Naučte se, jak vyrobit přenosný monitor napájený baterií, který může napájet i Raspberry Pi: 8 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:21

Už jste někdy chtěli kódovat python nebo mít výstup pro zobrazení svého robota Raspberry Pi na cestách, nebo jste potřebovali přenosný sekundární displej pro svůj notebook nebo kameru?

V tomto projektu budeme konstruovat přenosný monitor napájený z baterie a napájecí zdroj, který může také napájet malinový pi nebo nabíjet váš telefon. K vybudování našeho projektu použijeme lithium-iontovou baterii a použijeme buck i boost převodníky DC na DC.

Buďte opatrní a pamatujte, že bezpečnostní upozornění jsou tučně

Zásoby

Budete potřebovat:

-A Raspberry pi (jakákoli deska bude fungovat, jen si všimněte požadavku na volge a aktuální čerpání pro pozdější použití) a potřebné adaptéry a napájecí kabely:

www.amazon.com/gp/product/B01C6FFNY4/ref=o…

-Monitor s hodnocením LCD 12 VOLT (použil jsem 7palcovou obrazovku);

www.amazon.com/Loncevon-Portable-Computer-…

-Back to DC DC buck converter with USB output:

www.amazon.com/gp/product/B07JZ2GQJF/ref=o…

-A DC to DC Boost Converter:

www.amazon.com/Onyehn-LTC1871-Converter-Ad…

-Jednožilová malá a střední elektronika, jejíž drát zvládne alespoň maximálně 10 ampérů

-propojovací kabely

-USB napájecí kabel

-kabel HDMI

-Vhodný čep hlavně pro zobrazení:

www.amazon.com/OdiySurveil-5Pairs-Terminal…

-(Volitelné) 3D tiskárna pro tisk montážních dílů a pouzdra na baterie v případě potřeby

-Držák baterie:

www.amazon.com/Plastic-Battery-Batteries-C…

-Vhodný spínač

www.amazon.com/Aoyoho-Thread-Latching-Butt…

-18650 bateriové články v rovnoměrném množství (Vysoce opatrní při nákupu lithium-iontových článků od prodejců, u kterých nejste obeznámeni s nákupem)

Krok 1: Pochopení základů

Zde je rychlý průchod teorií a principy projektu, protože je důležité porozumět základním elektronickým principům tohoto projektu.

Nejprve se podívejme na základní komponenty, které jsme vybrali. Pro tento projekt jsme vybrali 12voltový monitor a malinový pi pracuje s napětím 5 voltů a vyžaduje až 3 ampéry k udržení výkonu v závislosti na tom, která deska Raspberry pi je použita.

Dále probereme náš zdroj energie. K napájení tohoto projektu se používají lithium-iontové články (v průměru o kapacitě 3,5 V), v konfiguraci 2S (články jsou uspořádány do skupin buněk, které obsahují dva články zapojené do série, přičemž každá skupina buněk je zapojena paralelně k sobě). Baterie jako taková může vydávat průměrné napětí 7 voltů a její aktuální výkon a kapacita jsou určeny počtem použitých skupin buněk.

Nyní se podívejme na náš systém regulace výkonu. Vzhledem k tomu, že výstup baterie není zpočátku uspokojivý pro efektivní napájení projektu samostatně, jsou pro převod výstupního napětí naší baterie na požadované napětí každého zařízení zapotřebí měniče napětí DC na DC (což vede ke změně baterií maximální výstupní zatěžovací proud), a to buď zvýšením nebo snížením napětí (tedy snížení a zvýšení proudu). Vzhledem k tomu, že malina pi vyžaduje větší proud zátěže než na displeji, bude muset být napětí sníženo, aby bylo splněno požadované napětí a zátěžový proud maliny pi

Proto vedoucí k naší konfiguraci baterie 2S je ideální pro daný úkol (vzhledem k tomu, že výstup je kolem 7V), protože je dostatečně blízko nominálnímu napětí malinového pi, aby poskytoval také dostatečný zatěžovací proud a dostatečně blízko nominálnímu napětí obrazovku tak, že když se napětí zvýší, bude dostatek proudu, aby obrazovka stále fungovala.

V projektu jsou použity měniče napětí DC na DC: 1) konvertor boost, který zvýší náš 7voltový vstup na stabilní 12voltový výstup pro použití naším monitorem a 2) buck převodník, toto se sníží náš 7voltový vstup na stabilní 5voltový výstup s dostatečným přívodem proudu pro nejintenzivnější provoz.

Tento projekt lze také provést různými způsoby, například provést projekt tak, že pouze displej bude napájen baterií. V takovém případě budete muset postupovat podle pokynů a ignorovat kroky pro nastavení maliny pí.

Tento projekt lze také použít k napájení telefonu nebo jakéhokoli jiného zařízení napájeného USB místo desky Raspberry Pi, pokud ignorujete všechny části každého kroku, které se týkají monitoru nebo jakýchkoli jeho variací, a proto znalost zde učených základů je pomocný při jakýchkoli dalších vylepšeních nebo úpravách.

Krok 2: Zahájení stavby a tisk součástí

Nyní, když rozumíte základním elektronickým operacím tohoto projektu, můžeme začít stavět.

Tento projekt je většinou elektronický, ale pokud chcete vše v úhledném balíčku nebo nemáte určité součásti. Nejprve je můžete vytisknout 3D, abyste se později mohli soustředit na elektroniku.

Pokud jste použili doporučený monitor, můžete tento soubor použít pro svůj svazek (zahrnutý v kroku).

Pokud potřebujete držák baterie, můžete se podívat na: https://www.thingiverse.com/thing:1823552. Můžete se řídit pokyny tvůrce, nebo si můžete vyvrtat vlastní otvory a pomocí šroubů, šroubů a podložek m2 na m4 upnout své články a kabely. Než budete pokračovat, nezapomeňte zkontrolovat připojení a izolovat všechna otevřená spojení a vodivé šrouby.

Krok 3: Zapojení baterie

Než začnete, ujistěte se, že máte všechny požadované součásti, a nezapomeňte zkontrolovat, zda mají vaše články 18650 podobné napětí a kapacitu

Nejprve seskupte své 18650 lithium-iontové baterie do párů a každý pár zapojte do série a vytvořte skupinu článků.

Dále vezměte každou skupinu článků a zapojte je navzájem paralelně a nezapomeňte zapojit přepínač do jednoho z paralelních uzlů (nejlépe do prvního nebo posledního nebo na výstup z baterie).

To je vidět na schématu zapojení výše.

Než budete pokračovat, nezapomeňte znovu zkontrolovat připojení a izolovat všechna otevřená spojení a vodivé šrouby

Krok 4: Připojení regulátorů napětí

Dále připojíme naše regulátory napětí DC TO DC k naší baterii.

Před zapojením nejprve zajistěte, aby spínač umístěný na baterii, jak je zobrazeno dříve, byl vypnutý, aby se zabránilo poškození součásti během kalibrace.

Dále paralelně zapojte kladné svorky baterie ke kladným převodníkům buck a boost.

Dále zapojte paralelně záporný pól baterie k převodníku buck a boost.

To je uvedeno výše.

Dále zapněte přepínač a pomocí šroubováku upravte výstupy převodníků boost a buck otáčením potenciometrů desek

Boost převodník napájí 12voltový displej a výstup musí být kalibrován, aby měl 12voltový výstup

Převodník Buck bude napájet Raspberry Pi. Jak již bylo zmíněno dříve, každá deska má jiný aktuální požadavek. Nastavte převodník buck na 5 voltů a nastavte jej na režim USB (lze provést pomocí přiložené dokumentace v balení pro součást) a nastavte aktuální předpisy na 1amp a kalibrujte na desce, jakmile bude připojeno později.

Krok 5: Připojte obrazovku a Raspberry Pi

Po kalibraci regulátorů napětí můžeme připojit naše zařízení

Nejprve můžeme náš barel pin připojit k výstupu zesilovače se správnou polarizací a poté jej můžete připojit k obrazovce.

Dále připojte USB k Raspberry Pi a poté připojte HDMI z Raspberry Pi k obrazovce.

Nyní použijte šroubovák a upravte aktuální krytku převodníku buck na hodnotu, při které se malinová pi deska zapne a spustí (může se lišit od 1 do 4 ampérů v závislosti na použité desce).

Zde lze použít mobilní telefon, pokud se má nabíjet mobilní telefon, namísto napájení malinového pi, Jen zajistěte, aby proud, při kterém omezíte potenciometr, byl nastaven na specifikaci vašeho zařízení.

Krok 6: Zabalení

Nyní je elektronika hotová a nyní můžete připojit všechny kabely a je čas připojit kabeláž LCD

Převodník zesílení a bateriový balíček můžete přizpůsobit vašim potřebám buď horkým lepidlem nebo šrouby, a pokud používáte přiložený kabelový svazek, budete:

1) Zajistěte všechny součásti buď pomocí oboustranné pásky, vyvrtáním otvorů v 3D tištěném modelu tak, aby vyhovovaly vašim součástem, a zajistěte šrouby nebo kroucenými páskami k 3D modelu

2) Sejměte stojan displeje ze spodní části monitoru, abyste odhalili slot, do kterého bude model zasunut

3) Zasuňte jazýček tištěného držáku zespodu do slotu na zadní straně monitoru, dokud nebude držák zajištěný.

4) Zašroubováním stojanu zajistěte držák na místě a zajistěte součásti.

Krok 7: Závěr

Nyní máte Raspberry Pi a displej napájený baterií, do budoucna můžete přidat bezdrátovou klávesnici a poté kameru. Prostřednictvím tohoto projektu jste také prohloubili své znalosti elektroniky a toho, jak fungují a jsou napájeny základní položky, které používáte ve svém každodenním životě, jako jsou baterie a smartphony.

Krok 8: Budoucí kroky

Tento projekt lze v budoucnu vylepšit přidáním 3D tištěného pouzdra, do kterého lze ukládat všechny stávající součásti a chránit je před vnějším prostředím.

Lze také přidat integrovaný nabíjecí obvod baterie pro nabíjení zařízení bez vyjímání baterií a lze přidat další články, aby se prodloužila životnost baterie.

Tento projekt můžete upravit na bateriovou banku nebo jen na bateriový displej a v budoucnu můžete také zvýšit kapacitu baterie a maximální zatěžovací proud připojením více skupin článků 2S 18650 v podobné konfiguraci souběžně se současnými články.

Tento projekt lze dále rozšířit na matici displejů a malinových pi pomocí rozšíření buněčných skupin baterie a opakování každého kroku v rámci tohoto projektu. Tento projekt lze tedy použít jako páteř, na které můžete rozšířit svou baterii napájenou matici displejů a Raspberry pi