Zwei Dinge braucht ein Computer für den zuverlässigen Betrieb: Strom und die korrekte Zeit. Für beides sorgt die S.USV des Stuttgarter Herstellers Seprotronic.
Fällt beim Raspberry Pi der Strom aus, dann gehen nicht nur ungesicherte Daten verloren, sondern auch die aktuelle Zeit. Da der Mini-Rechner nicht über eine gepufferte Echtzeituhr verfügt, muss er zum Synchronisieren der Uhrzeit auf eine Internetverbindung zurückgreifen. Die steht allerdings nicht immer zur Verfügung. Bei vielen Anwendungen kommt es auf eine korrekte Systemzeit nicht an, soll das System jedoch etwa gewisse Events protokollieren oder eine Datenbank mit Werten in Bezug auf die Zeit befüllen, dann muss dafür die Systemuhr richtig ticken.
Die vorliegende S.USV [1] von Seprotronic unterscheidet sich von der in dieser Ausgabe ebenfalls getesteten Pi USV+ von CW2 [2] in eben diesem Punkt. Die Erweiterungsplatine im standardisierten HAT-Format versorgt den RasPi bei einem Stromausfall nicht nur für eine einstellbare Zeit mit Energie aus einem Akku, sondern sorgt bei einem Neustart nach einem Stromausfall mithilfe einer integrierten Echtzeituhr für eine korrekte Uhrzeit im System. Als Energiequelle für die Echtzeituhr dient dabei der Notstrom-Akku. Der Kostenpunkt des Arrangements liegt bei 30 Euro.
Aufbau
Die Installation der S.USV fällt in Bezug auf die Hardware nicht weiter schwer. Sie setzen lediglich die Platine auf den GPIO-Port, fixieren sie mit den beigelegten Befestigungsschrauben und schließen einen geeigneten Akku an. Die Platine schmiegt sich bündig an die Oberseite des RasPi und erhöht dessen Bauhöhe kaum. Da sie die GPIO-Pins durchschleift, kommt die S.USV dabei anderen Erweiterungen nicht in die Quere (Abbildung 1). Den S.USV-Kits liegt generell ein 300 mAh kleiner Akku bei, der einen RasPi samt Zubehör wie WLAN-Adapter oder RasPi-Display über mehrere Minuten hinweg mit Strom versorgt. Gegen einen Aufpreis von knapp 16 Euro liefert der Hersteller einen größeren Akku mit einer Kapazität von 3000 mAh (Abbildung 2).
Abbildung 1: Die S.USV pi advanced mit dem 300-mAh-Akku auf einem RasPi mit dem offiziellen Display der Raspberry Pi Foundation. Im Vergleich dazu der große Akku mit 3000 mAh Kapazität.
Abbildung 2: Der 300-mAh-Akku findet auch im kleinsten Gehäuse einen Platz, hält den RasPi jedoch nur für etwa 15 Minuten am Leben. Der große Akku bietet die zehnfache Kapazität und dementsprechend längere Laufzeiten.
Die Stromversorgung der S.USV erfolgt direkt über den J8-Anschluss des Raspberry Pi und nutzt somit eine gemeinsame Spannungsquelle. Dadurch entfällt die Notwendigkeit einer zusätzlichen Verkabelung oder Stromversorgung. Die 55 Euro teurere S.USV pi advanced (siehe Tabelle “S.USV von Seprotronic: Varianten”) erlaubt zudem, Strom auch aus einer alternativen Spannungsquelle mit 7 bis 24 V einzuspeisen. Auf diese Weise versorgen Sie den RasPi unkompliziert via Solarzelle oder Autobatterie.
S.USV von Seprotronic: Varianten
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S.USV pi basic |
S.USV pi advanced |
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Kompatibilität |
RasPi 2B; RasPi 1A+/B+ |
RasPi 2B; RasPi 1A+/B+ |
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Opt. Adapter für RasPi A/B |
ja |
ja |
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Mitgelieferter Akku |
300 mAh |
300 mAh |
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USV-Funktion |
ja |
ja |
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LED-Kontrollleuchten |
ja |
ja |
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Netzeingang 7-24 V |
nein |
ja |
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Mikroschalter |
Ein/Aus, Shutdown |
Ein/Aus, Shutdown |
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Preis |
29,99 Euro [6] |
54,99 Euro [7] |
Installation
Ohne zusätzliche Software übernimmt die S.USV nun zwar die Stromversorgung, doch spätestens dann, wenn auch dem Akku der Saft ausgeht, droht wieder Datenverlust. Die Notstromplatine kommt daher zusammen mit einem Überwachungsdienst, der die Spannungsversorgung sowie den Ladezustand des Akkus überwacht. In der Standardkonfiguration fährt der Dienst den RasPi herunter, sobald der Strom aus der Steckdose mehr als 10 Sekunden lang ausbleibt. Alternativ versorgt die USV den RasPi solange mit Strom, bis die Akku-Kapazität auf 10 Prozent fällt. Dann sorgt die USV für einen sicheren Shutdown des Systems.
Die Kommunikation zwischen USV-Platine und System erfolgt via I2C-Bus, den Sie unter Raspbian jedoch erst einmal entsprechend der nur online vorhandenen Installationsanleitung [3] einrichten müssen. Dazu aktualisieren Sie zunächst das System und spielen die benötigten Abhängigkeiten aus der Paketverwaltung ein (Listing 1). Anschließend fügen Sie die Zeilen aus Listing 2 ans Ende der Konfigurationsdatei /etc/modules an.
Listing 1
$ sudo apt-get update && sudo apt-get dist-upgrade $ sudo apt-get install python-smbus i2c-tools
Listing 2
i2c-bcm2708 i2c-dev rtc-ds1307
Manche RasPi-Distributionen unterbinden das Laden der benötigten Kernel-Module. Kontrollieren Sie daher die Datei /etc/modprobe.d/raspi-blacklist.conf mit einem Editor und deaktivieren Sie bei Bedarf Einträge der Module spi-bcm2708 und i2c-bcm2708 wie in Listing 3 dargestellt durch eine Raute am Anfang der Zeile. Dann ignoriert das System in Zukunft beim Start den Blacklist-Eintrag.
Listing 3
# blacklist spi-bcm2708 # blacklist i2c-bcm2708
Nutzen Sie ein aktuelles RasPi-System mit Kernel 3.18 oder neuer (im Zweifelsfall kontrollieren Sie entsprechend Listing 4 die Kernel-Version), dann müssen Sie am Ende der RasPi-spezifischen Konfigurationsdatei /boot/config.txt noch die Zeilen aus Listing 5 anhängen. Nach einem Neustart erkennt das System dann die USV. Prüfen Sie dies mithilfe von sudo i2cdetect -y 1 (bei einem RasPi der ersten Generation mit sudo i2cdetect -y 0). Die Ausgabe sollte zwei aktive I2C-Adressen melden: Unter 0x0F kommuniziert die S.USV mit dem RasPi, unter 0x68 meldet sich die auf der S.USV aufgebrachte Echtzeituhr (Abbildung 3).
Listing 4
$ uname -ar Linux raspberrypi 4.1.7-v7+ #817 SMP PREEMPT Sat Sep 19 15:32:00 BST 2015 armv7l GNU/Linux
