Notebook Raspberry Pi a Arduino: 11 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:24

Od toho dne, kdy jsem o tom před několika lety slyšel a začal si hrát s Raspberry Pi, jsem chtěl z toho udělat notebook poháněný Raspberry Pi a nyní s odezvou tří Raspberry Pi jsem se rozhodl konečně vidět to skrz. Nyní to není poprvé, co se pokouším vytvořit plně funkční notebook pomocí Raspberry Pi, pokaždé, když jsem to zkusil, byl projekt prošpikován chybami, od zlomených plochých kabelů až po zjištění mechanismu závěsu, nicméně jsem dokázal se z těchto neúspěchů poučit a doufám, že vám ukáže, jak se jim vyvarovat při vytváření vlastních. Pojďme tedy začít!

Krok 1: Co chceme, aby dělalo?

Než budeme moci začít vybírat a kupovat součásti, které budeme používat, musíme zjistit, co všechno chceme, aby náš notebook dokázal, například chci, aby můj notebook měl:

• integrovaná myš (trackpad)
• dlouhá výdrž baterie
• alespoň 2 USB porty
• plná klávesnice
• integrovaná čtečka baterií napájená Arduino
• integrované Arduino se záhlavími pro připojení komponent do
• malý tvarový faktor

Protože používáme Pi 3, nemusíme si dělat starosti s nákupem hardwarového klíče Wifi nebo Bluetooth, protože má vše integrované. Tento seznam není v žádném případě exkluzivní, lze přidat mnoho dalších věcí, aby byl tento notebook lepším, nicméně si myslím, že funkce, které přidám, mu poskytnou úžasnou použitelnost, jako je integrovaná čtečka baterií poháněná Arduinem, která bude malou OLED obrazovka vedle hlavní obrazovky, která bude trvale zobrazovat procenta baterie a napětí, další funkce, která se mi opravdu líbí, je integrované Arduino se záhlavími, toto je v podstatě Arduino s pájenými hlavičkami, v případě, že jsou vyříznuty malé otvory Umožněte uživateli přístup k samčím kolíkům a připojte komponenty, takže tohle všechno je opravdu jen Arduino zabudované v notebooku, takže máme Arduino vždy po ruce.

Krok 2: Díly

Pro tento projekt budeme potřebovat docela dost dílů, budeme potřebovat:

• x1 Raspberry Pi 3 (zde)
• x2 Arduino Micro (zde)
• x1 Sedm palcová obrazovka Raspberry PI (zde)
• x3 lithiové baterie 18650 (zde)
• x1 Obvod powerbanky (zde)
• x1 Rozbočovač USB (zde)
• x1 Mini USB klávesnice (zde)
• x1 Zástrčka USB (zde)
• x1 SPI OLED (zde)
• Zesílená lepenka

Budeme také potřebovat trackpad, který jsme vytvořili v předchozím projektu, celý návod najdete zde. Opět se nejedná o exkluzivní seznam, ale na těchto částech je hezké, že většina na sobě nezávisí, takže si můžete díly vyměnit za cokoli chcete. Máme spoustu částí k nastavení, abychom je usnadnili, nastavíme je jednotlivě a pak je na konci můžeme dát dohromady.

Krok 3: Nastavení Pi a obrazovky

Začněme s naším PI a obrazovkou, naše obrazovka se nepřipojí k našemu Pi přes port HDMI, ale spíše pomocí 50kolíkového plochého kabelu, který se zapojuje do Pis GPIO, ale pokud jej prostě zapojíte a spustíte Pi, vyhrál ' Abychom mohli pracovat, musíme upravit některé řádky kódu ve spouštěcím souboru pro Pi.

Začneme tím, že zde stáhneme nový obrázek Raspbian, poté jej zapíšeme na naši kartu SD pomocí 7Zip (nebo jakéhokoli softwaru, který vám vyhovuje). Nyní, když je napsán, musíme otevřít soubor na kartě SD s názvem config.txt a přidat nějaký kód. Tento kód řekne Pi, aby při spuštění odesílal data obrazovky přes GPIO záhlaví, nikoli přes port HDMI (výchozí je HDMI). Zadání kódu je opravdu snadné. Otevřete soubor config.txt pomocí programu Poznámkový blok, pro Windows používám Poznámkový blok ++ a zkopírujte tento kód do souboru config.txt, nyní uložte a zavřete a měl by fungovat, jakmile je karta SD zapojena zpět do Pi. Pokud to vypadá příliš jasně nebo příliš tmavě, otáčejte malým petentiomoterem na desce s plošnými spoji obrazovky, dokud nevypadá správně.

Náš Pi také potřebuje fyzickou úpravu, aby se vešel do našeho pouzdra správně, budeme muset odspájkovat jeden z duelů USB portů, a to tak, že na piny konektoru USB vložíme poměrně velké množství pájky a pomalu jej kolísáme zpět a tak dále, dokud nebude zdarma. Děláme to, protože potřebujeme pájet USB rozbočovač k Pi, abychom zapojili všechna naše vstupní zařízení.

Kód:

dtoverlay = dpi24enable_dpi_lcd = 1 display_default_lcd = 1 dpi_group = 2 dpi_mode = 87 dpi_output_format = 0x6f005 hdmi_cvt 1024 600 60 6 0 0 0 0

Krok 4: Nastavení baterie

Naše baterie používá 3 baterie 18650, každá o kapacitě 2400 mAh, souběžně mají 3 články celkovou kapacitu 7200 mAh, naše pi se vším zapojeným čerpá kolem 1 Amp, což znamená, že naše 3 články mohou napájet pi zhruba 4,5 - 5 hodin, ale toto lze zvýšit přidáním dalších baterií, pokud chcete. Abychom ji mohli vybudovat, musíme nabíjet všechny 3 články až do 4,2 voltů jednotlivě, protože připojení lithiových článků je velmi nebezpečné, pokud mají různé stavy nabíjení (různá napětí), aby se tomu zabránilo, je nejjednodušší zajistit, aby byly všechny plně nabité před připojením jim.

Nyní chceme tyto články spojit paralelně, za tímto účelem spojíme všechny kladné svorky dohromady a poté spojíme všechny záporné svorky dohromady, použijeme silný vodič, protože mezi těmito bateriemi by mohlo procházet velké množství proudu, které by zahřálo tenčí vodič. nyní připojte záporný a postie terminál baterií k záporným a kladným vstupním svorkám obvodu powerbanky a to je vše pro baterii!

Namísto použití napájecího obvodu, jaký jsem použil zde, můžete použít lithiovou nabíječku k nabíjení článků na 4,2 voltů a zesilovač pro zvýšení 4,2 voltů na 5 voltů, ale to nakonec udělá přesně to samé jako napájecí banka obvodu a zabíral by více místa.

Krok 5: Nastavení displeje baterie

Nyní k nastavení zobrazení baterie není tento krok vyzývavě nutný, protože můžete číst napětí baterie prostřednictvím Pis GPIO a zobrazovat úroveň baterie pomocí softwaru, ale chtěl jsem to přidat, protože si myslím, že obrazovka OLED dává vše notebook opravdu skvělý kutilský vzhled. Abychom to zvládli, musíme připájet naši OLED obrazovku k našemu Arduinu, OLED im pomocí není verze SPI, takže musím připájet 7 pinů k Arduinu.

Pinout je následující:

• OLED ------------------- Arduino
• Zbytek - kolík 7
• DC - kolík 12
• CS - kolík 9
• DIN - kolík 11
• CLK - kolík 13
• VCC - 5 voltů
• Ground - Ground

Než budeme moci nahrát náš kód, musíme vyrobit naše napěťové sondy, které připojí Arduino k baterii a umožní mu číst napětí baterií, které potřebujeme k A0 a pájet 2 odpory 10 ohmů v konfiguraci děliče napětí (viz fotografie) Zemnící kolíky na Arduinu, které lze poté připojit k baterii, A0 přejde na kladné a Ground na uzemnění. Potřebujeme také zdroj energie pro naši obrazovku, takže musíme připájet další vodič k zemi a jeden k VIN na Arduinu, který připojíme k obvodu napájecí banky později pro napájení.

Nakonec můžeme nahrát náš kód, který najdete níže.

Krok 6: Nastavení zbývajících částí

Nastavili jsme tedy všechny hlavní části a nyní vše, co potřebujeme k nastavení menších a jednodušších částí. Začínáme s klávesnicí, musíme ji vyjmout z pouzdra, ve kterém přišla (je určeno k použití se 7palcovým tabletem), vše, co musíme udělat, je oříznout falešnou kůži kolem klávesnice a vytáhnout ji a její obvod ven snadno uvidíte, že existují 4 vodiče, které později připájíme k našemu rozbočovači USB.

Track-pad také potřebuje minimální nastavení, protože vše, co musíme udělat, je vzít ten, který jsme vytvořili v předchozím projektu, a získat kabel micro USB pro připojení k našemu rozbočovači USB, jak to bylo provedeno, můžete vidět zde.

Nakonec naše interní Arduino bude muset mít pájky připájené na všech svých pinech, nejjednodušší je to udělat tak, že tyto piny a Arduino umístíte na prkénko a poté je připájíte na místo, protože to je udrží rovné, pak získáme další mikro USB kabel pro připojení Arduina k USB rozbočovači. Nyní je vše nastaveno, abychom mohli začít dávat věci dohromady!

Krok 7: Okruh (propojení všeho)

V tomto okamžiku jsme jednotlivě dali dohromady všechny části, nyní je musíme navzájem propojit, abychom vytvořili vnitřní části našeho notebooku.

Začneme připojením rozbočovače USB k jednomu ze dvou USB, které jsme dříve odpájili, druhé USB se poté připájí k ženskému portu USB, který je umístěn na druhé straně notebooku pomocí dlouhých vodičů, nyní pájíme track-pad, Klávesnice a interní Arduino k rozbočovači USB. Dále pájíme 5voltový výstup našeho napájecího obvodu na 5voltový vstup na malinovém pi pomocí kabelu micro USB nebo dokonce vyhrazené 5voltové a uzemňovací pájecí podložky, kterou najdete pod Pi.

To je vše pro základnu, nyní se můžeme přesunout na polovinu obrazovky, na naší obrazovce jsou pouze 2 části, hlavní obrazovka a displej baterie, vše, co musíme udělat, je připojit 50kolíkový plochý kabel k hlavní obrazovce a k 50 pinový konektor na Raspberry Pi. Dále musíme spustit 3 dlouhé kabely z displeje baterie Arduino, jedná se o kabely pro čtení a napájení, o kterých jsme hovořili dříve, kabel připojený ke kolíku A0 se připojí k kladnému spojení na baterii, pin VIN se připojí na 5 voltový výstup v obvodu powerbanky a uzemnění jde na zem.

Samozřejmě v určitém okamžiku to možná budeme chtít vypnout, takže přidáme přepínač mezi zemnící spojení z powerbanky na Raspberry Pi, což nám umožní zcela vypnout napájení systému. Musím poznamenat, že jen snížení výkonu na malinový pi je pro něj špatné, takže předběžné vypnutí softwaru před tím, než je řezací výkon ideální, lze provést pouhým kliknutím na vypnutí v možnostech malinového pi.

Krok 8: Případ

Nyní bohužel nemám 3D tiskárnu, ale můžeme vyrobit velmi robustní a pěkně vypadající (můj názor) případ z nějakého poddajného plastu a lepenky. Hlavní myšlenkou je, že stěny pouzdra budou vyrobeny z lepenky, přičemž uvnitř pouzdra bude použit kujný plast, aby bylo vše pohromadě a aby bylo odolnější. klíčem k tomu je změřit velikosti potřebné lepenky a vystřihnout ji. Karton se poté slepí super lepidlem, přičemž pomocí horkého lepidla v tomto místě často zůstanou viditelné čáry, které vypadají velmi ošklivě, nejlépe je udělat spojte díly pomocí super lepidla a zpevněte ho horkým lepidlem na vnitřní straně a poté vrstvou tvárného plastu. Nechal jsem rozměry pro můj případ zde, pokud se rozhodnete jít touto cestou, ale pokud máte 3D tiskárnu, myslím, že to jsou úhlednější možnosti (nechte mě vidět, jak to dopadne v komentářích!).

Krok 9: Kloub obrazovky

Kupodivu jsem našel tuto část projektu jako nejtěžší, i když to vypadá jako tak snadná část. To, co musíme udělat, je získat velmi tuhý závěs, vím, že se to snáze řekne, než udělá, ale dobré místo, kde začít hledat, je staré notebooky nebo obrazovka, které v zařízeních ewaiste téměř nic nenajdete. jakmile máte závěs, udělejte zářez ve spodní části obrazovky a v horní části základny a naplňte tyto zářezy tvárným plastem, o kterém jsem mluvil dříve. Nyní, když je ještě teplý a poddajný, začne do něj tlačit závěs a zajistit jej na místě, protože tato látka schne tak tvrdě, že se nikdy neuvolní závěs. Pokud uděláte chybu, k roztavení protoplatiku lze použít vysoušeč vlasů, který lze následně přetvořit nebo odstranit.

Krok 10: Na co si dát pozor/zlepšit

Při vytváření tohoto projektu jsem narazil na několik problémů, které mě zpomalily nebo mě mohly stát spoustu peněz, první a nejotravnější byl plochý kabel. Ploché kabely nejsou navrženy tak, aby je bylo možné mnohokrát zapojit a odpojit, a bohužel to je něco, co hodně dělám při testování, což mi vlastně zlomilo opotřebení (objednal jsem si nový), takže s tím buďte velmi opatrní. Další věc, která mě při testování tohoto notebooku naštvala, bylo, že jsem stále nahrával kód na špatné interní Arduino! na základně máme 2 maliny Arduino zapojené do Raspberry Pi, první je ten, který ovládá trackpad a druhý je Arduino, který jsme nainstalovali jako interní Arduino, nepříjemnost nastává, když omylem nahraji svoji skicu na trackpad Spíše než Arduino než Arduino, do kterého jsem ho chtěl nahrát, to samozřejmě souvisí s naším track-padem, takže je nepoužitelný, dokud znovu nenahráme jeho kód, takže se ujistěte, že víte, které Arduino je které v Arduino IDE.

Když to všechno bylo řečeno, musím říci, že to není velmi náročný projekt, protože byl vyžadován minimální kód a lidé na základně Raspberry Pi učinili proces nastavení Pi a práci opravdu snadnou.

Krok 11: Konečný

V tuto chvíli je notebook plně funkční, používám svůj téměř každý den na psaní poznámek, funguje to skvěle, protože operační systém Raspbian přichází s libraoffice, takže je použití jako školní nebo pracovní notebook opravdu dobrý nápad. Připojuje se také velmi snadno k sítím WiFi a Bluetooth, takže sledování YouTube a dalších webových stránek je opravdu snadné, a aby to bylo ještě lepší, existuje spousta her, které poběží na malinovém pi s čímkoli, od minecraftů až po klasické staré hry NES, díky čemuž bude skvělá zábava s dlouhou výdrží baterie. Celkově je to opravdu zábavný projekt a opravdu doporučuji vyzkoušet.

Pokud máte nějaké dotazy, napište mi komentář nebo mi napište zprávu a zkuste se mi co nejlépe ozvat.

Runner Up in the Raspberry Pi Contest 2017