längere Laufzeit. Viele Laderegler ermöglichen zudem schnelles Laden mit bis zu 3000 mA und das Umschalten zwischen Akku und Adapter ohne Unterbrechung.
DC / DC-Wandler
Ein DC/DC-Wandler passt die Batteriespannung an die Anforderungen Ihres Raspberry Pi an. Die meisten Lithiumbatterien liefern 3.7 V, Ihr Raspberry Pi benötigt jedoch 5 V.
Normen | Bedeutung |
|---|---|
Aktuelle Kapazität | Muss für Raspberry Pi 4 bis zu 3 Ampere liefern, insbesondere beim Start. |
Wirkungsgrad | Hoher Wirkungsgrad (bis zu 95 %) spart Energie. |
Stabiler Spannungsausgang | Sollte etwa 5.3 V ergeben, aber nie mehr als 5.45 V. |
Niedriger Innenwiderstand | Spart Strom und trägt dazu bei, dass Ihr Projekt besser funktioniert. |
Ringinduktor-Design | Verarbeitet den hohen Strom, der zum Starten des Raspberry Pi erforderlich ist. |
Einige beliebte DC/DC-Wandler sind:
Modellbeschreibung | Umgang mit Spannung | Preisspanne |
|---|---|---|
Abwärtswandler | Bis zu 30V | $ 25 oder mehr |
High-End 12V Konverter | 36V um 12V | N / A |
Verwenden Sie keine billigen USB-C-Netzteile. Diese gehen häufig kaputt und schützen das Batteriestromversorgungssystem Ihres Raspberry Pi möglicherweise nicht.
Schritt für Schritt: Installation eines DC/DC-Wandlers
Verbinden Sie den Batterieausgang mit dem DC/DC-Wandlereingang.
Stellen Sie die Ausgangsspannung mit einem Multimeter auf 5.1 V–5.3 V ein.
Schließen Sie den Konverterausgang an die Stromanschlüsse oder den USB-Anschluss des Raspberry Pi an.
Testen Sie das System, indem Sie die Spannung am Stromeingang des Pi prüfen.
Zur einfachen Leistungsregelung können Sie einen Schalter zwischen Batterie und Konverter hinzufügen. Achten Sie stets auf die maximale Stromabgabe des Konverters. Für Raspberry Pi 4 benötigen Sie mindestens 3 A.
Power-Boost-Modul
Ein Power-Boost-Modul hilft, die Spannung konstant zu halten, wenn die Batterie leer wird. Es erhöht die Spannung von 3.7 V auf 5 V, was genau richtig für Raspberry Pi-Batteriestromprojekte ist.
Funktion | Beschreibung |
|---|---|
Interner Aufwärtswandler | Erhöht die Spannung für Raspberry Pi von 3.7 V auf 5 V. |
Niedrige Entladungsabschaltung | Verhindert, dass die Batterie zu stark entladen wird, und sorgt so für ihre Sicherheit. |
Hohe Ladeabschaltung | Verhindert Überladung und macht Ihr Setup sicherer. |
Spannungsstabilität | Hält die Ausgabe bei 5 V, auch wenn die Batterie schwach wird. |
Abschaltschwelle | Schaltet sich bei 2.5 V ab, um die Batterie vor Schäden zu schützen. |
Hinweis: Power-Boost-Module eignen sich hervorragend für tragbare Projekte. Sie sorgen dafür, dass Ihr Raspberry Pi länger läuft und sicher bleibt.
Schritt für Schritt: Verwenden eines Power-Boost-Moduls
Schließen Sie die Lithiumbatterie an den Eingang des Power-Boost-Moduls an.
Schließen Sie den Modulausgang an die 5-V- und GND-Pins des Raspberry Pi an.
Stellen Sie sicher, dass die Ausgangsspannung auch bei entladener Batterie bei 5 V bleibt.
Achten Sie auf die automatische Abschaltung, wenn der Akku schwach wird.
Übersicht über die grundlegende Hardware
Hier ist eine kurze Liste der wichtigsten Hardware, die Sie für eine sichere Einrichtung der Raspberry Pi-Batteriestromversorgung benötigen:
Komponentenbeschreibung | Details |
|---|---|
Maximaler Stromausgang | 5.1V 5000mA |
Batteriehalter | 4-Zellen 18650 Batteriehalter |
Schutzfunktionen | Überstrom, Überspannung, Verpolung |
Wirkungsgrad | Bis zu 95 % für optimale Stromnutzung |
Leistungseingangsbereich | 6V um 18V |
Schnellladekapazität | 3000 mA |
Netzschalter | Einfacher Wechsel zwischen Backup und Adapter |
Automatische Abschaltung | Schaltet sich aus, wenn der Pi heruntergefahren wird |
Standby-Stromverbrauch | Sehr niedrig, damit die Batterie länger hält |
Vergleich der Setup-Methoden
Jede Methode hat Vor- und Nachteile. Hier ein einfacher Vergleich:
Methodik | Vorteile | Nachteile |
|---|---|---|
Basis-Laderegler | Einfach zu bedienen, schützt Batterie und Pi | Erhöht möglicherweise nicht die Spannung für alle Pi-Modelle |
DC / DC-Wandler | Bewältigt hohe Ströme und konstante Spannung | Erfordert sorgfältige Einrichtung, kostet mehr |
Power-Boost-Modul | Hält 5 V-Ausgang aufrecht und schützt die Batterie | Liefert möglicherweise nicht genügend Strom für Pi 4 |
Einfache Laderegler eignen sich für einfache Projekte und kleinere Raspberry-Pi-Modelle.
DC/DC-Wandler eignen sich am besten für Hochleistungsmodelle wie Raspberry Pi 4 oder 5.
Power-Boost-Module eignen sich hervorragend für tragbare Projekte, die eine konstante Spannung benötigen.
Testen Sie Ihr Setup regelmäßig. Überprüfen Sie Spannung und Temperatur, um die Sicherheit Ihres Raspberry Pi-Batteriesystems zu gewährleisten. Viele Leute finden, dass ein gutes Setup einen Raspberry Pi stundenlang betreiben kann, aber für den Einsatz die ganze Nacht oder im Freien benötigen Sie möglicherweise einen größeren Akku.
Sie können Ihren Raspberry Pi mit einer Lithiumbatterie betreiben. Überprüfen Sie zunächst die korrekte Spannung. Schützen Sie die Batterie vor Überladung und Entladung. Überprüfen Sie stets die Anschlüsse auf ihre Sicherheit. Die folgende Tabelle listet wichtige Punkte auf:
Funktion | Beschreibung |
|---|---|
Spannungseingang | 3.7 V aus Li-Ionen-Zellen |
Spannungsausgang | Steigert die Spannung Ihres Raspberry Pi auf 5 V |
Batterie-Schutz | Verhindert Überladung und Überentladung |
LED-Anzeigen | Grün für geladen, Rot für Laden |
Manche Leute fragen sich, ob eine Powerbank oder ein Solarpanel funktionieren. Ja, Sie können sie verwenden, wenn sie mindestens 5 V und 2.5 A liefern.
Probieren Sie verschiedene Möglichkeiten zur Stromversorgung Ihres Raspberry Pi aus. Teilen Sie uns Ihre Erkenntnisse mit. Wenn Sie Fragen oder Anregungen haben, schreiben Sie unten einen Kommentar!
FAQ
Kann man mit einem Raspberry Pi jede beliebige Lithiumbatterie verwenden?
Sie benötigen eine Lithiumbatterie, die den Spannungs- und Stromanforderungen Ihres Raspberry Pi entspricht. Die meisten Pi-Modelle benötigen 5V. Überprüfen Sie immer die Leistung der Batterie und verwenden Sie eine Laderegler für Sicherheit.
Woher wissen Sie, ob Ihre Batterie groß genug ist?
Überprüfen Sie die Stromaufnahme Ihres Raspberry Pi. Teilen Sie die Akkukapazität (in mAh) durch die Stromaufnahme des Pi (in mA). So erhalten Sie die Laufzeit in Stunden. Fügen Sie zur Sicherheit zusätzliche Kapazität hinzu.
Ist es sicher, den Akku aufzuladen, während der Raspberry Pi läuft?
Ja, Sie können den Akku gleichzeitig laden und verwenden, wenn Sie einen geeigneten Laderegler verwenden. Der Regler schützt sowohl den Akku als auch Ihren Raspberry Pi vor Schäden.
Kann man einen Raspberry Pi mit einer Powerbank betreiben?
Ja! Viele Powerbanks funktionieren einwandfrei, wenn sie mindestens 5 V und 2.5 A liefern. Manche Powerbanks schalten sich bei geringer Belastung ab. Testen Sie Ihre Powerbank daher vor dem Einsatz in Ihrem Projekt.
Was passiert, wenn die Batterie leer wird, während der Raspberry Pi eingeschaltet ist?
Ihr Raspberry Pi wird plötzlich heruntergefahren. Dies kann zu Datenverlust oder -beschädigung führen. Verwenden Sie einen Batterie-Management-System oder UPS HAT, um Ihren Pi sicher herunterzufahren, wenn die Batterie schwach wird.
