Für mein Tablet und Smartphone habe ich mir ein USB Akku Pack (Powerbank) zugelegt um dieses im Urlaub auch ohne Steckdose aufladen zu können, die USB Powerbank liefert 5V und hat laut Hersteller eine Kapazität von 10400mAh bzw. 38,4Wh was im günstigsten Fall ausreicht um einen Raspberry Pi 2B über 20h mit Strom zu versorgen. Das wollte ich natürlich mal testen um die Tauglichkeit von USB Akku Packs für den mobilen Einsatz des Raspberry Pi auszuloten.
Die Berechnung der Akkulaufzeit für USB Powerbanks erfolgt so:((Kapazität des Akku Pack * 3,7V) / 5V) / Durchschnittliche Stomaufnahme des Pi
Bei mir also: (10400mAh * 3,7V /5V) / 260mA = 29,6h
Die 29,6 Stunden stellen natürlich den besten Fall dar, realistisch ist aber ein Wert irgendwo zwischen -20% und dem Ergebnis, bei mir also zwischen 23 & 29 Stunden. Die Stromaufnahme des Pi 2B liegt mit Ethernet bei ~260mA und ohne Ethernet bei ~220mA im Idle. Die angegebene Kapazität der meisten Akku Packs wird bei 3,7V gemessen daher erfolgt vorher eine Umrechnung.
Hinweiß: Mein Akku war noch neu und frisch geladen, die Kapazität lässt mit steigender Anzahl der Aufladungen nach, die Akkus entladen sich bei längerer Lagerung selbst.
Das RAVPower RP-PB07 Akku Pack hat eine Kapazität von 10400mAh und zwei USB Ausgänge für 1A und einen variablen iSmart Ausgang der sich an das angeschlossene Gerät mit bis zu 2.1A anpasst. Die Powerbank kommt mit allen notwendigen USB Kabeln in verschiedenen längen, allerdings ohne Netzteil. Aufladen könnt ihr den Akku mit eurem normalen Handy / Tablet MicroUSB Netzteil, was abhängig vom Netzteil allerdings etwas länger dauern kann, der Hersteller empfiehlt daher eines seiner eigenen Netzteile zu verwenden. Bei der Wahl der Powerbank müsst ihr unbedingt auf Qualität achten viele Produkte, z.B. auf eBay, versprechen eine hohe Kapazität die später aber nicht eingehalten wird.
Zum testen habe ich das Raspbian Image vom 12. Februar verwendet (3.18.7-v7+) und als kleine Optimierung den HDMI Ausgang abgeschalten (tvservice -o). Für die Messung der Laufzeit verwende ich ein einfaches Shell Script das via Cronjob alle 60 Sekunden die aktuelle Uhrzeit an eine Datei anhängt, da ich kein RTC Modul habe ist am Pi noch das LAN verbunden was sich bei der Laufzeit des Akkus zusätzlich bemerkbar macht.
Einrichten der Testumgebung
Ich melde mich via SSH an und erstelle mit dem Editor nano ein kleines Shell Script
Das Script erhält folgenden Inhalt um bei Aufruf die aktuelle Uhrzeit an die Datei /home/pi/laufzeit.log anzuhängen
Gespeichert wird mit Strg+X, Y und Enter. Das Script muss nun noch ausführbar gemacht werden
Das Script soll nun jede Minute aufgerufen werden um die aktuelle Zeit in die Logdatei zu schreiben , das erledigt ein kleiner Cronjob für mich (Aufruf als Benutzer pi).
Durch einfügen folgender Zeile am Ende lege ich fest das mein Script jede Minute ausgeführt wird
Der Cronjob wird wieder mit STRG+X, Y und Enter gespeichert.
Das Ergebnis des Powerbank Tests
Das Script hat fleißig seine Arbeit getan und alle Minute den Zeitstempel in eine Logfile geschrieben. Die Tabelle Ergänze ich wenn ich die Chance hab weitere Power Banks zu testen.
Das zeigt mir das die berechneten Werte recht realistisch sind, man könnte also einen Raspberry Pi 2B mit WiFi, RasPi Kamera (Bilder) und USB-Tastatur im Idle circa 14-18 Stunden mit diesem Akku betreiben, bei starker Auslastung der CPU (100% Auslastung benötigt ~40-50 mA pro Kern also bei 100% über alle Kerne ~200mA) dürfte sich die Zeit in etwa halbieren was immerhin um die 8 Stunden sein dürften.
Fazit
Für ein kleines Outdoor Projekt oder einen kurzzeitigen Einsatz des Pi, wenn mal keine Steckdose verfügbar ist, eignen sich diese USB Akku Packs also hervorragend. Bei der Auswahl des Akku Packs solltet ihr dabei nicht auf billige China-Ware setzen und die Kapazität des Akkus nach euren Ansprüchen an die Laufzeit auswählen. Als unbedingt notwendig empfinde ich persönlich eine Statusanzeige zum Füllstand des Akkus in Form von LEDs.
Wer etwas mehr Komfort haben möchte, zum Beispiel automatisches Herunterfahren bei niedrigem Akku, sollte sich die diversen Pi USV Module (unterbrechungsfreie Stromversorgung) etwas genauer ansehen, zu Bedenken ist das der Pi ohne Internet keine aktuelle Uhrzeit hat, unter Umständen müsstet ihr daher ein Real Time Clock Modul in Betracht ziehen. Bei Akku Packs sind unbedingt die Hinweiße des Herstellers bezüglich des Aufladens und der Lagerung beachten!
