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もみあげあしめ

組み込みとかIoTとか、いろいろ

Raspberry Pi を外で使う #準備編

Raspberry Pi は USB 給電で動作する。ということはモバイルバッテリーがあれば外で使えるはず。
そうすれば、このインドア生活からもおさらばだ!やったぜ!

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この記事ではモバイルバッテリーで Raspberry Pi がどこまで使えるのか検証する(準備をする)

バイルバッテリーを調べる

そもそも何を基準にモバイルバッテリーを選べばいいのかわからないので、基本的なお勉強から。
以下のモバイルバッテリーのスペック表を読んでいきます。

公式サイト:cheero Power Plus 3 10050mAh | cheero

電池容量(mAh)とは?

ミリアンペア時。電荷及び電気量の単位。Ahの1/1000のことで、電池容量などに使われる。
1mAを1時間流せると1mAhとなる。

cheero Power Plus 3 は「10050mAh 3.6V (36.18Wh) リチウムイオン」と書かれています。
公式の解説(モバイルバッテリーの使い方 | cheero)によるとリチウムイオン電池の定格出力
である 3.7V で出力するなら 10050mAh だけ充電できる、ということらしいです。

が、出力の際に電圧の昇圧や減圧等のロスで60~70%程度しか使えないということです。

入力とは?

バイルバッテリーを充電するときに入力すべき電圧と電流です。
cheero Power Plus 3 の取説では「必ず定格出力電流2Aのアダプターを使うこと」警告されています。
#1.0A の USBアダプタに挿していたのですが、半日たっても充電されていませんでした…。

ちなみに充電にかかる時間は単純計算すると 10050 / 2000 で約 5 時間のはずですが、
充電の際にもロスがあるのかフル充電まで約 6.5 時間となっています

出力とは?

バイルバッテリーが出力できる電圧と電流です。
cheero Power Plus 3 は「DC 5V / 2.4A MAX (AUTO-IC機能付き)」と書かれているとおり、
2ポートの合計の出力が最大 2.4Aまでとなっているようです。

Raspberry Pi の消費電力を調べる

Raspberry Pi 3の電源問題について - スイッチサイエンス
の資料によるとRaspberry Pi 3 の最大消費電力は約 12.5W ( 5V * 2.4A )だそうです。

おそらく最大消費電力に達するのは CPU使用率 100% で処理をぶん回すような場合だと思います。
バイル用途でそんなソフトを作る人はいないと思いますが、今回はこの値を基に稼働時間を求めます。

Raspberry Pi の稼働可能時間を調べる

稼働可能時間を Raspberry Pi 2 Model B と 3 Model B で調べていきます。

そもそも使えるか?

確認した限りではRaspberry Pi 2 Model Bでは問題なく使えています。
Raspberry Pi 3 Model Bは後日使ってみようと思います。

計測条件

今回は条件を合わせるつもりはありませんので大雑把な参考程度にお願いします。
基本的には無線LANが起動しており、待ち受け状態で動作することを前提とします。

計測方法

とりあえず、cronを使って1分ごとのログをとります。
バッテリーが切れたらそのまま落ちるので、ログが途切れるまでの時間を測ります。
ついでに電圧も記録することで、電圧低下を検出して自動シャットダウンできるか検討します。

・ログ用のスクリプト(optime.sh)

#!/bin/sh

uptime >> /home/pi/optime.log
vcgencmd measure_volts >> /home/pi/optime.log

こんなログが1分おきにファイルに書き出される

 21:47:01 up  5:53,  2 users,  load average: 0.00, 0.01, 0.05
volt=1.2000V

計測結果

最後のログは以下でした。

 06:10:01 up 14:16,  0 users,  load average: 0.10, 0.04, 0.05
volt=1.2000V

結果からの考察

無線 LAN モジュールを起動させるだけならば、約14時間は動作を続けられる
Raspberry Pi に入力される電圧は動作停止前であっても特に変化しない。
そのため、安全に停止させるには時間経過で自動シャットダウンさせるしかない。

まとめ

Raspberry Pi 2 Model B は cheero Power Plus 3 のフル充電状態で約14時間動作させられる。
※ほとんど処理はさせていない状態で。

今後の予定

  1. Raspberry Pi 3 Model B での計測
  2. カメラモジュールを使った場合の計測
  3. 起動プロセスの制限による電力消費量の削減