【要約】ラズベリーパイ用 24V入力 UPS基板作ってみた [Qiita_Trend] | Summary by TechDistill
> Source: Qiita_Trend
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// Problem
開発者が産業用環境でRaspberry Piを利用する際、電源供給の仕様が大きな障壁となっていた。既存のUPS製品では、産業標準の電圧に対応しきれない以下の課題が存在する。
- ・産業標準のDC24V電源に対し、既存のUPSは5V入力であった。
- ・別途降圧回路が必要となり、部品点数、設置スペース、コストが増大した。
- ・EDLCの残留電力により、電源復旧時にラズパイが再起動しない問題が発生した。
- ・瞬時停電（瞬停）のたびにシステムが再起動してしまう不安定さがあった。
// Approach
設計者は、産業用途に特化した回路構成により、上記課題をハードウェアとソフトウェアの両面から解決した。具体的には以下の手法を採用している。
- ・24V入力を直接受け、昇圧回路を介して5Vを供給する回路を設計。
- ・リチウムイオン電池の代わりに、安全性と寿命に優れたEDLCを採用。
- ・モノステーブル・マルチバイブレータを用い、電源投入時に強制的なパワーサイクルを実行。
- ・GPIOによるリセットマスク機能を実装し、瞬停時の不要な再起動を防止。
- ・RTCとADCのワンショットモードを活用し、低消費電力での時刻保持と電圧監視を実現。
// Result
本基板の導入により、産業現場でのRaspberry Pi運用における電源信頼性が大幅に向上した。実測データに基づき、以下の成果が得られている。
- ・バックアップ時間は約18秒を確保し、安全なシャットダウンが可能。
- ・EDLCの充電は、最低電圧（2.4V）まで約150秒で完了する。
- ・RTCにより、ネットワークのない環境でも約14日間の時刻保持が可能。
- ・ADCの低消費電力化により、バックアップ時の電力消費を最小限に抑制。
Senior Engineer Insight
> 産業用エッジデバイスにおいて、電源の「確実な立ち上がり」と「低消費電力な監視」の両立は極めて重要だ。本設計は、EDLCの特性を理解し、モノステーブル回路によるパワーサイクルやADCのワンショットモードを組み合わせることで、実用的な信頼性を確保している。特に、ネットワーク断絶を前提としたRTCの活用や、瞬停保護のロジックは、現場の運用コスト（メンテナンス性）を強く意識した優れた設計と言える。