Low power consumption server with integrated car battery UPS




I wrote in another post how I simply attached a car battery to a standard market UPS to give it even more juice; in that occasion, several users commented how I committed several shortcomings regarding the assembly.

Also taking into consideration that comments, this morning I rearranged the power supply of my home server to make it more silent and power efficient/independent.

On a side note, most comments were centered about me using thin cables to connect to the battery, with the reason that a car battery can deal a lot of amperes together, making a thin cable overheat, leading to possible fires. At first I credited them, but then I realized something, for which they should also get back to earth: we are not talking about shorting the battery leads for test purposes, but about using a day-to-day load, especially since it’s a low-power home server that together with accessories drain maximum 60W, which is 5amperes at 12V voltage.
Enter PicoPSU: you get a little toy able to give out up to 95W constant power (with my own model, but they make them up to 160W), which is 8amp at 12V. There is an 8 amperes current flowing through the cable running from the barrel connector of the PicoPSU… now please go and check the thickness of those cables. If those are enough for 8amps, how should 220v cable not be enough for 5 amps (tops, make it 4 on a regular basis)?

Back to us, my idea was to save the most possible on power waste, and have a silent PC that could sustain moderately long blackouts.

Ingredients:

  1. Your favourite hardware configuration for home server/automation (I bought a D510MO from Intel, with a dualcore D510 64bit Atom, put 2GB of RAM on it, a PCI DVR card, and a 2TB Samsung disk, the cheapest I found)
  2. A picoPSU power supply or something similar (I bought for roughly 20€ off the US a PicoPSU80, rated for up to 95W max, but I’ll need way less than that)
  3. A decent 12V power adapter, preferably fanless, that can manage the load you’re going to put under it, plus some more (mine came from China, but it’s ISO and CE compliant, and apart from the build quality which looks sturdy, it can take up to a nominal 120W load, that is 10A@12V)
  4. A car battery, must not be new, but should be able to hold its charge for a while, otherwise it’s pointless to use it

Here goes.

server insides

This is how deserted the tower case (courtesy of someone who abandoned it near a garbage can) looks, but it's fine, as I have the space, and I want air to be able to circulate freely inside without needing fans.
12v barrel connector on tower case

Detail: I used a pre-existing screw hole used to hold in place the old PSU, enlarged it with a drill, and fitted the PicoPSU barrel connector inside. Notice the thin cables coming out of the connector (those are apparently perfectly safe for 8amperes).

NOTICE: Be ABSOLUTELY careful when handling the following step: never, Never, NEVER make it so the battery leads are shorted together, or you will be in for a GREAT amount of PAIN, including, but not exclusively limited to: electric shocks, fire, tools welded to other tools or to the battery or to rings (NEVER wear rings or similar metal things on you while doing this). Additional word of advice: when connecting a cable, make sure the other end is either not naked, or if you removed the coating already, put a strip of insulating tape around it, you don’t want it to make contact around; this is especially true when you have both cables connected, as the naked ends may make contact between them. When you are about to connect the battery to the load, uncover a cable end at a time (first the positive, then the negative), and not both together.

car battery negative lead

In the "car battery ups" post I wrote, several people criticized how I made the connections to the battery, both plug-wise and cable-wise. This time, I used cables 3 times larger, and since I didn't have a proper car battery clamp, nor wanted to buy one/disassemble from somewhere, I just curled the copper wire around the lead. Ugly, but in the end it's as much effective as a regular clamp (try and confute). I only had ground cables that big, so who cares, I just tagged them with coloured tape to tell them apart.
cabled car battery

Sexy. This is the final result: didn't have red insulating tape either, so I used black for negative, and white for positive.
cabled 12v 10A 120W power adapter

The cable panel for my adapter, large white cable is 220V mains input, ground cables are battery leads, and grey ones are the load (server + lcd monitor + modem/router + other stuff). Before you go and start bashing me because it's ugly: I don't care, it works and it's safe. Also, it's not visible in this picture, but each cable has its own white/black tape tags to tell if it's positive or negative lead.

Results were as following: I plugged the battery leads while the ac adapter was already powering the server, and no problem whatsoever popped up; after I did it, the wattmeter I was using immediately went down quite some figures, as the charged car battery was sharing the load together with the 12V PSU. With this setup, I can plug in/out the mains plug with no effect whatsoever on the server: load, PSU and battery are all in parallel, so it 220V inlet dies, the battery takes all the load with no hassle.

Currently, the wattemer is showing quite a lower load, since the battery was all charged: I expect it to slowly raise until full consumption, which should be little more than 42W (full stuff load, plus something more to keep the battery charged).

 

What would have you changed, and what do you like/dislike about this mone-morning project?

12 thoughts on “Low power consumption server with integrated car battery UPS”

  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.

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