Apreneu a fer un monitor portàtil amb bateria que també pugui alimentar un Raspberry Pi: 8 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:12

Alguna vegada heu volgut codificar Python o tenir una sortida de pantalla per al vostre robot Raspberry Pi, sobre la marxa, o heu necessitat una pantalla secundària portàtil per al portàtil o la càmera?

En aquest projecte, construirem un monitor portàtil amb bateria i una font d’alimentació que també pugui alimentar un raspberry pi o carregar el telèfon. Utilitzarem una bateria de cèl·lules de ions de liti i utilitzarem convertidors Buck i Boost DC-DC per construir el nostre projecte.

Desconfieu i recordeu que els recordatoris de seguretat estan en negreta

Subministraments

Necessitarà:

-Un Raspberry pi (qualsevol tauler funcionarà, només cal tenir en compte el requisit de volatge i el consum actual per a la seva posterior consulta) i els adaptadors i cables d’alimentació necessaris:

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

-Un monitor LCD de 12 volts (he utilitzat una pantalla de 7 polzades);

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

-Un convertidor de CC a CC amb sortida USB:

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

-Un convertidor DC to DC Boost:

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

-Electrònica de nucli petit i mitjà, de filferro, que pot suportar almenys un màxim de 10 amperes

-Cables de salt

-Cable d'alimentació USB

-Cable HDMI

-Un passador de barril adequat per a la visualització:

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

- (Opcional) Una impressora 3D per imprimir les peces de muntatge i la funda de la bateria si cal

-Un suport de bateria:

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

-Un interruptor adequat

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

-18650 cèl·lules de bateria en quantitats uniformes (extremar la precaució en comprar cèl·lules de ions de liti a proveïdors a qui no estigueu familiaritzat amb la compra)

Pas 1: entendre els conceptes bàsics

A continuació, es presenta una ràpida presentació de la teoria i els principis darrere del projecte, ja que és important entendre els principis electrònics bàsics que hi ha darrere d’aquest projecte.

En primer lloc, avaluem els components bàsics que hem escollit. Hem escollit un monitor de 12 volts per a aquest projecte i un raspberry pi funciona a una tensió de 5 volts i requereix fins a 3 amperes per mantenir la potència en funció de la placa de raspberry pi que s’utilitzi.

A continuació, parlem de la nostra font d'energia. Les cèl·lules de ions de liti (de mitjana amb una capacitat de 3,5 V) s’utilitzen per alimentar aquest projecte, en una configuració 2S (les cel·les s’ordenen en grups cel·lulars que contenen dues cel·les connectades en sèrie, que cada grup cel·lular està connectat paral·lelament entre si). Com a tal, la bateria pot generar un voltatge mitjà de 7 volts i la seva potència i capacitat de corrent està determinada pel nombre de grups de cel·les que s’utilitzen.

Ara, repassem el nostre sistema de regulació de potència. Com que la sortida de la bateria no és inicialment satisfactòria per alimentar el projecte de manera eficient, cal convertir els voltatges de CC a CC per convertir la tensió de sortida de la nostra bateria a la de la tensió necessària de cada dispositiu (cosa que provoca una alteració de les bateries el corrent de càrrega màxima de sortida també), ja sigui elevant o baixant la tensió (per tant baixant i augmentant el corrent respectivament). Com que el raspberry pi requereix un corrent de càrrega més gran que el visualitzat, s’haurà de reduir el voltatge per satisfer el voltatge i el corrent de càrrega mínims requerits pel raspberry pi

Per tant, conduir a la configuració de la nostra bateria 2S és ideal per a la tasca actual (ja que la sortida és d’uns 7V), ja que és prou a prop del voltatge nominal del raspberry pi per proporcionar també un corrent de càrrega ampli i prou proper al voltatge nominal de la pantalla de tal manera que, quan s’incrementa la tensió, hi haurà prou corrent per continuar funcionant la pantalla.

Els convertidors de tensió de CC a CC que s’utilitzen en el projecte són: 1) un convertidor d’augment, això augmentarà la nostra entrada de 7 volts, fins a una sortida de 12 volts constant per al nostre monitor i 2) un convertidor de buck, això disminuirà la nostra entrada de 7 volts a una sortida de 5 volts constant amb un subministrament ampli de corrent per al funcionament més intens.

Aquest projecte també es pot fer de diverses maneres, com fer el projecte de manera que només la pantalla funcionarà amb bateria, en aquest cas tot el que heu de fer és seguir la guia i ignorar els passos per a la configuració del gerd Pi.

A més, aquest projecte es pot utilitzar per alimentar un telèfon o qualsevol altre dispositiu alimentat per USB en lloc d'una placa raspberry pi, si es descarten totes les parts de cada pas relacionades amb el monitor o qualsevol variació d'aquestes, per tant, coneixent els conceptes bàsics que aquí s'ensenyen. és fonamental per a qualsevol altra millora o modificació.

Pas 2: inici de la construcció i impressió de les peces

Ara que enteneu les operacions electròniques bàsiques d’aquest projecte, podem començar la nostra construcció.

Aquest projecte és majoritàriament electrònic, però si voleu que tot estigui en un bon paquet o no tingueu determinades parts. Primer podeu imprimir-los en 3D perquè pugueu centrar-vos en l’electrònica més endavant.

Si heu utilitzat el monitor recomanat, podeu utilitzar aquest fitxer per al vostre arnès (inclòs al pas).

Si necessiteu un suport per a bateria, podeu consultar: https://www.thingiverse.com/thing:1823552. Podeu seguir les instruccions del creador o bé forar els vostres propis forats i utilitzar cargols, cargols i arandeles de m2 per m4 per fixar les cel·les i el cablejat. Recordeu que heu de comprovar les connexions i aïllar totes les connexions obertes i els cargols conductors abans de continuar endavant.

Pas 3: cablejar la bateria

Abans de començar, assegureu-vos que teniu tots els components necessaris i recordeu de comprovar si les vostres cèl·lules 18650 tenen un voltatge i una capacitat similars.

En primer lloc, agrupeu les vostres bateries de ions de liti 18650 en parells i connecteu cada parell en sèrie formant un grup de cèl·lules.

A continuació, agafeu cada grup de cel·les i connecteu-los cadascun d’ells paral·lelament i recordeu-vos de connectar un interruptor a una de les unions paral·leles (preferiblement la primera o l’última o a la sortida de la bateria).

Això es veu al diagrama de cablejat anterior.

Recordeu-vos de nou per comprovar les connexions i aïllar totes les connexions obertes i els cargols conductors abans de continuar endavant

Pas 4: Connexió dels reguladors de tensió

A continuació, connectarem els nostres reguladors de voltatge de CC a CC a la nostra bateria.

Primer, assegureu-vos que l’interruptor col·locat a la bateria, tal com es mostra abans, estigui apagat abans de cablejar-lo per evitar danys als components durant el calibratge.

A continuació, connecteu els terminals positius de la bateria al positiu, tant els convertidors Buck com els boost, en paral·lel.

A continuació, connecteu el terminal negatiu de la bateria als convertidors Buck i Boost en paral·lel.

Això es mostra més amunt.

A continuació, enceneu l'interruptor i utilitzeu un tornavís per ajustar les sortides dels convertidors boost i buck girant els potenciòmetres de les plaques.

El convertidor d’alimentació alimentarà la pantalla de 12 volts i la sortida s’ha de calibrar per tenir una sortida de 12 volts

El convertidor Buck alimentarà el Raspberry Pi. Com es va esmentar anteriorment, cada tauler té un requisit actual diferent. Establiu el convertidor de buck a 5 volts i configureu-lo en mode USB (es pot fer mitjançant la documentació inclosa a l’embalatge del component) i configureu la normativa actual a 1 amp i calibreu-lo basat en el tauler un cop es connecti més endavant.

Pas 5: connecteu la pantalla i el Raspberry Pi

Després del calibratge dels reguladors de tensió, podem connectar els nostres dispositius

En primer lloc, podem connectar el nostre pin de barril a la sortida del convertidor d’impulsió amb una polarització adequada i després el podeu connectar a la pantalla.

A continuació, connecteu el vostre USB al Raspberry Pi i, a continuació, connecteu l’HDMI des del Raspberry Pi a la pantalla.

Ara utilitzeu un tornavís i ajusteu la tapa actual del convertidor de dòlars a un valor en què s’engegui i arrenci la placa raspberry pi (pot variar d’1 a 4 amperis en funció de la placa utilitzada).

Aquí es pot utilitzar un telèfon mòbil si voleu carregar un telèfon mòbil, en lloc d’alimentar un raspberry pi. Només heu d’assegurar-vos que l’amperatge al qual limiteu el potenciòmetre estigui ajustat a les especificacions del vostre dispositiu.

Pas 6: acabant

Ara l'electrònica està acabada i ara podeu lligar tots els cables i és hora de connectar l'arnès LCD

Podeu ajustar el convertidor d’augment i el paquet de bateries segons els vostres mitjans mitjançant cola calenta o perns i, si feu servir l’arnès imprès inclòs, podreu:

1) Assegureu tots els components mitjançant cinta de doble cara, perforant forats al model imprès en 3D per adaptar-los als vostres components i fixant-los amb cargols o amb tirants, al model 3D

2) Traieu el suport de visualització de la part inferior del monitor per exposar la ranura en què s'inserirà el model

3) Feu lliscar la pestanya del muntatge imprès a la ranura de la part posterior del monitor des de la part inferior, fins que el muntatge estigui segur.

4) Torneu a cargolar el suport per bloquejar el muntatge al seu lloc i assegurar els components.

Pas 7: Conclusió

Ara teniu un Raspberry Pi i una pantalla amb bateria, per avançar podeu afegir un teclat sense fils i una càmera. També a través d’aquest projecte, heu aprofundit en la comprensió de l’electrònica i de com funcionen i funcionen els articles bàsics que utilitzeu a la vostra vida quotidiana, com ara les bateries i els telèfons intel·ligents.

Pas 8: passos futurs

Aquest projecte es pot millorar en el futur mitjançant l’addició d’una carcassa impresa en 3D en què tots els components existents es puguin emmagatzemar i protegir de l’entorn extern.

A més, es pot afegir un circuit integrat de càrrega de la bateria per carregar el dispositiu sense treure-les i es poden afegir més cel·les per millorar la vida de la bateria.

Podeu adaptar aquest projecte a un banc de bateries o només a una pantalla alimentada per bateria i, en el futur, també podeu augmentar la capacitat de la bateria i la potència de càrrega màxima connectant més grups de cel·les 2S 18650 en una configuració similar en paral·lel a les cel·les actuals..

Aquest projecte es pot ampliar encara més en una matriu de pantalles i raspberry pi mitjançant l'expansió dels grups de cel·les de la bateria i la repetició de cada pas dins d'aquest projecte. Per tant, aquest projecte es pot utilitzar com a eix vertebrador sobre el qual podeu ampliar la vostra matriu alimentada per bateria de pantalles i Raspberry pi