芯耀
1570
这比你想象的更容易（或者至少比我想象的要容易得多）！今天，我们将打造一个完全由太阳能电池板供电的树莓派4B型不间断电源（UPS）PiJuice系统。这里即将入冬，所以我想，何不在冬天完全来临之前尝试实现这一目标呢。Core团队要践行环保理念啦！
因此，本指南将教你如何在下一个树莓派项目中利用太阳能电池板，实现便携式和可再生能源供电。只要选择合适的太阳能电池板、天气条件和电池，你就能打造一个永不停机的项目。不过，使用太阳能电池板时，合理管理预期很重要。连续几天的阴雨天气可能会打乱你的远程项目计划，而且树莓派是耗电量较大的设备。本指南将使用树莓派4B，但请记住，对于不需要额外处理能力的远程项目（如DIY野生动物相机项目），使用耗电量更低的开发板（如树莓派Zero）会更合适。
以下是本指南的内容：
- 你需要准备什么
- 将PiJuice HAT和PiJuice太阳能电池板连接到树莓派4B型
- 太阳能供电的最佳PiJuice设置及不同电池配置文件的使用
- 我应该使用哪种电池
- 我应该使用多大尺寸的太阳能电池板
如果你手上拿着一块树莓派开发板，却不太确定它是什么型号？那么请查看本指南《树莓派历代产品》来识别它。
https://core-electronics.com.au/tutorials/raspberry-pi-generations.html
每块树莓派开发板都可以利用太阳能供电，你只需要为项目找到合适的太阳能电池板即可。以下是《可与树莓派开发板配合使用的潜在太阳能电池板》。
https://core-electronics.com.au/power-batteries/solar-power.html
PiJuice HAT的一大优点是，它可以轻松适配不同类型的电池（PiJuice太阳能电池板支持锂离子电池或锂聚合物电池）和尺寸。
此外，这里还有两篇非常棒的指南，一篇将让你快速了解锂聚合物电池术语。
https://core-electronics.com.au/tutorials/choosing-your-next-lipo-battery.html
另一篇将教你如何在构建物联网项目时最大限度地延长电池寿命。
https://core-electronics.com.au/guides/how-to-conserve-battery-life-with-iot-projects/
以下是一篇更高级的指南，教你如何通过禁用树莓派功能来省电。
https://core-electronics.com.au/guides/disable-features-raspberry-pi/
一如既往，如果你有任何问题、疑问或补充意见，请告诉我们你的想法！
你需要准备什么
这一定是搭建太阳能供电系统和树莓派最简单的方法了。以下是你需要准备的东西：
树莓派4B型：值得注意的是，PiJuice HAT和太阳能电池板也适用于许多其他树莓派开发板。
配备尼龙螺丝的PiJuice UPS HAT
安装有树莓派操作系统的SD卡
PiJuice太阳能电池板：我决定使用目前可用的最大的一款，它能提供40瓦的能量。请注意，树莓派4B型在空闲时的功耗为3.4瓦，因此在晴天，这有点大材小用了。
锂聚合物电池或锂离子电池：为此，我使用了随PiJuice HAT附带的1820毫安时电池，不过，你也可以连接许多不同类型的电池，点击此处或在页面下方滚动查看潜在电池列表。
https://core-electronics.com.au/guides/raspberry-pi/solar-powered-pi/#Here
这意味着你可以在系统中加入一个非常大的电池，例如使用12000毫安时电池，它可以让空闲的树莓派Zero运行约67小时。
仅在进行PiJuice设置（如在特定电量下安全关机）或使用不同电池创建新电池配置文件时需要。
微型HDMI转HDMI线和显示器
通过USB-C接口供电
键盘和鼠标
将PiJuice HAT和PiJuice太阳能电池板连接到树莓派4B
对于安装PiJuice HAT这一过程，你可能会觉得与《使用PiJuice HAT搭建树莓派不间断电源》指南中的步骤非常相似，因为我们将以相同的方式安装PiJuice HAT。
https://core-electronics.com.au/tutorials/ups-with-raspberry-pi-4.html
确保所有GPIO引脚正确对齐，并将两块开发板压在一起。PiJuice自带预装的支柱，唯一需要注意的是要取出将电池与连接器隔开的那小片塑料，并使用提供的四颗尼龙螺丝固定在开发板底部。请参见下图，该图展示了这一过程，并指出了你应该取下的那小片塑料。
现在，我们将太阳能电池板连接到树莓派上。这简直太简单了，让我难以置信。简单来说，我们要将微型USB接口端直接插入电源管理板（PiJuice HAT），将USB接口端直接插入PiJuice太阳能电池板。如果你使用的是不同的太阳能电池板，可能需要不同的连接器和系统来将树莓派连接到太阳能电池板上。你可以点击此处查看你有什么样的连接器。
https://core-electronics.com.au/guides/Identify-Electrical-Connectors/
还可以点击此处查看一份非常棒的指南，了解如何使用太阳能锂聚合物电池充电器以及太阳能电池板的工作原理。
https://core-electronics.com.au/guides/how-to-use-solar-lipo-chargers/
但是，当英国人花时间用这款PiJuice系统让这一切变得如此简单时，所有这些似乎都太复杂了。请参见下图，该图展示了已连接好并准备运行的系统。
完成这些步骤后，你就成功打造了太阳能供电的树莓派4B型开发板。就是这么简单！无需额外组件。因此，插入那张安装有树莓派操作系统的微型SD卡，然后按下图所示按钮。
如何将微型SD卡刷入树莓派操作系统的教程：
https://core-electronics.com.au/tutorials/raspberry-pi/how-to-create-a-noobs-microsd-card.html
因此，如果你现在把太阳能电池板放在阳光下，并保持系统开启，它就会正常运行。太阳将真正开始为电池充电，而PiJuice将为树莓派供电。太神奇了。
此外，本教程不会深入探讨如何将新电池物理连接到PiJuice系统，但如果你想了解这一过程，最好参考此处的指南。请记住，你还需要通过更改电池配置文件来调整PiJuice设置，以便系统识别这个不同的电池并进行适当优化。请参见下图，图中展示了连接到PiJuice系统的不同电池（请注意，你必须先取出默认的1820毫安时电池才能进行此操作）。
太阳能供电的最佳PiJuice设置及不同电池配置文件的使用
现在，我们已经连接了所有组件，接下来将更改PiJuice HAT的一些设置，以便充分利用我们的太阳能供电系统。就目前而言，系统将持续运行，直到电量耗尽。这会使微型SD卡面临损坏的风险，因为系统无法安全关机，因此让我们使用PiJuice内置设置添加一项保护措施。
最简单的入门方法是插入鼠标、键盘和显示器。然后开启系统，你将看到熟悉的树莓派操作系统背景。现在，我们可以将PiJuice设置（如果尚未安装）安装到树莓派操作系统上。如需了解将PiJuice软件安装到树莓派操作系统的详细分步过程，请查看本指南。
https://core-electronics.com.au/guides/ups-with-raspberry-pi-4/#Install
其要点是，像往常一样将树莓派连接到显示器并开机，打开树莓派操作系统，将系统连接到互联网，点击树莓派终端按钮打开控制台，然后在终端中输入以下内容。
sudo apt-get?install pijuice-gui然后，按下回车键，它将运行一个安装程序，该程序将在不到5分钟的时间内完成。然后，安全重启系统后，你将能够在两个不同的位置找到PiJuice设置，如下所示。
点击其中一个按钮打开PiJuice设置菜单，现在将其设置为电量降至10%时自动关机。我们可以在系统任务选项卡中进行此设置，如下图所示，勾选最低电量，然后在阈值金额中输入10。
因此，如果你的设备电量降至10%以下，系统将自动关机。因此，如果连续一两天没有阳光，或者出于任何其他原因，树莓派都将能够安全远程关机。但是，假设有一天阳光明媚，我们希望系统重新启动（例如，如果这是一个远程设置的观鸟相机，我们每月只检查一次），那么我们可以设置充电时唤醒。这可以通过类似的方式实现，即勾选充电时唤醒设置，然后设置一个触发电量，假设为90%，系统将自动重新开启。然后，确保点击应用，这些设置现在将锁定。太棒了。
此外，如果你安装了不同的电池，请花时间更改电池配置文件，以便实现最佳功能。这可以在PiJuice HAT配置窗口中进行，然后导航到电池选项卡，如下所示。
以下锂聚合物电池尺寸均已为PiJuice设置了配置文件，不过你也可以轻松创建自定义配置文件以适应不同的电池尺寸。
12000毫安时
5000毫安时
1200毫安时
1000毫安时（树莓派Zero）
600毫安时
500毫安时
我们推荐使用以下电池或下文提到的其他电池作为PiJuice的电池。
PiJuice - 4000毫安时电池
PiJuice - 6000毫安时电池
PiJuice - 20000毫安时电池
或者，如需更小的Pijuice Zero电池。
PiJuice Zero - 500毫安时电池
PiJuice Zero - 800毫安时电池
PiJuice Zero - 1000毫安时电池
我应该使用哪种电池
这份指南深入探讨了这些电池的术语，因此你绝对可以为下一个项目选择最佳的锂聚合物电池，其价值也非常高。
https://core-electronics.com.au/guides/choosing-your-next-lipo-battery/
我应该使用多大尺寸的太阳能电池板
我在这里连接的是一块40瓦的电池板，在晴天，这绝对是杀鸡用牛刀了，因为树莓派4B在空闲时的功耗为2.8 - 3.4瓦。而且，这是所有树莓派开发板中耗电量最大的。这一事实也意味着，它不是小型、电池供电的便携式应用的最佳选择。因此，除非你真的需要额外的处理能力，否则最好使用树莓派Zero进行便携式低功耗应用。
在空闲时的功耗为3.4瓦，因此，如果我们有24小时的晴朗阳光，就需要持续输出3.4瓦的功率。假设我们只有6小时的强烈阳光，那么在这6小时的阳光照射期间，电池板需要向电池输出4倍的功率。因此，太阳能电池板需要产生并供给电池的功率为3.4瓦 x 4 = 13.6瓦。这款大型PiJuice太阳能电池板的理论产能为40瓦，因此，即使我们只能获得其一半的功率，也仍然能满足满足树莓派功耗所需的13.6瓦功率预算。太棒了。这就是那种让世界运转的草根工程计算，而且总是非常适合进行合理性检查。
为了进一步简化计算：
所需能量 = 3.4瓦 x 24小时运行时间 = 82瓦时
我们有6小时来收集能量
因此，可获得能量 = 40瓦（PiJuice太阳能电池板的容量）x 6小时阳光 = 240瓦时
因此，这款太阳能电池板完全能满足我们的需求（几乎是所需能量的3倍）
重要的是要知道，太阳能电池板在阴天也能工作，但效率会低于最大值，而且如果它们没有直接对准太阳，效率会进一步降低。PiJuice提供四种不同类型的太阳能电池板，它们都易于使用，仅在瓦数上有所不同，请参见下文可用电池板列表以及PiJuice 22瓦太阳能电池板的图片。
https://core-electronics.com.au/power-batteries/solar-power.html
-PiJuice 6瓦太阳能电池板
-PiJuice 12瓦太阳能电池板
-PiJuice 22瓦太阳能电池板
-PiJuice 40瓦太阳能电池板
很多人一直以为树莓派（Raspberry Pi）只是创客圈子里的小玩具——一块信用卡大小的开发板，用来点亮 LED、跑个 Python 脚本、或者给中学生上一堂入门编程课。然而，事实远比想象震撼：树莓派已经悄悄完成了从“教学演示”到“工业级主力”的华丽转身，正在产线、机房、实验室甚至外太空里 7×24 小时不间断服役。
