Server a basso consumo con UPS integrato a batteria per auto




Ho scritto in un altro articolo come a suo tempo ho banalmente collegato una batteria da macchina ad un vecchio UPS per dargli maggiore autonomia; in quell’occasione, diversi utenti hanno commentato quelle che secondo loro erano diverse leggerezze di progettazione.

Anche tenendo in considerazione questi commenti, stamattina ho riarrangiato il sistema di alimentazione del mio server domestico per renderlo più silenzioso, efficiente, e autonomo dai blackout.

Per aprire un excursus, molti dei commenti citati criticavano il fatto che io avessi usato dei cavi troppo sottili per collegare la batteria, con la motivazione che, avendo una batteria per auto la capacità di fornire una corrente di molti ampere, i suddetti cavi potrebbero surriscaldarsi fino a provocare un incendio. All’inizio ho passivamente accettato le loro ragioni, ma poi mi sono ricreduto, e vorrei che gli autori di quei commenti tornassero coi piedi per terra: non stiamo parlando di mandare in corto i poli della batteria a scopo di test, ma di utilizzarla per un carico giornaliero normale, in particolar modo visto che si tratta di un server a basso consumo che assieme a tutti gli accessori assorbe un massimo di 60W, che corrispondono a 5ampere con una tensione di 12V.
Entri la PicoPSU: con un gingillo grosso come una fagiolo si ottengono carichi massimi di 95W (col modello che ho io, altrimenti ce ne sono fino a 160W), che corrispondono a 8 ampere con 12V. C’è in altre parole una corrente di 8 ampere che passa attraverso i cavetti del connettore dei 12V della PicoPSU… ora per favore andate a vedere quanto sono spessi quei cavi. Se quello spessore è sufficiente per ben 8 ampere, com’è possibile che i cavi per la 220 non siano sufficienti per 5 ampere? (al massimo, siccome siamo a meno di 4 normalmente)

Tornando a noi, il mio scopo era di risparmiare il più possibile sugli sprechi di corrente, ed avere un PC silenzioso che può reggere blackout di durata significativa.

Ingredienti:

  1. La vostra configurazione favorita per compiti di home server/automazione (io ho acquistato una scheda D510MO della Intel, con l’Atom D510 64bit dualcore, ho aggiunto 2GB di RAM, una scheda di acquisizione video PCI, ed un disco da 2TB Samsung, il più economico che ho trovato)
  2. Un alimentatore di tipo picoPSU (ho comprato per circa 20€ dagli Stati Uniti una PicoPSU80, con erogazione massima di 95W, ma me ne servono molti di meno)
  3. Un alimentatore decente da 12V, meglio se senza ventola, che è in grado di sostenere il carico di cui avete bisogno, e qualcosa in più (il mio è arrivato dalla Cina per 15 euro, ma è marchiato ISO e CE, e oltre alla qualità costruttiva che appare buona, può erogare fino a 120W, cioè 10A@12V)
  4. Una batteria da macchina, che non deve essere nuova, ma almeno in grado di mantenere la carica per un tempo sufficiente, altrimenti non ci serve a nulla

Andiamo avanti.

server insides
Questo è l'aspetto desertico del case tower (cortesia di qualcuno che l'aveva abbandonato vicino ad un cassonetto), ho spazio a sufficienza, e poi voglio che l'aria circoli liberamente all'interno senza bisogno di ventole.
connettore a barilotto da 12v barrel applicato al case
Dettaglio: ho usato un trapano per allargare il foro già esistente di una vite del vecchio alimentatore ATX, ed ho inserito lo spinotto della PicoPSU. Notare quanto sono sottili i cavetti che escono dal connettore (apparentemente vanno benissimo per una corrente di 8 ampere).

NOTA BENE: ATTENZIONE nell’effettuare il passaggio successivo: mai, Mai, MAI fare in modo tale che i poli della batteria entrino direttamente in contatto tra loro, altrimenti vi attendono BRUTTE SORPRESE, inclusi, ma non solo: shock elettrici, incendi, strumenti saldati tra loro o ai poli della batteria o ad eventuali anelli (MAI indossare anelli o simili cose metalliche durante questi lavori). Altro suggerimento: mentre connettete i cavi alla batteria, assicuratevi che l’estremità opposta o non sia stata scoperta, o se l’avete già spellata, metteteci prima sopra del nastro isolante per non fargli fare contatto altrove; questo è particolarmente vero una volta connessi entrambi i cavi, siccome potrebbero andare in corto tra loro. Quando vi apprestate a collegare la batteria al carico, scoprite una estremità alla volta (prima la positiva, poi la negativa) e mai entrambe.

polo negativo batteria auto
Nell'articolo "UPS con batteria per auto" che ho scritto in passato, diverse persone mi hanno criticato per come ho connesso la batteria. Questa volta ho usato dei cavi tre volte più spessi, e siccome non avevo morsetti da batteria, e non mi andava di acquistarli né smontarli da qualcos'altro, ho banalmente avvolto il rame del cavo attorno al polo della batteria. Brutto, ma perfettamente funzionale (provate a dimostrare il contrario). Di quella dimensione avevo solo cavi di terra, quindi li ho marcati con del nastro isolante colorato per distinguerli.
batteria macchina cablata
Sexy. Questo è il risultato finale: non avevo nastro isolante rosso, così ho usato il nero per il negativo ed il bianco per il positivo.
alimentatore 12V 10A 120W cablato
Il pannello dei cablaggi dell'alimentatore, il cavo bianco è l'ingresso dei 220V, i cavi di terra vanno alla batteria, e quelli grigi al carico (server + monitor lcd + modem/router + altre cose). Prima che cominciate a criticarne la bruttezza: non mi interessa, basta che funzioni e sia sicuro. Inoltre, anche se non è visibile nella foto, ogni cavo ha delle strisce ripetute di nastro adesivo bianco o nero per distinguerne la polarità positiva o negativa.

I risultati sono questi: ho collegato la batteria con l’alimentatore che teneva acceso il server e non c’è stato nessun problema; dopo di questo il wattmetro che stavo usando ha immediatamente iniziato a misurare un consumo inferiore, siccome la batteria per auto, carica, ha iniziato a condividere il carico con l’alimentatore da 12V. Con questa configurazione, è possibile staccare e riattaccare la presa della 220V in qualunque momento senza che accada nulla: il carico, l’alimentatore e la batteria sono in parallelo, per cui se la corrente manca, la batteria sostiene automaticamente tutto il carico.

Attualmente, il wattmetro continua a mostrare un carico molto inferiore rispetto a quello rilevato senza batteria in parallelo; mi attendo che questo salga progressivamente fino al valore totale, cioè leggermente superiore ai 42W (il consumo delle apparecchiature collegate, più una certa quantità necessaria a mantenere carica la batteria).

 

Cosa avreste cambiato, cosa vi piace, e cosa non vi piace di questo lavoro?

Questo è l’aspetto desertico del case tower (cortesia di qualcuno che l’aveva abbandonato vicino ad un cassonetto), ho spazio a sufficienza, e poi voglio che l’aria circoli liberamente all’interno senza bisogno di ventole.




14 commenti su “Server a basso consumo con UPS integrato a batteria per auto”

  1. Ciao.
    Potresti fare uno schemino sintetico dei collegamenti
    [alimentatore]-[batteria]-[picopsu]-[ilresto]?
    Cosa c’è dentro lo chassis “pannello dei cablaggi dell’alimentatore” (IMAG0808)
    C’è nulla che ti avverte se la corrente di rete “salta” o se la batteria è esaurita e non tiene più di 3 secondi?
    Krakatoa

    1. Non è necessario lo schemino 🙂 Come scrivo, è elementare, alimentatore batteria e picopsu sono tutti in parallelo, cioè tutti i poli negativi collegati tra loro,e tutti i poli positivi collegati tra loro.
      Lo “chassis” è l’alimentatore, non c’è bisogno di aprirlo, devi unicamente collegare i cavi ai morsetti come descritto nella didascalia.
      Ovviamente non ho nessun sistema di controllo dello stato di carica della batteria, mi fido 😀 Dopotutto è sempre più efficiente di un normale UPS, e quasi nessun UPS ha il display con l’indicazione dello stato della batteria… per giunta quelli che ce l’hanno non sono comunque in grado di dirti se la batteria va sostituita o meno, bensì solo se è scarica, sei tu a doverlo capire da solo 😉

  2. Domanda da profano:
    non è che quando la tensione di rete manca, la batteria si scarica anche sull’alimentatore (inutilmente)?
    (Capisco che è una “questione di fino” visto che la batteria deve tenere acceso il pc almeno quei 2-3 minuti utili per salvare il lavoro)

    1. Se ho capito bene la tua domanda, praticamente temi che ci sia una corrente “parassita” che dalla batteria dissipa energia verso l’alimentatore in assenza di alimentazione di rete: non accade/è trascurabile, siccome la resistenza che offre l’alimentatore spento al passaggio di corrente inversa è talmente elevata che praticamente tutta la corrente in uscita va verso il pc; inoltre non sottovalutare il sistema: non parliamo di un’autonomia di 2-3 minuti, ma facilmente di mezz’ora se non più. Sarebbe controproducente per me testarlo siccome non ho intenzione di ridurre inutilmente la vita operariva della batteria, comunque un conto è la “batteriuccia” dei normali UPS da 7-10Ah, un conto è la batteria di una macchina che immagazzina dai 40-50Ah in su. Il sistema è in grado, soprattutto con pc a basso assorbimento, di fornire un’autonomia di tutto riguardo.

    1. Le batterie da auto, come scrivo anche nell’articolo, sono fatte apposta per essere costantemente in ricarica, ti ricordo che a macchina viaggiante l’alternatore fornisce costantemente corrente raddrizzata alla batteria 🙂
      Con questa configurazione, in pratica la batteria si trova a lavorare nello stesso modo in cui lavora in una macchina vera.

  3. Ma, scusami, con questa connessione, la batteria si ricarica?
    Mi parrebbe di no e quindi, non potendo fare affidamento su un mantenimento, chi mi dice che nel momento del bisogno sarà carica ed efficente?

    1. Scherzi? Certo che si ricarica, è costantemente connessa ad un alimentatore a 12V, nel momento in cui dovesse mancare la corrente è la batteria a carica piena che prenderebbe in carico l’alimentazione del pc.

  4. Questo cablaggio a mio giudizio e’ pericoloso, perche’ se va via la rete e la batteria si scarica si ha: pericolo periferiche alimentate se il PicoPSU richiede 12V stabili; pericolo solfatazione batteria se la scarica non viene fermata sotto un certo voltaggio; pericolo al ritorno della rete, a batteria scarica l’alimentatore puo’ andare in protezione per la corrente di carica eccessiva). Esiste un piccolo circuito anche economico sempre della stessa linea mi pare PicoUPS (che si interpone tra alimentatore almeno 15V, batteria al piombo 12V e alimentatore PicoPSU con ingresso non regolato 6-25V) che risolve tutti i problemi di carica, scarica e protezione della batteria al piombo.

    1. Ciao Mario
      hai esposto dei problemi che, in quanto tali, non sarebbe male affrontare, ma definirli “pericolosi” è eccessivo 🙂
      Come si potrà indovinare uso questa configurazione da un bel po’ ormai, ed almeno in 3 occasioni è capitato che la corrente sia mancata abbastanza a lungo da scaricare la batteria sotto il voltaggio necessario a far funzionare il PC, ma:
      – il mio alimentatore, il più economico che si trova da 12V e 10A (15euro spedito dall’italia), non ha mai fatto problemi a ricaricare la batteria e alimentare il pc in contemporanea, d’altronde con 120W di potenza nominale, ed un carico di dispositivi a valle di 40W totali, gli 80W che rimangono surclassano qualunque eventuale richiesta della batteria
      – il danneggiamento della batteria avverrebbe molto probabilmente col tuo approccio, e non col mio 😉 quando la scarica scende sotto un certo voltaggio il PC semplicemente si spegne, e così si interrompe anche l’assorbimento di corrente; con un circuito tipo “Joule thief” che proponi te, la batteria verrebbe scaricata sotto i 6V in caso di assenza prolungata di corrente, e quello a mio parere è ben più dannoso che non scaricarla fino a 9V come succede a me.
      . i miglioramenti sono sempre possibili e assolutamente auspicabili, tuttavia esiste un “confine” entro il quale si è nella ragionevole quantità di spesa e impegno vista l’impresa, e superando il quale ci si inserisce in un discorso più di “divertimento” che non di reale necessità… le componenti che proponi, il picoups e la picopsu con ingresso variabile, non sono esattamente economici, e l’obiettivo di ripagarsi la spesa grazie alla maggiore efficienza del circuito avverrebbe ben più in là nel tempo

      Riassumendo… fino ad ora son stato sicuramente soddisfatto della configurazione, e l’unico vero handicap è il dover essere limitati a dispositivi che accettano 12V in ingresso, ad esempio l’hag di fastweb che richiede 15V non funziona coi 12, e sono obbligato a collegarlo alla 220V col suo alimentatore non potendo sfruttare la copertura fornita dalla batteria.

  5. Ri-ciao.
    Torno con piacere a rivere i tuoi articoli.
    Nel girovagare in internet per cercare informazioni ho trovato questo:
    http://www.arivillasangiovanni.it/Materiale/progetti%20autocostruzione/batteria%20backup%2012v.pdf
    prende in considerazione vari aspetti già affrontati da altri commentatori di questo post e da te risposti.
    So che è raro che ci siano balckout, ma il circuitino proposto (suppongo di modica spesa) potrebbe ovviare a successivi problemi (o dubbi dei lettori che hanno commentato).
    Un saluto.

    1. Grazie del contributo! Da allora diverse cose son cambiate nel mio setup, siccome uso un raspberry pi 3 con dei dischi esterni… e sì, il setup per ora è molto acerbo proprio per i motivi spiegati in quell’articolo. Ho modo per ovviare, c’è solo la pigrizia (vergogna), siccome da ebay ho acquistato un modulo da 10€ ca. che si occupa proprio di fare ciò che viene descritto nel PDF che hai linkato: prende una tensione variabile in ingresso (i 13.8V dell’alimentatore, o la tensione della batteria in caso di blackout), e fornisce una tensione fissa in uscita (12V nel nostro caso). Si possono controllare con dei potenziometri: la tensione fissa di uscita (mavà!), la corrente massima fornita (utile abbastanza) ma soprattutto la tensione minima di cut-out (utilissimo! impostandola a 11.7V il circuito smette di fornire tensione in uscita e quindi di sfibrare la batteria in caso di blackout prolungati). Invece che fornire un link ebay che prima o poi smetterà di essere funzionante, questo è il nome della scheda: LTC3780 Automatic Step Up Down Regulator Buck. L’ho messo in funzione in un altro impianto con UPS artigianale (non per il serverino di casa purtroppo, pigrizia), e va ottimamente! Unica pecca, il primo funzionava, ne ho comprati due da altro venditore, uno funzionava e l’altro no (puzzava di bruciato), reclamo, fatto arrivare altro pezzo, e pure quello puzzava di bruciato e non funzionava! (menomale che l’avevano testato prima di spedirlo.. era troppo tardi per rinnovare il reclamo e son stato buggerato)

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