Компания Geekworm совместно с Mcuzone выпустила UPS Scap 5V5A — модуль бесперебойного питания (HAT) для Raspberry Pi 5 на суперконденсаторах. В отличие от аккумуляторных решений, его задача не в том, чтобы обеспечить часы автономной работы, а в том, чтобы дать одноплатнику несколько секунд или минут — достаточно, чтобы корректно сохранить данные и безопасно завершить работу при пропадании питания.
Плата поставляется в трёх вариантах ёмкости — 100 Ф, 60 Ф и 22 Ф. Встроенный контроллер Power Delivery согласует честные 5 В / 5 А на выходе, чего Raspberry Pi 5 хватает для стабильной работы без характерных предупреждений о недостаточном напряжении, которые нередко возникают с некоторыми блоками питания. Модуль соединяется с Raspberry Pi 5 через подпружиненные контакты (pogo pins), что позволяет отслеживать пропадание питания, а по шине I2C в реальном времени доступны показания напряжения и тока. Предусмотрены два независимых входа питания: запитать модуль можно как от широкодиапазонного DC-разъёма, так и от стандартного зарядного устройства USB-C PD.
Основные характеристики суперконденсаторного UPS HAT Geekworm UPS Scap 5V5A:
Обзор аппаратной части суперконденсаторного UPS HAT Geekworm для Raspberry Pi 5
UPS Scap 5V5A, питающий Raspberry Pi 5
- Совместимость — Raspberry Pi 5 (с обратной совместимостью с Raspberry Pi 4B, 3B и Orange Pi через стандартный USB-выход)
- Варианты суперконденсаторов — 100 Ф, 60 Ф, 22 Ф
- Вход питания
- 9–24 В постоянного тока через разъём 5,5 × 2,1 мм
- 12 В через вход USB Type-C PD
- Одновременно следует использовать только один вход зарядки (DC или USB-C)
- Выход питания
- Порт USB Type-C со встроенным согласованием PD, позволяющим обойти ограничивающие предупреждения «Low Power» для периферии
- Стандартный порт USB Type-A
- Суммарная отдача до 5 В / 5 А, распределяемая между обоими портами
- Опциональный вывод через незапаянные контакты Pogo Pin
- Режимы работы — аппаратные паяльные перемычки для переключения между:
- Режимом долгого удержания (точка пайки L) с отсечкой при 1,6 В
- Режимом производительности (точка пайки P) с отсечкой при 2,4 В
- Прочее
- Главный выключатель выходного питания
- Аппаратная кнопка разряда с индикаторным светодиодом (для безопасного разряда конденсатора)
- 5-уровневая индикация ёмкости на светодиодах и отдельный светодиод индикации основного питания
- Контакты I2C для мониторинга напряжения и тока суперконденсатора на базе INA219
- Контакт обнаружения потери питания (GPIO26), сигнализирующий о пропадании внешнего питания
- Контакт пробуждения/сна для сигнализации о восстановлении питания
- Габариты — 85 × 56 мм
Суперконденсаторный UPS HAT поддерживает программное управление питанием через GPIO26 и шину I2C. Линия GPIO26 отслеживает состояние внешнего питания, а установленный на плате датчик INA219 передаёт по I2C актуальные значения напряжения на суперконденсаторе и тока заряда/разряда. Производитель предоставляет готовые скрипты для обнаружения пропадания питания, мониторинга, автоматического выключения и пробуждения/восстановления для Raspberry Pi OS и Ubuntu, отдельно отмечая, что пример сценария выключения перед эксплуатацией без присмотра стоит протестировать и адаптировать под свои задачи. Подробности собраны в вики проекта.
В отличие от классических плат ИБП на литий-ионных аккумуляторах 18650, таких как SupTronics X1202 и SupTronics X1208, этот модуль использует суперконденсаторы вместо батарей. Версия на 100 Ф отдаёт около 9 секунд при нагрузке 5 В / 5 А, но в режиме долгого удержания способна продержаться до 3,5 минут при токе 0,5 А. Такой запас лучше подходит для кратковременных отключений электричества или для того, чтобы дать Raspberry Pi время корректно завершить работу и не повредить карту microSD. Плата за компромисс — куда больший ресурс в более 500 000 циклов заряда, быстрая зарядка примерно за 15 минут и отсутствие рисков возгорания или утечки химикатов, свойственных аккумуляторам.
Время работы суперконденсатора в зависимости от ёмкости, потребляемой мощности и выбранного режима
Суперконденсаторы занимают промежуточное положение между обычными конденсаторами и аккумуляторами: они запасают меньше энергии, зато выдерживают сотни тысяч циклов и легко переносят высокие токи заряда и разряда. Для сценариев, где важна не длительная автономность, а гарантированное корректное выключение — промышленная автоматика, информационные киоски, системы видеонаблюдения или домашние серверы на Raspberry Pi, — такой подход нередко оказывается практичнее батарейного.
Суперконденсаторный UPS HAT Geekworm для Raspberry Pi 5 доступен на AliExpress по цене $41,00 за версию на 100 Ф. В официальном магазине Geekworm версия на 22 Ф стоит $44,90, на 60 Ф — $46,90, а на 100 Ф — $48,90. В комплект входят сам модуль ИБП, стойки и U-образная переходная плата USB-C — USB-C для подвода питания к Raspberry Pi. У Geekworm есть и магазин на Amazon, так что со временем модуль может появиться и там.
