Μάθετε πώς να φτιάξετε μια φορητή οθόνη με μπαταρία που μπορεί επίσης να τροφοδοτήσει ένα Raspberry Pi: 8 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:34

Θέλατε ποτέ να κωδικοποιήσετε python ή να έχετε έξοδο οθόνης για το Raspberry Pi Robot, εν κινήσει, ή χρειάζεστε μια φορητή δευτερεύουσα οθόνη για το φορητό υπολογιστή ή την κάμερα;

Σε αυτό το έργο, θα κατασκευάσουμε μια φορητή οθόνη με μπαταρία και τροφοδοτικό που θα μπορεί επίσης να τροφοδοτήσει ένα βατόμουρο pi ή να φορτίσει το τηλέφωνό σας. Θα χρησιμοποιήσουμε μια μπαταρία ιόντων λιθίου και θα χρησιμοποιήσουμε και μετατροπείς buck και boost DC σε DC για να κατασκευάσουμε το έργο μας.

Να είστε προσεκτικοί και να θυμάστε ότι οι υπενθυμίσεις ασφαλείας είναι με έντονους χαρακτήρες

Προμήθειες

Θα χρειαστείτε:

-Ένα Raspberry pi (οποιοσδήποτε πίνακας θα λειτουργήσει, απλά σημειώστε την απαίτηση volage και την τρέχουσα κλήρωση για μεταγενέστερη αναφορά) και τους απαραίτητους προσαρμογείς και καλώδια τροφοδοσίας:

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

-Οθόνη LCD 12 VOLT (χρησιμοποίησα οθόνη 7 ιντσών).

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

-Μετατροπέας μετατροπέα DC TO DC με έξοδο USB:

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

-Μετατροπέας ενίσχυσης DC TO DC:

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

-Μονοπύρηνα μικρά και μεσαία ηλεκτρονικά Σύρμα των οποίων μπορεί να χειριστεί τουλάχιστον 10 αμπέρ

-καλώδια βραχυκύκλωσης

-USB καλώδιο τροφοδοσίας

-Καλώδιο HDMI

-Κατάλληλη καρφίτσα βαρελιού για προβολή:

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

-(Προαιρετικό) Τρισδιάστατος εκτυπωτής για εκτύπωση εξαρτημάτων τοποθέτησης και θήκης μπαταρίας, εάν χρειάζεται

-Υποδοχή μπαταρίας:

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

-Ένας κατάλληλος διακόπτης

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

-18650 κελιά μπαταρίας σε ομοιόμορφες ποσότητες (Εξαιρετική προσοχή όταν αγοράζετε κελιά ιόντων λιθίου από προμηθευτές από τους οποίους δεν είστε εξοικειωμένοι να αγοράζετε)

Βήμα 1: Κατανόηση των βασικών

Ακολουθεί μια γρήγορη αναφορά στη θεωρία και τις αρχές πίσω από το έργο, καθώς είναι σημαντικό να κατανοήσουμε τις βασικές ηλεκτρονικές αρχές πίσω από αυτό το έργο.

Αρχικά ας αξιολογήσουμε τα βασικά συστατικά που επιλέξαμε. Επιλέξαμε μια οθόνη 12 βολτ για αυτό το έργο και ένα raspberry pi λειτουργεί σε τάση 5 βολτ και απαιτεί έως και 3 αμπέρ για να διατηρήσει την ισχύ ανάλογα με το ποια πλακέτα βατόμουρου pi χρησιμοποιείται.

Στη συνέχεια, ας συζητήσουμε την πηγή ενέργειας μας. Τα κύτταρα ιόντων λιθίου (κατά μέσο όρο χωρητικότητας 3,5 V), χρησιμοποιούνται για να τροφοδοτήσουν αυτό το έργο, σε διαμόρφωση 2S (Τα κελιά ταξινομούνται σε ομάδες κυττάρων των οποίων περιέχουν δύο κελιά ενσύρματα σε σειρά, τα οποία κάθε ομάδα κυττάρων είναι καλωδιωμένα παράλληλα μεταξύ τους). Ως εκ τούτου, η μπαταρία μπορεί να εξάγει μια μέση τάση 7 βολτ και η τρέχουσα έξοδος και η χωρητικότητά της καθορίζονται από τον αριθμό των ομάδων κυψελών που χρησιμοποιούνται.

Τώρα, ας περάσουμε από το σύστημα ρύθμισης ισχύος. Επειδή η έξοδος της μπαταρίας δεν ήταν αρχικά ικανοποιητική για την αποτελεσματική τροφοδοσία του έργου από μόνη της, οι μετατροπείς τάσης DC σε DC απαιτούνται για να μετατρέψουν την τάση εξόδου της μπαταρίας μας σε αυτήν της απαιτούμενης τάσης κάθε συσκευής (οδηγώντας σε αλλαγή των μπαταριών μέγιστο ρεύμα φορτίου εξόδου επίσης), είτε αυξάνοντας είτε μειώνοντας την τάση (μειώνοντας και αυξάνοντας το ρεύμα αντίστοιχα). Καθώς το raspberry pi απαιτεί μεγαλύτερο ρεύμα φόρτισης από την εξωτερική οθόνη, η τάση θα πρέπει να μειωθεί για να καλύψει την απαιτούμενη τάση και το ελάχιστο ρεύμα φορτίου του raspberry pi

Ως εκ τούτου, η διαμόρφωση της μπαταρίας 2S είναι ιδανική για την εργασία (επειδή η έξοδος είναι περίπου 7V) καθώς είναι αρκετά κοντά στην ονομαστική τάση του raspberry pi για να παρέχει επίσης αρκετό ρεύμα φορτίου και αρκετά κοντά στην ονομαστική τάση την οθόνη έτσι ώστε όταν αυξηθεί η τάση, να υπάρχει αρκετό ρεύμα για να λειτουργεί ακόμα η οθόνη.

Οι μετατροπείς τάσης DC σε DC που χρησιμοποιούνται στο έργο είναι: 1) ένας μετατροπέας ώθησης, αυτό θα αυξήσει την είσοδό μας 7 βολτ, σε μια σταθερή έξοδο 12 βολτ για χρήση από την οθόνη μας και 2) έναν μετατροπέα buck, αυτό θα μειωθεί η είσοδος 7 βολτ σε σταθερή έξοδο 5 βολτ με άφθονη παροχή ρεύματος για την πιο έντονη λειτουργία.

Αυτό το έργο μπορεί επίσης να γίνει με διάφορους τρόπους, όπως το έργο έτσι ώστε μόνο η οθόνη να τροφοδοτείται από μπαταρία, οπότε το μόνο που έχετε να κάνετε είναι να ακολουθήσετε τον οδηγό και να αγνοήσετε τα βήματα για τη ρύθμιση του βατόμουρου πι.

Επίσης, αυτό το έργο μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την τροφοδοσία ενός τηλεφώνου ή οποιασδήποτε άλλης συσκευής που τροφοδοτείται με USB αντί για μια πλακέτα raspberry pi, αν αγνοήσετε όλα τα μέρη κάθε βήματος που αφορούν την οθόνη ή τυχόν παραλλαγές της, οπότε γνωρίζοντας τα βασικά που διδάσκονται εδώ είναι καθοριστικό για τυχόν περαιτέρω βελτιώσεις ή τροποποιήσεις.

Βήμα 2: Έναρξη της κατασκευής και εκτύπωση των τμημάτων

Τώρα που καταλαβαίνετε τις βασικές ηλεκτρονικές λειτουργίες αυτού του έργου, μπορούμε να ξεκινήσουμε την κατασκευή μας.

Αυτό το έργο είναι ως επί το πλείστον ηλεκτρονικό, αλλά αν θέλετε τα πάντα σε ένα προσεγμένο πακέτο ή δεν έχετε συγκεκριμένα μέρη. Μπορείτε να τα εκτυπώσετε πρώτα τρισδιάστατα, ώστε να μπορείτε να εστιάσετε στα ηλεκτρονικά αργότερα προς τα κάτω.

Εάν χρησιμοποιήσατε την προτεινόμενη οθόνη, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε αυτό το αρχείο για την πλεξούδα σας (περιλαμβάνεται στο βήμα).

Εάν χρειάζεστε υποδοχή μπαταρίας, μπορείτε να ελέγξετε: https://www.thingiverse.com/thing:1823552. Μπορείτε να ακολουθήσετε τις οδηγίες του δημιουργού ή να ανοίξετε τις δικές σας τρύπες και να χρησιμοποιήσετε βίδες, μπουλόνια και ροδέλες m2 έως m4 για να σφίξετε τα κελιά και την καλωδίωση. Θυμηθείτε να ελέγξετε ξανά τις συνδέσεις σας και να μονώσετε όλες τις ανοιχτές συνδέσεις και τις βίδες αγωγής πριν συνεχίσετε.

Βήμα 3: Καλωδίωση της μπαταρίας σας

Πριν ξεκινήσετε, βεβαιωθείτε ότι έχετε όλα τα απαιτούμενα εξαρτήματα και θυμηθείτε να ελέγξετε εάν τα κελιά 18650 σας έχουν παρόμοια τάση και χωρητικότητα

Αρχικά, ομαδοποιήστε τις μπαταρίες ιόντων λιθίου 18650 σε ζεύγη και συνδέστε κάθε ζεύγος σε σειρά σχηματίζοντας μια ομάδα κυττάρων.

Στη συνέχεια, πάρτε κάθε ομάδα κυψελών και συνδέστε το καθένα παράλληλα μεταξύ τους και θυμηθείτε να συνδέσετε έναν διακόπτη σε έναν από τους παράλληλους κόμβους (κατά προτίμηση τον πρώτο ή τον τελευταίο ή στην έξοδο της μπαταρίας).

Αυτό φαίνεται στο παραπάνω διάγραμμα καλωδίωσης.

Θυμηθείτε ξανά να ελέγξετε ξανά τις συνδέσεις σας και να μονώσετε όλες τις ανοιχτές συνδέσεις και τις βίδες αγωγής πριν συνεχίσετε

Βήμα 4: Σύνδεση των ρυθμιστών τάσης

Στη συνέχεια, θα συνδέσουμε τους ρυθμιστές τάσης DC TO DC στην μπαταρία μας.

Πρώτον, βεβαιωθείτε ότι ο διακόπτης που έχει τοποθετηθεί στην μπαταρία όπως φαίνεται παραπάνω είναι απενεργοποιημένος πριν από την καλωδίωση για να αποφύγετε τη ζημιά του εξαρτήματος κατά τη βαθμονόμηση.

Στη συνέχεια, συνδέστε παράλληλα τους θετικούς ακροδέκτες της μπαταρίας στους θετικούς και τους μετατροπείς buck και boost.

Στη συνέχεια, συνδέστε παράλληλα τον αρνητικό ακροδέκτη της μπαταρίας και στους μετατροπείς buck και boost.

Αυτό φαίνεται παραπάνω.

Στη συνέχεια, ενεργοποιήστε τον διακόπτη και χρησιμοποιήστε ένα κατσαβίδι για να ρυθμίσετε τις εξόδους των μετατροπέων ώθησης και στροφών γυρίζοντας τα ποτενσιόμετρα των σανίδων

Ο μετατροπέας ενίσχυσης θα τροφοδοτήσει την οθόνη 12 VOLT και η έξοδος πρέπει να βαθμονομηθεί για να έχει έξοδο 12 βολτ

Ο μετατροπέας Buck θα τροφοδοτήσει το Raspberry Pi. Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, κάθε πίνακας έχει διαφορετικές τρέχουσες απαιτήσεις. Ρυθμίστε τον μετατροπέα buck στα 5 Volts και ρυθμίστε τον σε λειτουργία USB (μπορεί να γίνει μέσω της περιλαμβανόμενης τεκμηρίωσης στη συσκευασία για το εξάρτημα) και ορίστε τους Τρέχοντες κανονισμούς σε 1amp και βαθμονομήστε με βάση τον πίνακα μόλις συνδεθεί αργότερα.

Βήμα 5: Συνδέστε την οθόνη σας και το Raspberry Pi

Μετά τη βαθμονόμηση των ρυθμιστών τάσης, μπορούμε να συνδέσουμε τις συσκευές μας

Αρχικά, μπορούμε να συνδέσουμε τον πείρο του βαρελιού μας στην έξοδο του μετατροπέα ώθησης σε σωστή πόλωση και στη συνέχεια μπορείτε να τον συνδέσετε στην οθόνη.

Στη συνέχεια, συνδέστε το USB σας στο Raspberry Pi και, στη συνέχεια, συνδέστε το HDMI από το Raspberry Pi στην οθόνη.

Τώρα χρησιμοποιήστε ένα κατσαβίδι και προσαρμόστε το τρέχον καπάκι του μετατροπέα buck σε μια τιμή στην οποία ανάβει και ξεκινάει ο πίνακας βατόμουρου pi (μπορεί να ποικίλει από 1 έως 4 αμπέρ ανάλογα με τον πίνακα που χρησιμοποιείται).

Ένα κινητό τηλέφωνο μπορεί να χρησιμοποιηθεί εδώ εάν πρόκειται να γίνει φόρτιση ενός κινητού τηλεφώνου, αντί να τροφοδοτεί ένα βατόμουρο pi, Απλά βεβαιωθείτε ότι το ρεύμα στο οποίο περιορίζετε το ποτενσιόμετρο είναι ρυθμισμένο σε αυτό των προδιαγραφών της συσκευής σας.

Βήμα 6: Ολοκλήρωση

Τώρα τα ηλεκτρονικά έχουν τελειώσει και τώρα μπορείτε να συνδέσετε όλα σας τα καλώδια και ήρθε η ώρα να συνδέσετε την καλωδίωση LCD

Μπορείτε να τοποθετήσετε τον μετατροπέα ώθησης και τη μπαταρία που ταιριάζουν στα μέσα σας είτε με θερμή κόλλα είτε με μπουλόνια και εάν χρησιμοποιείτε τη συμπεριλαμβανόμενη τυπωμένη πλεξούδα, θα:

1) Ασφαλίστε όλα τα εξαρτήματα είτε με ταινία διπλής όψης, τρύπες στο τρισδιάστατο μοντέλο που ταιριάζει στα εξαρτήματά σας και στερεώστε με βίδες ή με περιστρεφόμενους δεσμούς, στο τρισδιάστατο μοντέλο

2) Αφαιρέστε τη βάση οθόνης από το κάτω μέρος της οθόνης για να εμφανιστεί η υποδοχή στην οποία θα εισαχθεί το μοντέλο

3) Σύρετε τη γλωττίδα της εκτυπωμένης βάσης στην υποδοχή στο πίσω μέρος της οθόνης από κάτω, μέχρι να ασφαλίσει η βάση.

4) Βιδώστε ξανά στη βάση για να κλειδώσετε τη βάση στη θέση της και να ασφαλίσετε τα εξαρτήματα.

Βήμα 7: Συμπέρασμα

Τώρα έχετε Raspberry Pi και οθόνη με μπαταρία, για να προχωρήσετε μπροστά μπορείτε να προσθέσετε ασύρματο πληκτρολόγιο και στη συνέχεια κάμερα. Επίσης, μέσω αυτού του έργου, έχετε εμπλουτίσει την κατανόησή σας για τα ηλεκτρονικά και πώς λειτουργούν και τροφοδοτούνται τα βασικά αντικείμενα που χρησιμοποιείτε στην καθημερινή σας ζωή, όπως οι μπαταρίες και τα smartphone.

Βήμα 8: Μελλοντικά βήματα

Αυτό το έργο μπορεί να βελτιωθεί στο μέλλον με την προσθήκη ενός τρισδιάστατου τυπωμένου περιβλήματος στο οποίο όλα τα υπάρχοντα εξαρτήματα μπορούν να αποθηκευτούν και να προστατευθούν από το εξωτερικό περιβάλλον.

Επίσης, ένα ενσωματωμένο κύκλωμα φόρτισης της μπαταρίας μπορεί να προστεθεί για να φορτίσει τη συσκευή χωρίς να αφαιρέσει τις μπαταρίες και μπορούν να προστεθούν περισσότερες κυψέλες έτσι ώστε να βελτιωθεί η διάρκεια ζωής της μπαταρίας.

Μπορείτε να προσαρμόσετε αυτό το έργο σε τράπεζα μπαταριών ή απλή οθόνη με μπαταρία και στο μέλλον, μπορείτε επίσης να αυξήσετε τη χωρητικότητα της μπαταρίας και τη μέγιστη ισχύ εξόδου φορτίου συνδέοντας περισσότερες ομάδες κυψελών 2S 18650 σε παρόμοια διαμόρφωση παράλληλα με τις τρέχουσες κυψέλες Το

Αυτό το έργο μπορεί να επεκταθεί περαιτέρω σε μια μήτρα οθονών και πιπεριών βατόμουρου μέσω της επέκτασης των ομάδων κυψελών της μπαταρίας και της επανάληψης κάθε βήματος στο έργο αυτό. Αυτό το έργο μπορεί ως εκ τούτου να χρησιμοποιηθεί ως σπονδυλική στήλη στην οποία μπορείτε να επεκτείνετε τη μήτρα των οθονών που τροφοδοτούνται με μπαταρία και του Raspberry pi's