Estació electrònica portàtil: 22 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:15

Es tracta d’una petita estació de treball electrònica dissenyada per utilitzar-la durant els viatges o si no teniu prou espai a casa per a una estació de treball de mida completa. Té un ordinador incorporat, oscil·loscopi, Arduino i altres funcions.

Materials:

Materials electrònics:

• Raspberry Pi (1x)
• Connectors RCA mascle (2x)
• Ventilador d'ordinador USB (1x)
• Teclat USB (1x)
• Extensors USB (3x)
• Cable USB mascle a mascle (1x)
• Adaptador USB femella a femella (1x)
• Carregador de telèfon USB 1a (1x)
• Arduino Uno (1x)
• Taula de pa (1x)
• Font d'alimentació de taulers de pa (1x)
• Clip de bateria de 9v (2x)
• Connector de canó de 2,1 mm (2x)
• Pantalla tàctil (1x)
• Altaveu portàtil (1x)
• Banc d'energia portàtil (1x)
• Divisor d'àudio (1x)
• Targeta de so USB (1x)
• Targeta Micro SD, mínim 4 GB (1x)
• Cable HDMI (1x)
• Hub USB (1x)
• Cable micro USB amb commutador (1x)
• Cable USB A a USB B (1x)
• Cable de 3,5 mm a RCA (1x)
• Bateries de nou volts (2x)

Nota: el teclat USB és necessari per treballar originalment amb el Raspberry Pi, però no s’utilitzarà a l’estació completa. Si ja teniu un teclat USB, podeu utilitzar-lo en lloc de comprar-ne un, ja que no s’utilitzarà de manera permanent a l’estació.

Materials de la caixa:

• Tires de fusta de 0,75 x 2 x 22,75 polzades (4x)
• Tires de fusta de 0,75 x 2 x 17,75 polzades (4x)
• Fulls de masonita de 17,75 x 24 0,25 polzades (2x)
• Blocs de fusta de 1,25 x 3x 3 polzades (4x)
• Frontisses (2x)
• Cargols de 1,5 polzades o claus d’acabat
• Cola de fusta
• Contenidor d'emmagatzematge de l'organitzador (4x)
• Cargols de muntatge Arduino (1x)
• Cinta adhesiva
• Superglue

Poseu-vos en contacte amb Cement

22,75 x 17,125 0,25 full de masonita (1x)

Pestell (1x)

Eines:

• Dremel
• Cisell
• Marcador de punta fina
• Paper de vidre de gra gruixut
• Soldador
• Trepant
• Broques

Pas 1: construir la caixa, primera part

Malauradament, la caixa que feia servir per fer l’estació de treball ja estava feta, de manera que no tinc cap foto de la caixa durant la construcció. Tanmateix, tinc una altra caixa exactament, així que vaig descobrir com es feia i vaig incloure les instruccions aquí.

Enrosqueu o claveu dues de les tires més curtes de fusta als extrems de dues de les dues tires més llargues (foto principal). Enrosqueu o enganxeu un dels fulls de masonita al marc rectangular que acabeu de fer (foto superior dreta). Repetiu aquest procés una vegada. Estableix els dos marcs un al costat de l’altre, però no del tot tocant. Col·loqueu les frontisses al lloc (foto central dreta). Traça les frontisses dels marcs, a la posició on es fixaran. Utilitzeu un cisell per tallar la fusta dins de les zones que heu traçat fins que la part superior de les frontisses quedi al mateix nivell que la fusta (foto inferior dreta). Cargueu les frontisses a les zones que heu sagnat amb el cisell.

Pas 2: construcció de la caixa, segona part

Agafeu el full de masonita de 22,75 x 17,125 polzades i enganxeu un dels blocs de fusta d’1,25 x 3 x 3 polzades a cadascuna de les seves cantonades, tal com es mostra a la foto de l’esquerra. El costat de la maçonita amb els blocs de fusta a sobre serà la part inferior del tauler principal. Practicar una quadrícula de forats de ventilació al costat d’una de les meitats de la caixa, tal com es mostra a la foto de l’esquerra. Utilitzeu una broca de 1/4 de polzada aproximadament.

Pas 3: construcció de la caixa, tercera part

En aquest pas muntareu els contenidors dels components electrònics. Tenia una selecció limitada de tipus de contenidors, de manera que les imatges incloses no correspondran directament a les instruccions. Les instruccions haurien de funcionar i, de fet, proporcionarien un ús més eficient de l’espai que el sistema que tinc. Agafeu els quatre contenidors d'emmagatzematge i col·loqueu-los de manera que encaixin tots a la meitat de la caixa sense els forats de ventilació que hi hagi i es puguin obrir a la posició que hàgiu triat. Traça cadascun dels contenidors a la masonita a la posició que hagis triat. Utilitzeu paper de vidre per desbastar la zona de l'interior dels llocs que heu esbossat i els fons dels contenidors. Cobriu els fons dels contenidors i les zones que heu desbastat a la masonita amb ciment de contacte. Espereu a que s’assequi el ciment de contacte. Una vegada que tot el ciment de contacte estigui sec, premeu els laterals recoberts de ciment de contacte dels contenidors contra la seva àrea corresponent de masonita recoberta de ciment de contacte. Ara els contenidors es poden utilitzar per contenir components electrònics.

Pas 4: muntatge de la pantalla tàctil

Talla un rectangle de paper de dimensions 6,5 x 4,13 polzades. Col·loqueu el paper a la posició de la pantalla tàctil de la foto principal. Traça al voltant de la foto amb un marcador de punta fina. Utilitzeu un Dremel amb un cap de tall rotatiu per tallar al llarg de les línies que heu dibuixat. Traieu el rectangle de masonita que heu retallat. Feu una petita sagnat a la part inferior esquerra del retall del cable de cinta, com es mostra a la foto superior esquerra. Gireu el full de masonita i recolzeu-ne els extrems en dues caixes. Col·loqueu amb cura la pantalla tàctil a la sagnia i assegureu-vos que les extensions de la placa de circuit amb els forats del cargol es recolzin de forma segura a la làmina de Masonite. Marqueu on es troben els forats del cargol de la placa de circuit amb el Masonite. Traieu petits forats a les taques que heu marcat, fent servir broques progressivament més grans fins que els cargols inclosos amb la pantalla tàctil s’adaptin als forats que heu perforat. Torneu a col·locar la pantalla tàctil al sagnat. Cargoleu la pantalla tàctil amb els cargols inclosos. Connecteu el cable HDMI i el cable USB inclòs a la pantalla, tal com es mostra a la foto inferior esquerra. Assegureu-vos que la llum de fons estigui en posició d’encès, tal com es mostra a la foto inferior esquerra.

Pas 5: Instal·lació de NOOBS en una targeta SD

Cal descarregar el sistema NOOBS a una targeta SD en blanc. NOOBS significa New Out Of Box Software. És una manera més senzilla d’instal·lar el sistema operatiu Raspbian al Raspberry Pi. Feu clic aquí per trobar instruccions i descàrrega.

Pas 6: configureu el Raspberry Pi

Connecteu els cables HDMI i USB de la pantalla tàctil al Raspberry Pi. Connecteu el concentrador USB i la targeta de so USB al Raspberry Pi. Introduïu la targeta SD a la ranura de la targeta SD del Raspberry Pi.

Pas 7: enganxeu el concentrador USB

Primer, seleccioneu el lloc on voleu que s’enganxi el concentrador USB. L'enganxareu a la part inferior del tauler principal, al costat amb el Raspberry Pi. Ha de ser un lloc on es pugui connectar al Raspberry Pi mentre que el Raspberry Pi estigui connectat a la pantalla tàctil. Intenteu assegurar-vos que cap dels cables estigui doblegat mentre el concentrador USB estigui a la posició que hàgiu triat. Descriviu el concentrador USB de la zona on voleu enganxar-lo. Lijeu la zona que heu esbossat amb paper de vidre de granulat. Lijeu la part inferior del concentrador USB amb el mateix paper de vidre. Apliqueu una capa de ciment de contacte a les dues zones que heu esmaltat i deixeu-les assecar. Un cop s'hagin assecat les dues zones, premeu fermament el costat recobert del concentrador USB a la zona que heu marcat. Continueu prement durant un minut més o menys.

Pas 8: muntatge de la taula de pa

Netegeu la zona de sobre de la pantalla tàctil amb un drap humit i assegureu-vos que estigui lliure de pols i brutícia. Retireu amb cura la cinta protectora de la part posterior de la placa, tenint cura de no treure la capa adhesiva. Premeu la part posterior de la taula contra la zona que acabeu de netejar fins que quedi ben enganxada. Connecteu la font d'alimentació de la placa de pa a la placa de pa, tal com es mostra a la foto principal. Assegureu-vos que tots els passadors de la part inferior de la placa d’alimentació s’alineen amb els rails d’alimentació de la placa. Practicar un petit forat a la masonita, en una posició propera a la presa de barril de la font d'alimentació. Connecteu la presa de barril mascle al connector femella de barril de la font d'alimentació de la placa. Descargoleu la coberta del gat masculí. Feu passar els cables del clip de la bateria de 9 v pel forat que heu perforat a la Masonite, assegurant-vos que el clip estigui a la part inferior i que els cables estiguin a la part superior. Feu lliscar la tapa del gat que heu descargolat sobre els cables. Soldeu el cable positiu (vermell) del clip al pol interior del connector del barril i el cable negatiu (negre) a l'anell exterior del connector (foto inferior dreta).

Pas 9: muntatge del Powerbank

Col·loqueu el vostre powerbank a la part frontal de la caixa (foto principal). Traça al voltant del powerbank amb un marcador de punta fina. Utilitzeu un Dremel per retallar la fusta dins de la secció que heu esbossat. Utilitzeu el Dremel per fer dues retallades a la fusta al costat del forat que acabeu de tallar, per als cables de càrrega i sortida (foto superior dreta). Connecteu el cable inclòs amb el powerbank al costat de càrrega del powerbank i connecteu el cable amb l’interruptor al costat de sortida del powerbank. Feu lliscar el powerbank al forat que li heu tallat. El powerbank hauria d’adaptar-se de manera segura, sense torçar ni doblegar els cables. Si el powerbank s’adapta correctament, assegureu-lo al seu lloc amb cinta adhesiva. Connecteu l'extrem micro USB del cable que surt del banc de potència al connector d'alimentació micro USB del Raspberry Pi. Traça l’interruptor del cable que surt del banc de potència cap al Masonite, a prop de la pantalla tàctil. Retalleu aquesta àrea amb el Dremel. Introduïu l’interruptor a través del forat fins que la part superior de l’interruptor quedi al ras amb la Masonita (foto inferior esquerra). Enganxeu l’interruptor al lloc amb Superglue. Assegureu-vos que l’interruptor estigui en la posició apagada.

Pas 10: càrrega

Talla un forat de 5/8 x 3/8 polzades. Aquí serà on connecteu el cable de càrrega de l’estació. Col·loqueu l’extensor USB a la part inferior del full Masonite de manera que pugueu veure tot el port USB a través del forat (foto principal). Marqueu per on passaran els cargols a través de Masonite per muntar l’extensor USB en aquesta posició. Practicar forats de 1/8 de polzada en totes les posicions marcades. Cargoleu l’extensor amb els cargols inclosos. Connecteu l'adaptador USB femella a femella al cable USB que va al banc de potència. Connecteu l’extensor USB a l’altra cara de l’adaptador USB. Connecteu el cable USB mascle a USB mascle al carregador de telèfon USB. Per carregar l'estació, connecteu el carregador de mòbil a l'extensor USB amb el cable USB mascle a mascle. És possible que vulgueu utilitzar un marcador per escriure "càrrega" o alguna altra indicació a prop de l'extensor USB per diferenciar-lo dels ports USB de dades. Nota: el banc de potència utilitzat per a aquest instructable no admet la càrrega passiva, és a dir, que no podeu carregar l'estació i utilitzar l'ordinador alhora.

Pas 11: muntatge de l'Arduino

Malauradament, no he pogut trobar un kit de cargols específic per muntar un Arduino, de manera que he inclòs un enllaç a un kit amb alguns perns, femelles i separadors. Primer, col·loqueu el vostre Arduino directament a sobre del tauler de pa (foto esquerra). Utilitzeu el marcador per marcar on perforareu els cargols per muntar l'Arduino. Utilitzeu una broca de 2 mm per foradar totes les posicions que hàgiu marcat. Si els cargols inclosos al kit no passen pels forats, utilitzeu una broca de 2,5 mm per ampliar els forats. Col·loqueu el vostre Arduino de manera que els forats del cargol de l’Arduino s’alineïn amb els forats del cargol que heu perforat al Masonite. Passeu els cargols pels forats de cargol de l'Arduino i els forats que heu perforat a la Masonite. Cargoleu un cargol a l'extrem de cadascun dels cargols i estrenyeu-lo (foto dreta).

Pas 12: Arduino Power and Data

El Raspberry Pi no té prou energia per alimentar l’Arduino i la pantalla tàctil alhora, de manera que l’Arduino té una font d’alimentació de nou volts per alimentar-lo i un cable USB per a la transferència de dades. Practicar un petit forat a la masonita, en una posició propera a la presa de canó de l’Arduino. Connecteu la presa de barril mascle al connector femella de barril de l’Arduino. Descargoleu la coberta del gat masculí. Feu passar els cables del clip de la bateria de 9 v pel forat que heu perforat a la Masonite, assegurant-vos que el clip estigui a la part inferior i que els cables estiguin a la part superior. Feu lliscar la tapa del gat que heu descargolat sobre els cables. Soldeu el cable positiu (vermell) del clip al pol interior del connector del barril i el cable negatiu (negre) a l'anell exterior del connector. Torneu a cargolar la tapa del gat del canó al gat del canó. Practicar un forat de 1/4 de polzada a la Masonite, aproximadament a dues polzades i mitja del connector USB de l’Arduino. Talleu el cable USB A a USB B per la meitat i, a continuació, passeu-ne la meitat amb el connector USB B que hi ha a través del forat que acabeu de perforar (foto esquerra). Retireu una polzada de l'aïllament exterior de les dues meitats del cable. Traieu mitja polzada d’aïllament de cadascun dels fils més petits de les dues meitats del cable. Gireu les seccions exposades dels cables de color similar de les dues meitats per crear un empalme. Emboliqueu l’empalmament amb cinta elèctrica per aïllar-lo. Repetiu aquest procés amb tots els cables del cable. Emboliqueu la secció empalmada del cable amb més cinta elèctrica fins que quedi ben coberta (foto central). Connecteu el cable al concentrador USB (foto dreta).

Pas 13: Instal·lació del teclat Matchbox

Matchbox Keyboard és un teclat virtual que es pot utilitzar per escriure al Raspberry Pi sense necessitat d’un teclat USB extern. En primer lloc, connecteu el teclat USB al Raspberry Pi. A continuació, activeu el Raspberry Pi. Per engegar el Raspberry Pi, premeu el botó del banc de potència i activeu l'interruptor. S'hauria d'aparèixer una pantalla d'inici de NOOBS. Seleccioneu Raspbian a la llista d'opcions que us brinda la pantalla d'inici. Feu clic a la icona Instal·la. Un cop Raspbian s'ha descarregat i ha aparegut la pantalla principal de Raspbian

Per instal·lar el teclat Matchbox, aneu al terminal Raspbian i escriviu aquestes ordres.

sudo apt-get install matchbox-keyboard

sudo reiniciar

Un cop Raspberry Pi s'hagi reiniciat, aneu a Menú> Accessoris i el teclat Matchbox hauria de ser-hi. Desconnecteu el teclat USB del Raspberry Pi i apagueu el Raspberry Pi. Per apagar el Raspberry Pi, aneu a Menú> Apagar> Apagar. Quan el llum verd indicador del Raspberry Pi deixi de parpellejar, podeu activar l’interruptor d’encesa.

Pas 14: fabricació de l'oscil·loscopi

En primer lloc, engegueu el powerbank. Un cop s'hagi arrencat Raspberry Pi, aneu a Menú> Preferències> Afegeix o elimina programari. Escriviu "oscil·loscopi digital" al motor de cerca integrat. Un cop arribin els resultats, seleccioneu el programari anomenat "oscil·loscopi digital" i feu clic al botó d'instal·lació. Un cop la pantalla mostri que s'ha carregat el programari, la finestra es tancarà. Consulteu el menú. Hi hauria d’haver una secció nova, anomenada “Ham Radio”. En aquesta secció hauríeu de trobar el programari de l’oscil·loscopi. Aneu a Menú> Preferències> Configuració del dispositiu d'àudio. Comproveu si podeu configurar la targeta de so USB com a sortida d’àudio. Si no, aneu aquí per veure una pàgina sobre la instal·lació dels controladors necessaris. Connecteu el cable RCA de 3,5 mm al connector del micròfon de la targeta de so. Practicar dos forats de 7/16 polzades a la Masonita a menys de sis polzades de la targeta de so. Premeu els connectors RCA pels forats de la part inferior, fins que el recobriment de plàstic quedi al ras amb la Masonita (foto esquerra).

Pas 15: fabricació de sondes d'oscil·loscopi

Hi ha diversos tipus de sondes oscil·loscòpiques, com ara 1x, 5x i 10x. Cadascun d’aquests tipus de sonda divideix el voltatge pel nombre al començament del seu nom. Per fer una sonda 1x, connecteu un cable a cadascun dels cables d’un connector RCA mascle. Connecteu un clip de cocodril negre al cable que anella a l'anell exterior del connector i un clip de cocodril vermell al cable que va al pin interior del connector RCA. Si voleu, podeu canviar el clip de caimà vermell per una sonda que trieu, com ara un clip de pogo o un minigrabber. Les sondes no 1x són més difícils de fer, ja que necessiten dividir els senyals per un nombre fix, sense crear distorsions. Si voleu fer altres tipus de sondes, aneu aquí per obtenir una guia. Nota: mentre la guia utilitza connectors BNC, aquest projecte utilitza connectors RCA.

Pas 16: muntatge de l'altaveu

Primer, col·loqueu el full de Masonite amb l'electrònica muntada a la meitat de la caixa amb el banc de potència. Col·loqueu l’altaveu al costat d’un dels costats del quadre (foto de l’extrem esquerre). Col·loqueu l’altaveu a sobre de la masonita i traqueu-la al voltant. Utilitzeu el Dremel per retallar la masonita dins de l'àrea marcada. Traieu de la caixa la peça de Masonita amb l'electrònica. Utilitzeu el Dremel per fer una sagnia al lateral de la caixa del cable de càrrega. Col·loqueu el cable a la sagnia i ompliu la resta de la sagnia amb una barreja de serradures de tallar la sagnia i la cola de fusta (foto del mig esquerre). Espereu que s’assequi la cola. Feu una altra sagnia per accedir a l’interruptor d’encesa / apagada de l’altaveu al lateral de la caixa, tenint cura de no entrar a la sagnia del cable d’alimentació (foto central dreta). Connecteu el cable de 3,5 mm inclòs amb l’altaveu a l’altaveu. Connecteu l’altaveu al cable de càrrega muntat a la caixa. Connecteu l’altre extrem del cable de 3,5 mm al divisor d’àudio. Practicar un forat al costat de la caixa amb el mateix diàmetre que l’exterior d’un dels endolls femella de 3,5 mm del separador. Introduïu l'extrem divisor pel forat fins que l'extrem de la caixa quedi al ras (foto de la dreta). Aquesta serà la sortida d'àudio dels auriculars de l'estació de treball.

Pas 17: extensions USB

Connecteu els dos extensors USB restants al concentrador USB. Talla dos forats de 5/8 x 3/8 polzades, separats aproximadament dos centímetres. Col·loqueu els extensors USB a la part inferior del full Masonite de manera que pugueu veure tot el port USB a través del forat (foto principal). Marqueu per on passaran els cargols a través de Masonite per muntar l’extensor USB en aquesta posició. Feu-ho als dos forats. Practicar forats de 1/8 de polzada en totes les posicions marcades. Cargoleu els extensors amb els cargols inclosos.

Pas 18: muntatge del ventilador

Connecteu el ventilador de l’ordinador USB al concentrador USB. Col·loqueu el ventilador en una posició propera al Raspberry Pi i el més a prop possible dels forats de ventilació. Traça la zona circular amb les pales de ventilador exposades a la Masonita. Utilitzeu el Dremel per retallar aquesta àrea (foto principal). Marqueu els forats del cargol per muntar el ventilador. Feu forats a tots els llocs que hàgiu marcat amb una broca de 9/64 polzades. Utilitzeu els cargols de muntatge inclosos per cargolar el ventilador en posició.

Pas 19: instal·lar Arduino IDE

Instal·lar Arduino IDE en un Raspberry Pi és molt senzill. En primer lloc, assegureu-vos que el vostre sistema operatiu Raspbian estigui actualitzat. Podeu fer-ho executant les ordres següents al terminal.

sudo apt-get update

sudo apt-get upgrade

Per instal·lar Arduino IDE, simplement executeu aquesta ordre.

sudo apt-get install arduino

Pas 20: llum indicadora de Raspberry Pi

Si sou molt braços a soldar, podeu eliminar el LED verd del Raspberry Pi i connectar al seu lloc un altre LED muntat al tauler Masonite. No obstant això, al no ser molt bo en soldar, simplement he forat un forat a la Masonita que em permetia veure l'indicador LED existent (foto principal).

Pas 21: Acabar l'electrònica

Si el connector de barril de l'Arduino està connectat a l'Arduino, desconnecteu-lo. Connecteu una bateria de nou volts a cadascun dels clips de bateria de nou volts. Assegureu-vos que el connector del barril estigui endollat a la font d'alimentació de la placa de connexió i que l'interruptor de la font d'alimentació estigui en la posició apagada. Poseu el full de Masonite amb l'electrònica a la seva posició al quadre (foto principal). Per utilitzar el Raspberry Pi, premeu el botó del powerbank i configureu l’interruptor d’encesa per activar-lo. Per apagar-lo, aneu a Menú> Apagar> Apagar. Espereu mentre el LED verd del Raspberry Pi parpelleja ràpidament durant un temps i, a continuació, emet un llarg parpelleig i s'apaga. A continuació, apagueu l’interruptor. Per utilitzar l’oscil·loscopi, activeu el Raspberry Pi i aneu a Menú> Ham Radio> Oscil·loscopi. Per utilitzar l'Arduino, primer connecteu el connector de barril a l'Arduino i, a continuació, connecteu l'Arduino al Raspberry Pi. Podeu programar l’Arduino des de l’IDE Arduino instal·lat al Raspberry Pi. Per utilitzar l’altaveu, utilitzeu el sagnat al lateral de la caixa per encendre l’altaveu abans de reproduir-hi àudio. Com a alternativa, l’estació té funcions Bluetooth i una sortida de 3,5 mm, de manera que no haureu d’utilitzar l’altaveu.

Pas 22: Conclusió i millores

Això és tot el necessari per construir una estació electrònica portàtil que sigui útil per a la majoria de projectes electrònics. També vaig incloure un monitor RCA i els circuits per alimentar el monitor, però com que la majoria de la gent no ho necessitaria, vaig optar per no incloure-ho en aquest instructiu. Malauradament, no he pogut trobar la manera d’encendre l’altaveu automàticament, de manera que heu d’utilitzar el sagnat al lateral de la caixa per activar i desactivar l’altaveu. També hauria de ser possible dissenyar el vostre propi altaveu amplificat per a l'estació. En algun moment, seria bo actualitzar el powerbank a un powerbank de més capacitat, que suportés la càrrega pass-through, però aquest va ser l’únic que vaig poder trobar que tenia un mesurador de càrrega i l’interruptor d’alimentació del mateix costat. També m’agradaria dissenyar el ventilador perquè s’encengui quan un sensor de temperatura detecti una temperatura prou alta com per engegar-lo, en lloc que el ventilador estigui sempre encès. Aquestes són les úniques modificacions realment necessàries o urgents que cal fer. Si algú té alguna altra idea de modificació o millora, mencioneu-ho a la secció de comentaris següent.