Controlador de desligamento para Raspberry Pi em um carro

Na sequência da minha pergunta anterior , estou tentando criar um controlador de desligamento para o meu Raspberry Pi. O Raspberry Pi precisa ser alimentado pela bateria, mas deve desligar após o Pi detectar que a ignição foi desligada.

O Pi recebe uma alimentação de 3,3V da linha ACC (eu tenho outros componentes que receberão 5V da linha ACC por meio de um 7805, por isso, reduzirei para 3,3V usando um divisor de tensão, a menos que alguém tenha uma sugestão melhor - eu ' Também conduzirei um uPD6708 que usa E / S de 5V CMOS; portanto, terá que descer de 5V para 3,3V em outras 2 linhas).

O software em execução no RPi definirá um dos pinos do GPIO alto, presumivelmente quando o RPi for desligado, os pinos do GPIO ficarão baixos. Portanto, o Q1 deve ligar o relé, mantendo a energia do RPi ligada enquanto a ignição estiver ligada ou o pino GPIO estiver alto.

Eu tenho 3 kits de fusíveis com uma tampa de 1000uF e algum tipo de transformador / indutor, então também posso usar um deles em cada uma das baterias de 12V e na linha de acessórios de 12V.

Este controlador de desligamento alega desenhar apenas 50uA em espera - se eu usasse uma porta CMOS 4071 OR que seria um começo, mas pelo que li, você precisaria de mais corrente da porta OR para saturar o transistor - é este direito?

Tendo em mente que eu preciso mudar de nível 5 linhas de 3,3V para 5V e 2 de 5V para 3,3V, além dos requisitos deste sub-circuito, alguém pode recomendar componentes / alternativas para OR1, Q1, RLY1 e / ou alguma modificação?

^{simular este circuito - esquemático criado usando o CircuitLab}

Aqui está minha tentativa de seguir a sugestão de @Connor Wolf.

• R1 e C3 precisam ser escolhidos para permitir que o RPi seja desligado corretamente
• Adicionei C1 porque imagino que levará um breve momento antes que o relé mude após a ignição ser desligada - não tenho idéia de quanto tempo isso dura, mas suponho que o RPi esteja consumindo cerca de 700mA de capacitor, além do 555 e relé

^{simule este circuito}

@ Nick sugere que poderia ser mais simples - assim talvez? Tentei remover os diodos para poder usar apenas uma fonte de alimentação USB 12V-5V 1A pronta para uso (ou um par deles). A folha de dados 555 diz que produz 3,3V (fonte máxima 100mA? Esta página diz 200mA). O RPi fará a leitura da linha ACC em 3,3V para determinar quando desligar.

^{simule este circuito}

Embora o uso de um circuito de timer único funcione, acho que uma solução mais fácil pode ser usada. Dê uma olhada neste circuito.

Para esclarecimento, "VBAT" é uma fonte de 12V que está sempre ligada enquanto a bateria estiver conectada. No entanto, "ACC" é uma fonte de 12V que é ativada apenas quando a ignição está ligada ou a chave está definida como "acessório". Em vez de usar um relé de 5V apenas para controlar a energia do RPi, por que não usar um relé automático de 12V padrão, como mostrado. Dessa forma, não há desperdício de energia (exceto a corrente da bobina enquanto a energia estiver ligada) porque tudo será desconectado da bateria.

Um lado da bobina está sempre conectado a 12V. O lado oposto é conectado ao terra (chassi) através de um FET de canal N (Q1). Enquanto um MOSFET é usado no diagrama, qualquer FET capaz de afundar a corrente da bobina pode ser usado. Quando "ACC" estiver ligado, Q1 será ligado, conectando a bobina ao terra e acionando a chave. Isso, por sua vez, alimentará qualquer circuito de regulação de 5V que você planeja usar (um simples regulador 7805 com dissipador de calor, um conversor DC-DC de comutação, os suprimentos USB mencionados etc.).

O diodo D2 está lá para garantir que o capacitor possa descarregar apenas no Q1 e possa ser regular ou Shottky. Provavelmente outros métodos devem ser usados ​​para proteção contra sobretensão e corrente da bateria.

A tensão "ACC" pode ser colocada através de um divisor de tensão para criar um sinal de 3,3V para o RPi. Tenha cuidado com este nível de tensão, considerando que uma bateria automática de 12V pode realmente ser mais parecida com 14V DC. Enquanto esse sinal for HI, o RPi sabe que a energia está ligada. Obviamente, esse pino GPIO deve ser definido como uma entrada com todos os pullups internos desativados. Quando "ACC" está desativado, o RPi deve ver o sinal LO no pino e iniciar seu desligamento.

Quando a tensão "ACC" é desligada, o capacitor C1 retém a carga por tanto tempo, descarregando através do resistor R1. Quando a tensão do capacitor cair abaixo do limiar de porta de Q1, será desligada, desconectando a bobina do relé do terra e removendo a energia do circuito periférico. Se um "MOSFET de nível lógico" for usado para Q1, ele permanecerá LIGADO até que a tensão C1 seja bastante baixa. Testei este circuito usando um NTD4960 ( Folha de dados ), e ele permaneceu ligado por cerca de 15 segundos - até C1 estar em torno de 2V. Para aumentar o tempo, aumente o valor da capacitância.

Honestamente, acho que você está pensando demais nisso.

Pessoalmente, eu usaria apenas um tiro por um ou dois minutos, acionado pelo carro sendo desligado.

Quando você desliga o carro, o tiro é disparado, mantendo o relé fechado até o tempo limite. Tudo o que você precisa fazer é garantir que o seu pi framboesa seja desligado dentro de um ou dois minutos após o desligamento do carro. Isso deve ser fácil, monitorando uma entrada da energia comutada do carro.

A maior vantagem de um sistema como esse é que, quando o software trava (quando, e não se), ele ainda é desligado de qualquer maneira, para que você não acabe com a bateria descarregada. O one-shot deve ser bastante simples. Você pode usar um 555 ou um pequeno microprocessador (como Olin sugerirá).
Outra coisa interessante é que, se você fizer o design corretamente, o sistema poderá se desconectar da bateria do carro, garantindo que o consumo de corrente inativo seja absolutamente 0.

Qualquer método de atraso fixo sofre com o problema de não saber quanto tempo o RPi realmente precisa desligar. Seria melhor pressionar um botão que sinalizasse para o Pi desligar, ele poderia fazer o que era necessário para um desligamento ordenado limpo, levando o tempo necessário, depois emitir um sinal GPIO de volta ao circuito do botão de pressão que desliga o poder. Isso dá ao RPi o tempo necessário para fazer coisas como desligar o cartão SD com segurança. O circuito não precisa ser muito complicado. Você pode ver um circuito simples em

http://www.mosaic-industries.com/embedded-systems/microcontroller-projects/raspberry-pi/on-off-power-controller

O site descreve a operação do circuito.

Use 4 pilhas recarregáveis ​​AA. Alimente o Pi com eles e carregue-os com a bateria do carro.

Use 1 GPIO para informar ao Pi se a ignição está ligada ou desligada.

Desligar quando estiver pronto.