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¿Cómo hacer una Raspberry Pi portátil?

Las diferentes versiones de la Raspberry Pi no sólo destacan por su tamaño y capacidad de cómputo, también son la opción preferida para desarrollar proyectos maker. Pero siempre hay una limitante, y es la necesidad de conectarse a un tomacorriente para energizar la tarjeta. En esta entrada queremos revisar algunas de las soluciones que existen para tener un proyecto portátil y que requisitos hay que cumplir para energizar la tarjeta adecuadamente.

Requisitos de la tarjeta

En una entrada anterior hicimos una revisión de cuánta corriente consume en promedio las diferentes versiones de la Raspberry Pi, bajo condiciones específicas; como en el arranque, reproduciendo video a 1080p o navegando en internet. También preparamos otra entrada donde te mostramos algunos comandos para ahorrar algunos miliampers de tu tarjeta para tu proyecto portátil. Entonces, para resumir, podemos decir que necesitas suministrar 5V constantes, con una corriente promedio de 1A.

Cada versión tiene un consumo de corriente distinto, pero podemos decir que si quieres un balance entre potencia de computo y consumo, uses una 3B+. Vía: RasPi.TV

Otro aspecto que podrías tomar en cuenta es la advertencia que Raspberry Pi OS te indica cuando no suministras suficiente voltaje a tu tarjeta. Esta advertencia aparecerá cuando el voltaje disminuya de 4.65V, según algunos usuarios, y es importante que esto no suceda por que puedes dañar el sistema operativo. Por lo tanto, asegúrate que puedes mantener el voltaje de 5V constantes.

Usar una Power Bank

Esta es la opción más sencilla posible, ya que no necesitas tomar muchas consideraciones para energizar tu Raspberry. Sin embargo, podemos darte algunos consejos para que elijas la más adecuada. Primero es importante mencionar que la capacidad de una power bank suele ser menor a la nominal que se especifica en la etiqueta. Una buena estimación es suponer que es un 75% de la capacidad. También debemos considerar que necesitamos encender físicamente la batería, y que a veces si la carga no es muy grande, la batería podría apagarse automáticamente, como es en el caso de una Zero W.

Con un script para registrar en una hoja de cálculo cuantas horas ha estado encendido y un LED conectado al puerto GPIO, esta RPi 3A+ duró 27.7 hrs, comparado con el estimado de 21.4 hrs, usando una power bank de 10,000 mAh. Vïa: Explaining Computers

Tomando en cuenta el consumo promedio de la tarjeta que usemos, podemos calcular el tiempo de vida estimado del arreglo portátil. por ejemplo, usando una Raspberry Pi 4B viendo una pelicula, con una batería de 10,000 mAh, considerando un 75% de la capacidad nominal, tenemos: (10,000 mAh/650mAh) x 0.75 = 11.53 horas. Esto es un calculo teórico y suponiendo que no tenemos nada conectado por USB y que estamos energizando nuestro monitor de forma externa. Sin embargo, nos da una buena idea de cuento tiempo puede durar nuestro proyecto.

Pi Juice HAT

Este HAT es uno de los más compactos, más completos y mejor documentados que puedes usar para energizar tu Raspberry Pi. Tiene una batería Motorola BP7X 1820mAh, reloj en tiempo real (RTC), botones de usuario, y headers para accesar a tu GPIO cuando está conectada, además de LEDs de estatus. Este HAT es más inteligente que una power bank, ya que integra un microcontrolador que se comunica directamente con el software de la Raspberry Pi. En una Raspberry Pi 3B+ logró una duración de 4 hrs en reposo, lo cual puede duplicarse con una Zero W. Pero si necesitas extender la duración de tu proyecto puedes utilizar diversos temporizadores y señales para configurar el encendido de tu tarjeta, de modo que aumentes la autonomia.

Geekworm X728 V2.0 HAT

Este HAT del fabricante Geekworm es la alternativa al PiJuice y utiliza des baterías Li-Ion de tamaño 18650 (no incluidas). Este HAT tiene una capacidad de 6000mAh que permite desarrollar un proyecto mas demandante. Incluye un RTC, conector USB-C para cargar el HAT simultáneamente, diversas formas de encender y apagar la Raspberry mediante software y una entrada de voltaje de amplio rango (~6-60V) para que uses una celda solar u otra fuente de poder para cargar tu proyecto. Adicionalmente puedes agregar un par de baterías más con las que puedes duplicar la autonomía de tu tarjeta.

El HAT es un poco más grande que la PiJuice, pero sigue siente compacto y se puede colocar encima de la tarjeta con unos espaciadores. Vía: Geekworm

Usar baterías de plomo-ácido

Esta alternativa es quizá la más barata, y puede que ya tengas algunos de los elementos a la mano. Sin embargo, debes tener cuidado de no sobre descargar la batería o, por otro lado, cuidar que el voltaje no llegue directamente a tu Raspberry, ya que es más probable que la dañes. Basta con conectar un regulador conmutado a una batería de 12V para energizar tu tarjeta. este circuito al ser mas rudimentario puede que no tenga opciones de ahorro de energía, por lo que es importante que vigiles la descarga de tu proyecto.

Este arreglo puede ser un poco más estorboso y menos portátil, pero tienes ciertas libertades para aumentar la duración de la batería: Vía: Explaining Computers

Conclusiones:

Te mostramos diversas alternativas que puedes considerar para tu próximo proyecto portátil y cómo hacer un cálculo estimativo para averiguar cuanto tiempo durará tu proyecto. Toma en cuenta las ventajas y desventajas de diseño dependiendo de la opción que decidas usar. Decidimos no incluir los precios ya que a veces no es un aspecto crítico a tomar en cuenta y puede variar dependiendo del proveedor.

Referencias:

Power Consumption Benchmarks

Lightning Bolt (Under-Voltage Warning) on Raspberry Pi

Raspberry Pi Battery Power

Raspberry Pi Documentation – Typical Power Requirements

Pi Juice HAT – GitHub

Raspberry Pi X728 V2.0

X728 V2.0 HAT conectado a un par de baterías adicionales. Vía: Geekworm