Laptop Raspberry Pi e Arduino: 11 etapas (com imagens)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:39

Desde o dia em que ouvi falar e comecei a brincar com o Raspberry Pi alguns anos atrás, eu queria fazer um laptop com Raspberry Pi com ele e agora com o lançamento do Raspberry Pi três, decidi finalmente ver através. Agora, esta não é minha primeira vez tentando fazer um laptop totalmente funcional usando um Raspberry Pi, todas as outras vezes que tentei, o projeto foi crivado de erros com qualquer coisa, desde cabos de fita quebrados até descobrir o mecanismo de dobradiça, no entanto, sou capaz de aprender com essas falhas e espero mostrar a você como evitá-las ao fazer as suas próprias. Então vamos começar!

Etapa 1: o que queremos que faça

Antes de começarmos a escolher e comprar as peças que usaremos, precisamos descobrir tudo o que queremos que nosso laptop seja capaz de fazer, por exemplo, eu quero que meu laptop tenha:

• mouse integrado (trackpad)
• bateria de longa duração
• pelo menos 2 portas USB
• teclado completo
• leitor de bateria alimentado por Arduino integrado
• Arduino integrado com cabeçalhos para conectar componentes em
• fator de forma pequeno

Como estamos usando o Pi 3, não precisamos nos preocupar em comprar um dongle Wifi ou Bluetooth, pois ele tem tudo integrado. Agora, esta lista não é exclusiva, existem muitas outras coisas que podem ser adicionadas para tornar este um laptop melhor, no entanto, acho que os recursos que estou adicionando darão a ele uma usabilidade incrível, como o leitor de bateria alimentado por Arduino integrado, que será um pequeno Tela OLED ao lado da tela principal que mostrará permanentemente o percentual da bateria e a voltagem, outro recurso que realmente gosto é o Arduino integrado com cabeçalhos, este é basicamente um Arduino com conectores machos soldados a ele, existem pequenos orifícios cortados no caso que permitem que o usuário acesse os pinos machos e conecte componentes, então tudo isso realmente é apenas um Arduino embutido no laptop, então sempre temos um Arduino à mão.

Etapa 2: peças

Para este projeto, vamos precisar de muitas peças, vamos precisar de:

• x1 Raspberry Pi 3 (aqui)
• x2 Arduino Micro (aqui)
• x1 Tela Raspberry PI de sete polegadas (aqui)
• x3 baterias de lítio 18650 (aqui)
• Circuito Powerbank x1 (aqui)
• hub USB x1 (aqui)
• Teclado mini USB x1 (aqui)
• x1 USB macho (aqui)
• x1 SPI OLED (aqui)
• Papelão reforçado

Também vamos precisar do trackpad que fizemos em um projeto anterior, você pode encontrar o tutorial completo aqui. Mais uma vez, esta não é uma lista exclusiva, o que é bom sobre essas peças é que a maioria não depende uma da outra, então você pode trocar as peças pelo que quiser. Temos muitas peças para configurar, para facilitar, vamos configurá-las individualmente e, no final, podemos colocá-las todas juntas.

Etapa 3: Configurando o Pi e a tela

Vamos começar com nosso PI e tela, nossa tela não se conecta ao nosso Pi através da porta HDMI, mas sim através de um cabo de fita de 50 pinos que se conecta ao Pis GPIO, no entanto, se você apenas conectá-lo e iniciar o Pi, ele ganhará ' Para funcionar, precisamos editar algumas linhas de código no arquivo de inicialização do Pi.

Começamos baixando uma imagem Raspbian nova aqui, e então a gravamos em nosso cartão SD usando 7Zip (ou qualquer software que funcione para você). Agora, depois de escrito, precisamos abrir um arquivo no cartão SD chamado config.txt e adicionar algum código. O que esse código faz é dizer ao Pi para enviar os dados da tela através dos cabeçalhos GPIO em vez da porta HDMI (HDMI é o padrão) na inicialização. Colocar o código é realmente fácil. Abra o config.txt com um programa notepad, para windows estou usando o notepad ++, e copie este código para o arquivo config.txt agora salve e feche e ele deve funcionar assim que o cartão SD for conectado de volta ao Pi. Se parecer muito claro ou muito escuro, gire o pequeno petentiomoter na placa de circuito da tela até que pareça certo.

Nosso Pi também precisa de uma modificação física para caber dentro de nosso gabinete, nós teremos que dessoldar uma das portas usb duplas, isso é feito colocando uma grande quantidade de solda nos pinos do conector USB e lentamente balançando-o para trás e adiante até que se torne livre. Fazemos isso porque precisamos soldar um hub USB ao Pi para conectar todos os nossos dispositivos de entrada.

O código:

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

Etapa 4: Configurando a bateria

Nossa bateria usa 3.18650 baterias com uma capacidade de 2.400 mAh cada, em paralelo as 3 células têm uma capacidade total de 7200 mAh, nosso pi com tudo conectado consome cerca de 1 Amp, o que significa que nossas 3 células podem alimentar o pi por cerca de 4,5 - 5 horas, mas isso pode ser aumentado adicionando mais baterias, se desejar. Para construí-lo, precisamos carregar todas as 3 células até 4,2 volts individualmente, pois conectar as células de lítio é muito perigoso se elas tiverem diferentes estados de carga (voltagens diferentes). Para evitar isso, é mais fácil certificar-se de que todas estão totalmente carregadas antes de conectar eles.

Agora queremos conectar essas células em paralelo para fazer isso, conectamos todos os terminais positivos juntos e, em seguida, conectamos todos os terminais negativos juntos, use um fio grosso, pois muita corrente pode passar entre essas baterias, o que aqueceria um fio mais fino. agora conecte o terminal negativo e postie das baterias aos terminais de entrada negativo e positivo do circuito do banco de potência, respectivamente, e isso é tudo para a bateria!

Em vez de usar um circuito de banco de energia como o que usei aqui, você poderia usar um carregador de lítio para carregar as células para 4,2 volts e conversor de reforço para aumentar os 4,2 volts para 5 volts, mas isso acabará fazendo exatamente a mesma coisa que o banco de energia circuito e ocuparia mais espaço.

Etapa 5: Configurando o visor da bateria

Agora, para configurar o visor da bateria, esta etapa certamente não é tão necessária, pois você pode ler a tensão da bateria através do Pis GPIO e exibir o nível da bateria através do software, no entanto, eu queria adicionar isso porque acho que a tela OLED dá o todo laptop um visual DIY muito legal. Para fazer isso, precisamos soldar nossa tela OLED ao Arduino, o OLED que estou usando não é uma versão SPI, então eu tenho que soldar 7 pinos ao Arduino.

A pinagem é a seguinte:

• OLED ------------------- Arduino
• Resto - Pino 7
• DC - Pino 12
• CS - Pino 9
• DIN - Pino 11
• CLK - Pino 13
• VCC - 5 Volts
• Ground - Ground

Antes de podermos carregar nosso código, temos que fazer nossas sondas de tensão que irão conectar o Arduino à bateria e permitir que ele leia a tensão das baterias, precisamos soldar 2 resistores de 10 ohm em uma configuração de divisor de tensão (veja as fotos) ao A0 e Pinos de aterramento no Arduino que podem ser conectados à bateria, A0 vai para positivo e o terra vai para o terra. Também precisamos de uma fonte de alimentação para nossa tela, portanto, precisamos soldar outro fio ao aterramento e um ao VIN no Arduino, que conectaremos ao circuito do banco de alimentação mais tarde para obter energia.

Finalmente, podemos fazer o upload do nosso código que pode ser encontrado abaixo.

Etapa 6: Configurando o resto das peças

Portanto, configuramos todas as partes principais e agora tudo o que precisamos para configurar as partes menores e mais fáceis. Começando com o teclado, precisamos removê-lo da caixa em que ele veio (destina-se a ser usado com um tablet de 7 polegadas), tudo o que precisamos fazer é cortar o couro falso ao redor do teclado e puxá-lo e seu circuito para fora, é isso fácil, você verá que há 4 fios que soldaremos ao nosso hub USB mais tarde.

O trackpad também precisa de configuração mínima, pois tudo o que precisamos fazer é pegar este que fizemos em um projeto anterior e obter um cabo micro USB para conectá-lo ao nosso hub USB. Você pode ver como isso foi feito aqui.

Por último, nosso Arduino interno precisará ter cabeçalhos soldados em todos os seus pinos. É mais fácil fazer isso colocando esses pinos e o Arduino em uma placa de ensaio e soldando-os no lugar, pois isso os manterá retos, então nós apenas pegamos outro micro Cabo USB para conectar o Arduino ao hub USB. Agora tudo está configurado para que possamos começar a juntar as coisas!

Etapa 7: O circuito (conectando tudo)

Neste ponto, reunimos individualmente todas as peças, agora precisamos conectá-las umas às outras para fazer as partes internas do nosso laptop.

Começamos conectando o hub USB a um dos dois USBs que dessoldamos anteriormente, o segundo USB é então soldado a uma porta USB fêmea que é colocada do outro lado do laptop usando alguns fios longos, agora solde o trackpad, Teclado e Arduino interno para o hub USB. Em seguida, soldamos a saída de 5 volts do nosso circuito do banco de potência à entrada de 5 volts do raspberry pi usando um cabo micro USB ou até mesmo a placa de solda de 5 volts e aterrada que pode ser encontrada sob o Pi.

Isso é tudo para a base, agora podemos mover para a metade da tela, existem apenas 2 partes em nossa tela, a tela principal e a tela da bateria, tudo o que precisamos fazer é conectar o cabo de fita de 50 pinos à tela principal e aos 50 conector de pino no framboesa pi. Em seguida, precisamos passar 3 cabos longos do visor da bateria do Arduino, esses são os cabos de leitura e alimentação da bateria sobre os quais falamos anteriormente, o cabo conectado ao pino A0 é conectado à conexão positiva da bateria, o pino VIN é conectado para saída de 5 volts no circuito do banco de potência e o aterramento vai para o aterramento.

Claro que em algum momento podemos querer desligar isso, então vamos adicionar um interruptor entre a conexão de aterramento do banco de energia para o raspberry pi, que nos permite cortar completamente a energia do sistema. Eu preciso observar que apenas cortar a energia do raspberry pi é ruim para ele, portanto, desligar o software antes de cortar a energia é o ideal. Isso pode ser feito apenas clicando em desligar nas opções do raspberry pi.

Etapa 8: o caso

Agora, infelizmente, eu não tenho uma impressora 3D, mas podemos fazer uma caixa muito resistente e bonita (minha opinião) de algum plástico maleável e papelão. A ideia por trás disso é que as paredes da caixa serão feitas de papelão com o plástico maleável sendo usado dentro da caixa para manter tudo junto e torná-la mais resistente. a chave para fazer isso é medir os tamanhos de papelão necessários e cortá-lo, o papelão é então colado com supercola, usando cola quente neste ponto muitas vezes deixa linhas visíveis que parecem muito feias, o melhor a fazer é Junte as peças com supercola e reforce com cola quente na parte interna seguida de uma camada de plástico maleável. Deixei as dimensões do meu caso aqui se você escolher seguir esse caminho, mas se você tiver uma impressora 3D, acho que são as opções mais legais (deixe-me ver como fica nos comentários!).

Etapa 9: dobradiça da tela

Estranhamente, achei essa parte do projeto a mais difícil, embora pareça uma parte fácil. O que precisamos fazer é obter uma dobradiça bem rígida, sei que é mais fácil falar do que fazer, mas um bom lugar para começar a procurar é em laptops ou telas antigas, você pode encontrar por quase nada nas instalações do ewaiste. depois de fazer a dobradiça, faça um entalhe na parte inferior da tela e no topo da base e preencha esses entalhes com o plástico maleável de que falei antes. Agora, enquanto ainda está quente e maleável, comece a empurrar a dobradiça e fixe-a no lugar, porque essa coisa seca tão forte que não haverá problemas com a dobradiça se soltar. Se você cometer um erro, um secador de cabelo pode ser usado para fundir novamente o protoplático e ele pode ser reformado ou removido.

Etapa 10: Coisas a observar / melhorar

Ao fazer este projeto, encontrei alguns problemas que me atrasaram ou poderiam ter me custado muito dinheiro, o primeiro e mais irritante foi o cabo de fita. Os cabos de fita não são projetados para serem conectados e desconectados muitas vezes e, infelizmente, isso é algo que eu faço muito durante os testes, o que realmente quebrou o meu devido ao desgaste (comprei um novo), portanto, tome muito cuidado com ele. Outra coisa que me incomodou durante o teste deste laptop foi que eu continuava carregando o código para o Arduino interno errado! na base temos 2 Arduinos plugados no raspberry pi o primeiro é o que controla o trackpad e o segundo é o Arduino que instalamos para usar como um Arduino interno, o aborrecimento surge quando eu acidentalmente carrego meu esboço para o trackpad Arduino em vez do Arduino para o qual eu queria fazer o upload, isso obviamente bagunça nosso trackpad, tornando-o inutilizável até que carreguemos seu código novamente, então certifique-se de saber qual Arduino é qual no IDE do Arduino.

Com tudo isso dito, devo dizer que este não é um projeto muito desafiador, pois o código mínimo necessário e as pessoas da fundação Raspberry Pi tornaram o processo de configuração e funcionamento do Pi muito fácil.

Etapa 11: final

Neste ponto, o laptop está totalmente funcional, tenho usado o meu quase todos os dias para fazer anotações, ele funciona muito bem para isso, já que o sistema operacional Raspbian vem com o libraoffice, então usá-lo em laptops escolares ou de trabalho é realmente uma boa ideia. Ele também se conecta a redes WiFi e Bluetooth de forma muito fácil, tornando a visualização do YouTube e outras páginas da web muito fácil e para torná-la ainda melhor, há muitos e muitos jogos que serão executados no raspberry pi com qualquer coisa, desde minecraft a jogos clássicos de NES antigos, tornando-se muito divertido com bateria de longa duração. No geral, este é um projeto muito divertido e eu realmente recomendo experimentá-lo.

Se você tiver alguma dúvida, comente ou envie-me uma mensagem e tentarei o meu melhor para entrar em contato com você.

Vice-campeão no Raspberry Pi Contest 2017