Das USV-Modul Pi USV für den Raspberry Pi im Test

© KrishnaKumar Sivaraman, 123RF

Notstrom

Hängt der Raspberry Pi an der Zündung eines Autos oder am USB-Port eines Fernsehers, drohen durch das harte Abschalten Datenverluste. Die Pi USV überbrückt kurze Spannungslöcher und schaltet den RasPi beim Ausbleiben der Stromversorgung sicher ab.

README

Ein Rechner muss ordentlich heruntergefahren werden, sonst droht im schlimmsten Fall der Verlust wichtiger Daten. Das gilt auch für den Raspberry Pi. Die Erweiterung Pi USV sorgt beim Ausfall des Netzteils für Notstrom, sodass dem System ausreichend Zeit bleibt, sicher herunterzufahren.

Die geringe Leistungsaufnahme von nur 3 Watt prädestiniert den Raspberry Pi geradezu für den Einsatz als Gehirn eines Infoscreens [1] oder als einfaches Entertainment-Center am heimischen Fernseher, im Auto oder Caravan. Zum Betrieb genügen dem RasPi im Allgemeinen die 5 Volt aus dem USB-Anschluss eines Monitors oder Fernsehers, die benötigte Spannung lässt sich auch über einen USB-Adapter aus dem Bordnetz eines Fahrzeugs abzwacken.

Diese Art der Stromversorgung hat jedoch einen gravierenden Nachteil: Schalten Sie den Fernseher aus oder stellen die Zündung ab, dann geht auch dem Raspberry Pi schlagartig der Strom aus. Somit drohen auf längere Sicht Datenverluste oder gar ein zerschossenes Betriebssystem. Um dies zu verhindern, sollten Sie das auf dem RasPi zum Einsatz kommende System vor dem Abschalten ordentlich herunterfahren. Dies stellt sich jedoch als gar nicht so einfache Aufgabe heraus, wenn der RasPi beispielsweise hinter dem Armaturenbrett eines Pkws steckt.

Notstrom für den RasPi

Wer auf Nummer sicher gehen und dem Raspberry Pi die Gelegenheit geben möchte, sauber herunterzufahren, dem bietet die Pi USV [2] für den GPIO-Port des Raspberry Pi die gewünschte Sicherheit. Die unterbrechungsfreie Stromversorgung des deutschen Herstellers CW2. electronics versorgt den Mini-Rechner beim Ausfall der regulären Stromquelle mit Energie aus einem angeschlossenen Batteriepaket und fährt das System nach einer einstellbaren Zeit herunter.

Pi USV

Hersteller

CW2. electronics GmbH & Co. KG

Spannungsversorgung

Micro-USB

Notstromquelle

6 AA-Batterien (7,5 bis 12 V, min. 1000 mAh)

Betriebszustand

3 LEDs

Signalisierung

I2C-Bus (Pin 3 und Pin 5)

Software

Pi-UPS-Monitor (Download als DEB)

Lieferumfang

Pi USV, Halterung für 6 AA-Batterien

Preis

29,99 Euro

Die Pi USV sitzt als 55 x 40 mm große Platine auf dem GPIO-Sockel des Raspberry Pi (Abbildung 1). Die Pins des GPIO-Ports leitet die USV nach oben durch, sodass sich weitere RasPi-Erweiterungsboards aufstecken lassen. Über Klemmverbinder schließen Sie das Batteriekabel an der USV an. Achten Sie darauf, den schwarzen Minus-Pol des Kabels in die mit GND beschriftete linke Buchse zu schieben. Eine ausführlich bebilderte Installationsanleitung [3] auf Deutsch und Englisch hilft Ihnen beim Aufbau.

Abbildung 1: Die grün leuchtende LED signalisiert, dass die Pi USV den Raspberry Pi über das angeschlossene USB-Netzteil mit Strom versorgt.

Durch die zusätzliche Bauhöhe passt der Raspberry Pi mitsamt USV-Platine jedoch nicht mehr in jedes RasPi-Gehäuse. Fehlt der Platz, müssen Sie mit Cutter oder Dremel selbst für entsprechende Aussparungen sorgen. Ein zusätzliches Loch für den Strom liefernden Micro-USB-Anschluss ist auf jeden Fall vonnöten, da die Stromversorgung des RasPi nun über die Zusatzplatine erfolgt.

Abbildung 2: Fällt die Stromquelle plötzlich aus, bezieht der Raspberry Pi den benötigten Strom ohne Unterbrechung aus der Batterie.

Die farbigen LEDs auf der Platine signalisieren den aktuellen Zustand der Pi USV: Bei Grün (LED1) liegen die 5 Volt aus dem USB-Netzteil korrekt an der Platine an. Leuchtet LED2 in Orange, stimmt etwas mit der Batterie nicht. Überprüfen Sie dann die Verbindung zur Platine oder tauschen Sie die Batterien aus. Das Rot von LED3 scheint auf, sobald die Batterie die Stromversorgung des RasPi übernehmen muss (Abbildung 2).

USV-Daemon unter Raspbian

Ohne zusätzliche Software liefert die Pi USV dem Raspberry Pi so lange Strom, wie die Batterien halten. Um die Zellen zu schonen und letztendlich auch ein unkontrolliertes Abschalten nach dem Leerlaufen der Batterien zu vermeiden, sollten Sie den Pi-UPS-Monitor [4] als Hintergrunddienst installieren. Das Programm überwacht den Zustand der USV und sendet dem System beim Ausfall der Stromversorgung über einen einstellbaren Zeitraum hinweg das Signal zum Herunterfahren.

Abbildung 3: Die Pi-UPS-Monitor-App arbeitet im Hintergrund und fährt den Raspberry Pi bei einem Stromausfall sicher runter.

CW2. electronics, der Hersteller der Pi USV, bietet den Pi-UPS-Monitor in Form eines DEB-Pakets für Raspbian und andere auf Debian basierende Raspberry-Distributionen an. Zur Installation müssen Sie das Paket lediglich auf den RasPi herunterladen und dann manuell mit dpkg über die Paketverwaltung einspielen (Listing 1). Unter Raspbian benötigt die Software keine zusätzlichen Abhängigkeiten.

Listing 1

 

$ wget http://www.piusv.de/support/piusvmonitor.deb
$ sudo dpkg -i piusvmonitor.deb

Der Pi-UPS-Monitor besteht lediglich aus einem im Hintergrund aktiven Dienst. Ein zusätzliches Frontend oder ein Kommandozeilenwerkzeug, das etwa den Ladezustand der Batterien oder Informationen zum Status der USV ausgibt, fehlt komplett. Um wenigstens den erfolgreichen Start des Dienstes zu überprüfen, prüfen Sie mit pgrep die Prozess-ID des Programms piusvmonitor (Listing 2). Der Dienst sollte direkt nach Installation des Pakets und auch nach einem Neustart des Systems aktiv sein.

Listing 2

 

$ pgrep -l piusv
2185 piusvmonitor

Die einzigen Kommandos des Pi-UPS-Monitors starten oder stoppen den Dienst (Listing 3). Ein wenig Feedback gibt das Monitor-Tool über eine Logdatei unter /usr/share/piusvmonitor/log.piusv aus. PRI_POW steht im Log für "Primary Power", der Raspberry Pi bezieht seinen Strom also über das Netzteil. SEC_POW signalisiert den Ausfall der Spannungsversorgung und das Einspringen der alternativen Stromquelle, also der "Secondary Power". Gibt der UPS-Monitor schließlich BAT_LOW aus, sind die Batterien entweder leer oder nicht korrekt mit der USV verbunden.

Listing 3

 

$ sudo piusvd start
$ sudo piusvd stop
$ sudo piusvd restart

Zusätzlich auszuführende Skripte tragen Sie in die Konfigurationsdatei des Pi-UPS-Monitors unter /usr/share/piusvmonitor/config.piusv ein (Listing 4). Das ShutDownScript müssen Sie nicht extra benennen: Von Haus aus führt der Monitordienst bei Ausfall der Stromversorgung ein shutdown -h now aus. In der Datei ändern Sie darüber hinaus das Startverhalten des UPS-Monitors (Autostart=0 deaktiviert den automatischen Start des Dienstes) und bestimmen einen anderen Speicherort für die Logdatei. Außerdem regeln Sie hier die Zeit in Sekunden, bis die USV den RasPi im Falle eines Stromausfalls herunterfährt, und passen das Prüfintervall an.

Listing 4

 

Autostart=1
Logfile=/usr/share/piusvmonitor/log.piusv
TurnOffTime=10
Sleep=1
PRI_POW=
SEC_POW=
BAT_LOW=
ShutDownScript=

Der Hersteller bietet den Pi-UPS-Monitor bisher lediglich für Raspbian an. Unter Raspbmc lässt sich die DEB-Datei zwar installieren, allerdings müssen Sie für den Build-Prozess das Paket build-essential auf dem System einrichten:

$ sudo apt-get install build-essential

Für OpenELEC oder Arch Linux bietet CW2. electronics keine offizielle Unterstützung an – im Support-Forum sprechen die Verantwortlichen jedoch davon, entsprechende Pakete aufbereiten zu wollen.

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