Esquema Nobreak DC-DC para modem/câmeras

Boa tarde galera.

Após ver alguns videos sobre nobreak DC-DC resolvi montar o meu.
Não sou especialista em eletrônica, mas consigo seguir um tutorial, rsrrs.

Após muitos problemas e varios esquemas diferentes, com relé, MOSFET, capacitor, etc, acabei usando uma versão simples, que até o momento não me deu problema e não vi ela em nenhum lugar.

Notei que o XL4015 regula a tensão e corrente de entrada para carregamento no sentido In para Out, mas no sentido contrario, OUT para IN, a tensão que é fornecida é a mesma da bateria e não é limitada pelo trimpot.
Ou seja, podemos ligar uma carga maior que a limitada para o carregamento da bateria.
Acredito que esse tipo de ligação seja o padrão da placa, mas como é coisa chinesa tem pouca informação.

Vou deixar o esquema aqui e para montagem do pack tem vários videos no youtube.

No meu caso montei com 6 baterias de 2600mah e a autonomia ficou com mais de 10 horas para um modem (não cheguei a deixar descarregar totalmente).
Como tenho 1 modem e 2 roteadores, talvez eu use esse para alimentar 1 modem e 1 roteador
e faça um outro com apenas 3 baterias para o roteador que fica separado.

Alguns videos de referencia:

Itens que usei:

1 Placa Step Down para carregamento de bateria XL4015 (regulado para 12,6V e 0,560A)
1 Placa Step Up/Down Xl6019 (regulado para 12V que é a saída do modem)
1 BMS 3s 40A
3 ou mais baterias 18650 (sempre multiplo de 3)
1 fonte BOA acima de 12v e de uns 3A
1 caixa de plastico
1 Conector P4 Macho
1 Conector P4 femea
1 Chave On - OFF
Fios

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Parabéns pelo post.
É uma ideia muito boa para manter os sistemas de automação funcionando, posso usar até para manter alguns dos meus esp up durante uma falta de energia. :+1:t2:

No esp uma bateria já deve durar bastante tempo. Normalmente usam aquela bateria “achatada”, tem até umas placas já com entrada para bateria e algumas com suporte para o modelo 18650.

Continuando com os testes…

Acabei de adicionar mais uma saída 12v. Agora Estão ligados o modem e um roteador.
O Rpi4 eu tentei ligar usando um conversor para 5v/5a, mas não finalizou o boot, nem com fonte e nem com bateria. Vou ter que colocar um monitor nele pra ver se consigo ver o que esta acontecendo.

Fiz um RTA e adicionei um esp32 para monitor tensão e temperatura dentro do case.

Tensões e temperatura apenas com um aparelho.
Por volta das 17:00 retirei a ligação do modem que fica dentro de um móvel e coloquei do lado de fora do móvel para testar com o roteador, por isso a diferença de temperatura

Temperatura com o modem e o roteador juntos.
Deve estabilizar por volta de uns 40º C

Estabilizando a temperatura eu retiro a fonte e refaço o teste de autonomia com o modem e roteador juntos. Só com o modem foi por volta de 10 horas.

Fiz algumas modificações no sistema:

  • Adicionei 2 baterias, passando de 3s2p para 4s2p
  • Troquei o Step UP/DOWN por um step DOWN
  • Adicionei um INA219 para monitorar tensão e corrente
  • Troquei o case e embuti a fonte
  • Adicionei um fan para não correr o risco de esquentar
  • Ligar o pino 5 do esp ao led 18v da fonte.

Autonomia de 4:45 h com 1 modem, 1 roteador e o RPi4

esphome:

globals:
  - id: in_min
    type: float
    restore_value: no
    initial_value: '12.33'

  - id: in_max
    type: float
    restore_value: no
    initial_value: '16.8'

  - id: out_min
    type: float
    restore_value: no
    initial_value: '0.0'

  - id: out_max
    type: float
    restore_value: no
    initial_value: '100.00'


i2c:
  sda: D2
  scl: D1
  scan: true
  id: bus_a

sensor:
  - platform: ina219
    address: 0x41
    shunt_resistance: 0.105 ohm
    current:
      name: "No-Break RPi Corrente"
      id: no_break_rpi_current
    power:
      name: "No-Break RPi Consumo"
      on_value:
       then:
        - component.update: battery_status
        - component.update: battery_level
    bus_voltage:
      name: "No-Break RPi Tensão"
      id: no_break_rpi_voltage
      filters:
      - offset: 0.020
    shunt_voltage:
      name: "No-Break RPi Shunt Voltage"
    max_voltage: 18.0V
    max_current: 3.2A
    update_interval: 30s



  - platform: template
    name: "No-Break RPi Nível da Bateria"
    id: battery_level
    device_class: BATTERY
    state_class: "measurement"
    unit_of_measurement: "%"
    accuracy_decimals: 2
    update_interval: 60s
    lambda: |-
      if (id(no_break_rpi_voltage).state > (id(in_max) - 0.100)) {
        return 100.0;
      } else if (id(no_break_rpi_voltage).state < id(in_min)) {
        return 0.0;
      } else {
        return ((id(no_break_rpi_voltage).state) - id(in_min)) * (id(out_max) - id(out_min)) / (id(in_max) - id(in_min)) + id(out_min);
      }

text_sensor:
  - platform: template
    name: "No-Break RPi Status da bateria"
    id: battery_status
    icon: mdi:battery-high
    update_interval: never
    lambda: |-
      if (id(no_break_rpi_current).state <= 0.01) { // carregando
        if (id(no_break_rpi_voltage).state >= 16.79) { // carregada
          return {"Carregada"};
        } else { // carregando
          return {"Carregando"};
        }
      } else {
        return {"Descarregando"};
      }

binary_sensor:
  - platform: gpio
    pin:
      number: D5
      mode:
        input: true
        pullup: false
    name: "No-Break RPi AC"
    device_class: power
    filters:
      - delayed_on_off: 100ms
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:clap:t2: :clap:t2: :clap:t2: Parabéns, está muito top.

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Finalizei uma versão com 2 baterias para usar em 1 roteador apenas.
Autonomia de aproximadamente 3 horas.

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@Walber estou montando este nobreack, parabéns pela iniciativa , só não entendi a ligação do pino 5 no wemos. Devo liga-lo direto nos 18 volts?

Esqueci desse detalhe.
O pino 5 vai ligado no led dos 18v

Então, em modo geral, preciso manter o pino em hi. Calcular um resistor para manter este pino com uma
Tensão de 3v . É isso? Porque minha fonte não tem o led . :wink:

O pino 5 só detecta se tem energia vindo da fonte. Como a minha tem led do aproveitei.
No seu caso vc coloca antes do diodo e calcular o resistor.

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Você conseguiu resolver o boot do RPI4? Gostei muito do projeto, e quero fazer um para tocar meus roteadores, RPI4 e cameras/dvr. Tudo é 12v, e para isso há alguns produtos prontos no mercado, mas para o RPI4 ainda não achei. Se esse funcionar, eu uso alguns desse em vez dos produtos comerciais.

Usei esse conversor para o Rpi e não tive nenhum problema.

https://www.aliexpress.com/item/1005004870728690.html

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@Walber poderia explicar o valor de cada variavel desta que estão no seu código?

Obrigado!!!

out_min e out_max é para converter em porcentagem, 0% e 100%

in_min é a tensão aproximada que meu BMS desliga
in_max é a tensão máxima do pack de bateria

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Obrigado pelo esquema Walber, e desculpa as perguntas se forem bestas. Estou estudando o esquema para fazer, e tenho algumas dúvidas, caso tenha tempo de responder.
1: O XL4015 é o responsável por fazer a comutação entre energia da bateria ou da fonte, para o resto do sistema, correto?
2: Quando você trocou o o Step UP/Down para um step down, qual você usou?
3: Como estamos com risco de tributação de tudo do ali express, vou tentar achar os componentes no brasil. Achei quase tudo, mas o seu componente usado para o RPI4 achei parecido mas não igual, no final das contas é tentativa e erro imagino né. Vê se funciona, se não der, troca.
Algum ESP32 que recomende?
Achei esse aqui no BR que acredito atenda:

Outros Componentes que encontrei no ML:
XL4015

Fonte

Step Down 5V

1 - Em resumo sim. Vi vários esquemas usando transistor ou rele para fazer a comutação e na maioria tinha algum problema, ou o esquema ficava mais complicado ou tinha delay.

2 - Usei o mesmo XL4015, usando uma bateria 4S o bms vai cortar um pouco acima dos 12V então não tem necessidade de um step up/down, nos meus testes eles esquentaram mais tbm.

3 - Eu achei um vídeo de um gringo que usou esse modelo e foi o unico que não deu problema de under volt. Mas o problema maior é que normalmente as fontes vendidas para RPI ou os conversores DC/DC tem a tensão baixa, na faixa 5,10 ~ 5,15v por exemplo e se vc medir a fonte original do rpi ela tem 5,25v.
Acredito que se não achar um igual, vc possa usar o mesmo XL4015 com 5,25V.

Esse modelo por ex tbm não funcionou

Nesse vídeo pode ver que ele fala sobre a questão de ter que usar um pouco mais de tensão e usa 5,29v.

Esse que vc postou é uma copia do que eu usei. Como ele não tem regulagem de tensão acho melhor vc comprar outro XL4015 e regular a tensão entre 5,20 ~ 5,25V.

Esp32 eu normalmente compro o mais barato.

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Muito obrigado. Vou precisar fazer mais de um. Um maior igual você fez pra tocar mais dispositivos, incluindo o rpi, e outro menor pra tocar um roteador em outro local. Acho muito estranho como não existe um dispositivo comercialmente disponível pronto pra isso né. Comprando no BR estou estimando R$500,00 para fazer os dois. Isso não compra nem um nobreak de 1000VA normal. Se vender um do maior por 400, 500 reais acho que tem mercado. Nem todo mundo anima ou consegue fabricar o próprio.

Existe uma fonte/ No-Break 12v da intelbras. Não sei quanto tempo elas aguentam um roteador ou câmera.
No aliexpress tem alguns No-Break mas a maioria é 12v.
Então uma solução para atender roteador e o rpi acaba sendo muito difícil.
E os No-Break convencionais disperdiçam muita energia nesse caso, converte 12v para 110/220 que depois será convertido novamente para 12v no caso de roteador ou câmera.

Chegaram os componentes, conectados de acordo com seu diagrama. Quando o sistema está conectado na fonte AC/DC, a saída 12V, e a 16.8V funcionam normalmente, testados com multímetro, e alimentando o roteador. Porém quando a fonte AC/DC é desligada, a tensão na saída 12V, e na saída da bateria para o sistema, cai para próximo de 0V. Imaginei que fosse o XL4015 defeituoso, mas tentei com mais de um e o comportamento é o mesmo. Quando desconectado do XL4015 a saída do BMS está em 16.8V conforme esperado, mas ao conectar no XL4015, a tensão cai para proximo de 0V. Alguma ideia do que pode estar acontecendo?

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