Estação de eletrônicos portáteis: 22 etapas (com imagens)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:38

Esta é uma pequena estação de trabalho eletrônica projetada para ser usada durante viagens ou se você não tiver espaço suficiente em sua casa para uma estação de trabalho de tamanho normal. Ele tem um computador integrado, osciloscópio, Arduino e outros recursos.

Materiais:

Materiais eletrônicos:

• Raspberry Pi (1x)
• Conectores RCA Macho (2x)
• Ventilador USB do computador (1x)
• Teclado USB (1x)
• Extensores USB (3x)
• Cabo USB Macho para Macho (1x)
• Adaptador USB fêmea para fêmea (1x)
• Carregador de telefone USB 1a (1x)
• Arduino Uno (1x)
• Placa de ensaio (1x)
• Fonte de alimentação da placa de ensaio (1x)
• Clipe de bateria 9v (2x)
• Conector de cilindro de 2,1 mm (2x)
• Tela sensível ao toque (1x)
• Alto-falante portátil (1x)
• Banco de energia portátil (1x)
• Divisor de áudio (1x)
• Placa de som USB (1x)
• Cartão Micro SD, mínimo 4 GB (1x)
• Cabo HDMI (1x)
• Hub USB (1x)
• Cabo micro USB com interruptor (1x)
• Cabo USB A para USB B (1x)
• 3,5 mm para cabo RCA (1x)
• Baterias de nove volts (2x)

Nota: o teclado USB é necessário para trabalhar no Raspberry Pi originalmente, mas não será usado na estação completa. Se você já tem um teclado USB, pode usá-lo ao invés de comprar, pois não será usado na estação de forma permanente.

Materiais da caixa:

• Tiras de madeira serrada de 0,75 x 2 x 22,75 polegadas (4x)
• Tiras de madeira serrada de 0,75 x 2 x 17,75 polegadas (4x)
• Folhas de 17,75 x 24 0,25 polegadas de Masonite (2x)
• Blocos de madeira de 1,25 x 3 x 3 polegadas (4x)
• Dobradiças de topo (2x)
• Parafusos de 1,5 polegadas ou pregos de acabamento
• Cola de madeira
• Recipiente de armazenamento do organizador (4x)
• Parafusos de montagem do Arduino (1x)
• Fita adesiva
• Supercola

Cimento de contato

22,75 x 17,125 0,25 folha de masonite (1x)

Trava (1x)

Ferramentas:

• Dremel
• Formão
• Marcador de ponta fina
• Lixa de grão grosso
• Ferro de solda
• Furar
• Brocas

Etapa 1: Construindo a Caixa, Parte Um

Infelizmente, a caixa que usei para fazer a estação de trabalho já foi feita, então não tenho nenhuma foto da caixa durante a construção. No entanto, eu tenho outra caixa exatamente isso, então descobri como isso foi feito e incluí as instruções aqui.

Aparafuse ou pregue duas das tiras mais curtas de madeira nas pontas de duas das duas tiras mais longas (foto principal). Aparafuse ou prenda uma das folhas de Masonite à moldura retangular que acabou de fazer (foto superior direita). Repita este processo uma vez. Defina seus dois quadros lado a lado, mas sem se tocar. Coloque suas dobradiças no lugar (foto do meio à direita). Trace as dobradiças nas molduras, na posição em que serão colocadas. Use um cinzel para esculpir a madeira dentro das áreas que você traçou até que as partes superiores das dobradiças estejam alinhadas com a madeira (foto inferior direita). Aparafuse as dobradiças nas áreas que você recuou com o cinzel.

Etapa 2: construindo a caixa, parte dois

Pegue a folha de 22,75 x 17,125 polegadas de Masonite e cole um dos blocos de madeira de 1,25 x 3 x 3 polegadas em cada um de seus cantos, conforme mostrado na foto à esquerda. O lado da Masonita com os blocos de madeira será a parte inferior do painel principal. Faça uma grade de orifícios de ventilação na lateral de uma das metades da caixa, conforme mostrado na foto à esquerda. Use um tamanho de broca de aproximadamente 1/4 de polegada.

Etapa 3: construindo a caixa, parte três

Nesta etapa, você montará os contêineres para os componentes eletrônicos. Eu tinha uma seleção limitada de tipos de contêineres, então as imagens incluídas não corresponderão diretamente às instruções. As instruções ainda devem funcionar e, na verdade, fornecer um uso mais eficiente do espaço do que o sistema que tenho. Pegue os quatro recipientes de armazenamento e posicione-os de forma que caibam todos na metade da caixa, sem os orifícios de ventilação, e possam ser abertos na posição que você escolher. Trace cada um dos recipientes no Masonite na posição que você escolheu. Use uma lixa para desbastar a área dentro dos locais que você delineou e o fundo dos recipientes. Cubra o fundo dos recipientes e as áreas que você desbastou na Masonita com cimento de contato. Espere que o cimento de contato seque. Assim que todo o cimento de contato estiver seco, pressione os lados revestidos de cimento de contato dos recipientes contra sua área correspondente de Masonita revestida de cimento de contato. Os recipientes agora podem ser usados para armazenar componentes eletrônicos.

Etapa 4: montagem da tela sensível ao toque

Corte um retângulo de papel com dimensões de 6,5 x 4,13 polegadas. Posicione o papel na posição da tela sensível ao toque na foto principal. Desenhe ao redor da foto com um marcador de ponta fina. Use uma Dremel com cabeça de corte rotativa para cortar ao longo das linhas que você desenhou. Remova o retângulo de Masonite que você recortou. Faça um pequeno recuo na área inferior esquerda do recorte para o cabo plano, conforme mostrado na foto superior esquerda. Vire a folha de Masonite e apoie as pontas em duas caixas. Cuidadosamente, coloque a tela sensível ao toque na reentrância, certificando-se de que as extensões da placa de circuito com os orifícios dos parafusos fiquem com segurança na folha de Masonite. Marque onde os orifícios dos parafusos na placa de circuito se encontram com o Masonite. Faça pequenos furos nos pontos marcados, usando brocas progressivamente maiores até que os parafusos incluídos com a tela sensível ao toque se encaixem nos furos que você fez. Coloque a tela de toque de volta no recuo. Aparafuse a tela de toque no lugar com os parafusos incluídos. Conecte o cabo HDMI e o cabo USB incluído à tela, conforme mostrado na foto inferior esquerda. Certifique-se de que a luz de fundo esteja ligada, conforme mostrado na foto inferior esquerda.

Etapa 5: Instalando o NOOBS em um cartão SD

É necessário baixar o sistema NOOBS em um cartão SD em branco. NOOBS significa New Out Of Box Software. É uma maneira mais fácil de instalar o sistema operacional Raspbian no Raspberry Pi. Para encontrar as instruções, bem como o download, clique aqui.

Etapa 6: configurar o Raspberry Pi

Conecte os cabos HDMI e USB da tela sensível ao toque ao Raspberry Pi. Conecte o hub USB e a placa de som USB no Raspberry Pi. Insira o cartão SD no slot de cartão SD do Raspberry Pi.

Etapa 7: colar o hub USB

Primeiro, selecione o local onde deseja que o hub USB seja colado. Você irá colá-lo na parte de baixo do painel principal, o lado com o Raspberry Pi nele. Deve ser um local onde possa ser conectado ao Raspberry Pi enquanto o Raspberry Pi é conectado à tela sensível ao toque. Tente se certificar de que nenhum dos cabos seja dobrado enquanto o hub USB estiver na posição que você escolheu. Contorne o hub USB na área onde deseja colá-lo. Lixe a área que você delineou com uma lixa de grão grosso. Lixe a parte inferior do hub USB com a mesma lixa. Aplique uma camada de cimento de contato nas duas áreas lixadas e deixe-as secar. Assim que ambas as áreas estiverem secas, pressione firmemente o lado revestido do hub USB na área que você marcou. Continue a pressionar por mais ou menos um minuto.

Etapa 8: Montagem da placa de ensaio

Limpe a área acima da tela sensível ao toque com um pano úmido, certificando-se de que esteja livre de sujeira e poeira. Retire com cuidado a fita protetora da parte de trás da placa de ensaio, tomando cuidado para não remover a camada adesiva. Pressione a parte de trás da placa de ensaio contra a área que você acabou de limpar até que ela fique bem presa. Conecte a fonte de alimentação da placa de ensaio à placa de ensaio, conforme mostrado na foto principal. Certifique-se de que todos os pinos na parte inferior da placa da fonte de alimentação estejam alinhados com os trilhos de alimentação da placa de ensaio. Faça um pequeno orifício na Masonite, em uma posição perto da tomada do barril na fonte de alimentação. Conecte a tomada macho do barril ao conector fêmea do cilindro na fonte de alimentação da placa de ensaio. Desaparafuse a cobertura do macaco macho. Passe os fios do clipe da bateria de 9v pelo orifício que você fez no Masonite, certificando-se de que o clipe esteja na parte inferior e os fios na parte superior. Deslize a tampa do conector do barril que você desenroscou sobre os fios. Solde o fio positivo (vermelho) do clipe ao pólo interno do conector cilíndrico e o fio negativo (preto) ao anel externo do conector (foto inferior direita).

Etapa 9: Montagem do Powerbank

Posicione seu powerbank na frente de sua caixa (foto principal). Contorne o powerbank com um marcador de ponta fina. Use uma Dremel para cortar a madeira dentro da seção que você delineou. Use a Dremel para fazer dois entalhes na madeira ao lado do furo que você acabou de cortar, para os cabos de carregamento e de saída (foto superior direita). Conecte o cabo que foi incluído com o powerbank no lado de carregamento do powerbank e conecte o cabo com a chave nele no lado de saída do powerbank. Deslize o powerbank no orifício que você cortou para ele. O powerbank deve se encaixar com segurança, sem torcer ou dobrar os cabos. Se o powerbank se encaixar corretamente, prenda-o no lugar com fita adesiva. Conecte a extremidade micro USB do cabo que sai do banco de energia no conector de alimentação micro USB do Raspberry Pi. Rastreie a chave no cabo que sai do banco de energia até o Masonite, perto da tela sensível ao toque. Corte esta área com a Dremel. Empurre a chave pelo orifício até que a parte superior da chave esteja alinhada com o Masonite (foto inferior esquerda). Cole o interruptor no lugar com Supercola. Certifique-se de que a chave está na posição desligada.

Etapa 10: Carregamento

Corte um orifício de 5/8 x 3/8 de polegada. É aqui que você conecta o cabo de carregamento da estação. Posicione o extensor USB na parte inferior da folha Masonite para que você possa ver toda a porta USB através do orifício (foto principal). Marque onde os parafusos passarão pelo Masonite para montar o extensor USB nesta posição. Faça orifícios de 1/8 de polegada em todas as posições marcadas. Aparafuse o extensor no lugar usando os parafusos incluídos. Conecte o adaptador USB fêmea para fêmea no cabo USB que vai para o powerbank. Conecte o extensor USB no outro lado do adaptador USB. Conecte o cabo USB macho para USB macho ao carregador de telefone USB. Para carregar a estação, conecte o carregador de celular ao extensor USB com o cabo USB macho para macho. Você pode querer usar um marcador para escrever "carregando" ou alguma outra indicação perto do extensor USB para diferenciar entre ele e as portas USB de dados. Nota: o powerbank usado para este Instructable não suporta carregamento de passagem, o que significa que você não pode carregar a estação e usar o computador ao mesmo tempo.

Etapa 11: Montando o Arduino

Infelizmente, não consegui encontrar um kit de parafusos especificamente para montar um Arduino, então incluí um link para um kit com alguns parafusos, porcas e espaçadores. Primeiro, posicione seu Arduino diretamente acima da placa de ensaio (foto à esquerda). Use seu marcador para marcar onde você fará os furos para os parafusos para montar o Arduino. Use uma broca de 2 mm para fazer furos em todas as posições marcadas. Se os parafusos incluídos no kit não passarem pelos orifícios, use uma broca de 2,5 mm para alargar os orifícios. Posicione seu Arduino de forma que os orifícios dos parafusos no Arduino se alinhem com os orifícios dos parafusos que você perfurou no Masonite. Passe os parafusos pelos orifícios dos parafusos no Arduino e pelos orifícios que você fez no Masonite. Aparafuse um parafuso na extremidade de cada um dos parafusos e aperte (foto à direita).

Etapa 12: Arduino Power and Data

O Raspberry Pi não tem energia suficiente para alimentar o Arduino e a tela sensível ao toque ao mesmo tempo, então o Arduino tem uma fonte de alimentação de nove volts para alimentá-lo e um cabo USB para transferência de dados. Faça um pequeno orifício no Masonite, em uma posição próxima ao macaco do Arduino. Conecte o conector de cilindro macho no conector de cilindro fêmea do Arduino. Desaparafuse a cobertura do macaco macho. Passe os fios do clipe da bateria de 9v pelo orifício que você fez no Masonite, certificando-se de que o clipe esteja na parte inferior e os fios na parte superior. Deslize a tampa do conector do barril que você desenroscou sobre os fios. Solde o fio positivo (vermelho) do clipe ao pólo interno do conector cilíndrico e o fio negativo (preto) ao anel externo do conector. Parafuse a tampa do macaco de volta no macaco. Faça um orifício de 1/4 de polegada no Masonite, aproximadamente duas e meia polegadas do conector USB no Arduino. Corte o cabo USB A para USB B ao meio e, em seguida, passe a metade com o conector USB B no orifício que você acabou de perfurar (foto à esquerda). Retire uma polegada do isolamento externo de ambas as metades do cabo. Remova meia polegada de isolamento de cada um dos fios menores em ambas as metades do cabo. Torça as seções expostas dos fios da mesma cor de ambas as metades para criar uma emenda. Enrole a emenda com fita isolante para isolá-la. Repita esse processo com todos os fios do cabo. Enrole a seção emendada do cabo com mais fita isolante até que esteja totalmente coberta (foto do meio). Conecte o cabo ao hub USB (foto à direita).

Etapa 13: Instalando o teclado Matchbox

O Matchbox Keyboard é um teclado virtual que pode ser usado para digitar no Raspberry Pi sem a necessidade de um teclado USB externo. Primeiro, conecte o teclado USB ao Raspberry Pi. Em seguida, ligue o Raspberry Pi. Para ligar o Raspberry Pi, pressione o botão no powerbank e coloque o botão liga / desliga na posição ligado. Uma tela de inicialização do NOOBS deve aparecer. Selecione Raspbian na lista de opções que a tela inicial oferece. Clique no ícone Instalar. Assim que o Raspbian for baixado, a tela principal do Raspbian aparecerá

Para instalar o Matchbox Keyboard, vá para o terminal Raspbian e digite esses comandos.

sudo apt-get install matchbox-keyboard

sudo reboot

Depois que o Raspberry Pi for reiniciado, vá para Menu> Acessórios e o teclado Matchbox deve estar lá. Desconecte o teclado USB do Raspberry Pi e desligue o Raspberry Pi. Para desligar o Raspberry Pi, vá para Menu> Desligar> Desligar. Quando a luz indicadora verde no Raspberry Pi parar de piscar, você pode desligar o interruptor de energia.

Etapa 14: fazer o osciloscópio

Primeiro, ligue o powerbank. Assim que o Raspberry Pi for inicializado, vá para Menu> Preferências> Adicionar / Remover Software. Digite "osciloscópio digital" no mecanismo de busca integrado. Assim que os resultados surgirem, selecione o software denominado "osciloscópio digital" e clique no botão instalar. Assim que a tela mostrar que o software foi carregado, a janela será fechada. Verifique o menu. Deve haver uma nova seção, chamada "Ham Radio". Nesta seção, você deve encontrar o software do osciloscópio. Vá para Menu> Preferências> Configurações do dispositivo de áudio. Verifique se você pode definir a placa de som USB como a saída de áudio. Caso contrário, acesse aqui para ver uma página sobre como instalar os drivers necessários. Conecte o cabo RCA de 3,5 mm ao conector do microfone na placa de som. Faça dois orifícios de 7/16 polegadas no Masonite a menos de seis polegadas da placa de som. Empurre os conectores RCA através dos orifícios da parte inferior, até que o revestimento de plástico esteja nivelado com o Masonite (foto à esquerda).

Etapa 15: fazer as pontas de prova do osciloscópio

Existem vários tipos de pontas de prova de osciloscópio, como 1x, 5x e 10x. Cada um desses tipos de ponta de prova divide a voltagem pelo número no início de seu nome. Para fazer uma ponta de prova 1x, conecte um fio a cada um dos terminais de um conector RCA macho. Conecte uma pinça jacaré preta ao fio que vai para o anel externo do conector e uma pinça jacaré vermelha ao fio que vai para o pino interno do conector RCA. Se desejar, você pode trocar a pinça jacaré vermelha por uma sonda de sua escolha, como uma pinça pogo ou minigrabber. As pontas de prova não 1x são mais difíceis de fazer, pois precisam dividir os sinais por um número fixo, sem criar qualquer distorção. Se você quiser fazer outros tipos de sondas, clique aqui para obter um guia. Nota: embora o guia use conectores BNC, este projeto usa conectores RCA.

Etapa 16: Montagem do alto-falante

Primeiro, posicione sua folha de Masonite com os componentes eletrônicos montados na metade da caixa com o powerbank nela. Posicione o alto-falante próximo a um dos lados da caixa (foto à esquerda). Coloque seu alto-falante em cima do Masonite e trace em torno dele. Use a Dremel para cortar a Masonite dentro da área marcada. Remova o pedaço de Masonite com os componentes eletrônicos da caixa. Use a Dremel para fazer um entalhe na lateral da caixa para o cabo de carregamento. Posicione o cabo no entalhe e preencha o restante do entalhe com uma mistura de serragem do corte e cola para madeira (foto do meio à esquerda). Espere a cola secar. Faça outro recuo para acessar a chave liga / desliga do alto-falante na lateral da caixa, tomando cuidado para não quebrar o recuo do cabo de alimentação (foto do meio à direita). Conecte o cabo de 3,5 mm incluído com o alto-falante no alto-falante. Conecte o alto-falante ao cabo de carregamento montado na caixa. Conecte a outra extremidade do cabo de 3,5 mm no divisor de áudio. Faça um furo na lateral da caixa com o mesmo diâmetro do lado externo de um dos plugues fêmeas de 3,5 mm no divisor. Empurre a extremidade do divisor pelo orifício até que ela fique alinhada com a parte externa da caixa (foto à direita). Esta será a saída de áudio do fone de ouvido da estação de trabalho.

Etapa 17: Extensões USB

Conecte os dois extensores USB restantes no hub USB. Corte dois orifícios de 5/8 x 3/8 de polegada, com aproximadamente 5 cm de distância um do outro. Posicione os extensores USB na parte inferior da folha Masonite para que você possa ver toda a porta USB através do orifício (foto principal). Marque onde os parafusos passarão pelo Masonite para montar o extensor USB nesta posição. Faça isso em ambos os orifícios. Faça orifícios de 1/8 de polegada em todas as posições marcadas. Aparafuse os extensores no lugar usando os parafusos incluídos.

Etapa 18: Montagem do Ventilador

Conecte o ventilador USB do computador ao hub USB. Posicione o ventilador em uma posição próxima ao Raspberry Pi e o mais próximo possível dos orifícios de ventilação. Trace a área circular com as pás do ventilador expostas na Masonita. Use a Dremel para cortar esta área (foto principal). Marque os orifícios dos parafusos para a montagem do ventilador. Faça furos em todos os lugares marcados com uma broca de 9/64 polegadas. Use os parafusos de montagem incluídos para aparafusar o ventilador na posição.

Etapa 19: Instalando o Arduino IDE

Instalar o Arduino IDE em um Raspberry Pi é muito simples. Primeiro, certifique-se de que seu sistema operacional Raspbian está atualizado. Você pode fazer isso executando os seguintes comandos no terminal.

sudo apt-get update

sudo apt-get upgrade

Para instalar o Arduino IDE, basta executar este comando.

sudo apt-get install arduino

Etapa 20: luz indicadora do Raspberry Pi

Se você é muito bom em soldar, pode remover o LED verde do Raspberry Pi e conectar em seu lugar outro LED que está montado no painel Masonite. No entanto, não sendo muito bom em soldar, simplesmente fiz um furo na Masonite que me permitiu ver o indicador LED existente (foto principal).

Etapa 21: Concluindo os eletrônicos

Se o conector cilíndrico do Arduino estiver conectado ao Arduino, desconecte-o. Conecte uma bateria de nove volts em cada um dos clipes de bateria de nove volts. Certifique-se de que o conector cilíndrico esteja conectado à fonte de alimentação da placa de ensaio e que o interruptor da fonte de alimentação esteja na posição desligada. Coloque a folha de Masonite com a eletrônica em posição na caixa (foto principal). Para usar o Raspberry Pi, pressione o botão no powerbank e coloque o botão liga / desliga na posição ligado para ligá-lo. Para desligá-lo, vá para Menu> Desligar> Desligar. Aguarde enquanto o LED verde do Raspberry Pi pisca rapidamente por um tempo, depois pisca longamente e se apaga. Em seguida, desligue o interruptor de alimentação. Para usar o osciloscópio, ligue o Raspberry Pi e vá para Menu> Radioamador> Osciloscópio. Para usar o Arduino, primeiro conecte o conector cilíndrico no Arduino e, em seguida, conecte o Arduino no Raspberry Pi. Você pode programar o Arduino a partir do Arduino IDE instalado no Raspberry Pi. Para usar o alto-falante, use o recuo na lateral da caixa para ligá-lo antes de reproduzir o áudio nele. Como alternativa, a estação possui recursos Bluetooth e uma saída de 3,5 mm, para que você não precise usar o alto-falante.

Etapa 22: Conclusão e melhorias

Isso é tudo o que é necessário para construir uma estação eletrônica portátil que será útil para a maioria dos projetos eletrônicos. Também incluí um monitor RCA e o circuito para alimentar o monitor, mas como a maioria das pessoas não precisaria disso, optei por não incluí-lo neste Instructable. Infelizmente, não consegui encontrar uma maneira de fazer o alto-falante ligar automaticamente, então você tem que usar o recuo na lateral da caixa para ligar e desligar o alto-falante. Também deve ser possível projetar seu próprio alto-falante amplificado para a estação. Em algum ponto, seria bom atualizar o powerbank para um powerbank de maior capacidade, um que suportasse carregamento de passagem, mas este foi o único que consegui encontrar que tinha um medidor de carga e o botão liga / desliga no mesmo lado. Eu também gostaria de projetar o ventilador para ligar quando um sensor de temperatura detectar uma temperatura alta o suficiente para ligá-lo, em vez de o ventilador estar sempre ligado. Essas são as únicas modificações realmente necessárias ou urgentes a serem feitas. Se alguém tiver qualquer outra modificação ou ideia de melhoria, mencione-a na seção de comentários abaixo.