Dowiedz się, jak zrobić przenośny monitor zasilany bateryjnie, który może również zasilać Raspberry Pi: 8 kroków (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:29

Czy kiedykolwiek chciałeś kodować Pythona lub mieć wyjście wyświetlacza dla robota Raspberry Pi, w podróży lub potrzebujesz przenośnego dodatkowego wyświetlacza do laptopa lub aparatu?

W tym projekcie będziemy konstruować przenośny monitor zasilany bateryjnie i zasilacz, który może również zasilać Raspberry Pi lub ładować telefon. Do zbudowania naszego projektu użyjemy baterii litowo-jonowej i użyjemy zarówno konwerterów buck i boost DC-DC.

Bądź ostrożny i pamiętaj, że przypomnienia dotyczące bezpieczeństwa są pogrubione

Kieszonkowe dzieci

Będziesz potrzebować:

-A Raspberry pi (dowolna płyta będzie działać, po prostu zwróć uwagę na wymagania dotyczące napięcia i pobór prądu w celu późniejszego odniesienia) oraz niezbędne adaptery i przewody zasilające:

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

-monitor LCD o napięciu 12 V (użyłem 7-calowego ekranu);

www.amazon.com/Loncevon-Przenośny-Komputer-…

-A DC TO DC buck konwerter z wyjściem USB:

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

-Przetwornik doładowania DC na DC:

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

-Single-core mała i średnia elektronika Drut, który może obsłużyć co najmniej maksymalnie 10 amperów

-kable rozruchowe

-Przewód zasilający USB

-Kabel HDMI

-Odpowiednia szpilka do lufy do wyświetlania:

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

-(Opcjonalnie) drukarka 3d do drukowania części montażowych i obudowy baterii w razie potrzeby;

- Uchwyt baterii:

www.amazon.com/Plastikowe-Battery-Battery-C…

-Odpowiedni przełącznik

www.amazon.com/Aoyoho-Wątek-Zatrzask-Dołek…

-18650 Ogniwa baterii w równych ilościach (Zachowaj szczególną ostrożność przy zakupie ogniw litowo-jonowych od dostawców, od których nie jesteś zaznajomiony)

Krok 1: Zrozumienie podstaw

Oto krótki przegląd teorii i zasad projektu, ponieważ ważne jest, aby zrozumieć podstawowe zasady elektroniczne stojące za tym projektem.

Najpierw oceńmy podstawowe komponenty, które wybraliśmy. Do tego projektu wybraliśmy 12-woltowy monitor, a raspberry pi działa pod napięciem 5 woltów i wymaga do 3 amperów do utrzymania mocy w zależności od użytej płyty raspberry pi.

Następnie omówmy nasze źródło zasilania. Do zasilania tego projektu wykorzystywane są ogniwa litowo-jonowe (średnio o pojemności 3,5 V), w konfiguracji 2S (ogniwa są uporządkowane w grupach ogniw zawierających dwa ogniwa połączone szeregowo, z których każda jest okablowana równolegle do siebie). Jako taka bateria może wyprowadzać średnie napięcie 7 woltów, a jej prąd wyjściowy i pojemność są określane przez liczbę używanych grup ogniw.

Przejdźmy teraz do naszego systemu regulacji mocy. Ze względu na to, że moc wyjściowa baterii nie jest początkowo zadowalająca, aby samodzielnie zasilić projekt, konwertery DC na DC Voltage są wymagane do konwersji napięcia wyjściowego naszej baterii do wymaganego napięcia każdego urządzenia (co prowadzi do zmiany baterii również maksymalny prąd obciążenia wyjściowego), poprzez podniesienie lub obniżenie napięcia (a zatem odpowiednio obniżenie i podniesienie prądu). Ponieważ raspberry pi wymaga większego prądu obciążenia niż wyświetlacz, napięcie będzie musiało zostać zredukowane, aby spełnić wymagane minimalne napięcie i prąd obciążenia raspberry pi

W związku z tym nasza konfiguracja baterii 2S jest idealna do danego zadania (ponieważ moc wyjściowa wynosi około 7 V), ponieważ jest wystarczająco zbliżona do napięcia znamionowego Raspberry Pi, aby zapewnić również duży prąd obciążenia i wystarczająco zbliżona do napięcia znamionowego ekran w taki sposób, że po zwiększeniu napięcia będzie wystarczający prąd, aby nadal obsługiwać ekran.

Konwertery DC na DC używane w projekcie to: 1) konwerter podwyższający napięcie, który zwiększy nasze 7-woltowe wejście do stałego 12-woltowego wyjścia do użytku przez nasz monitor i 2) konwerter buck, to zmniejszy się nasze 7-woltowe wejście do stabilnego 5-woltowego wyjścia z wystarczającym zapasem prądu dla najbardziej intensywnej pracy.

Ten projekt można również wykonać na różne sposoby, na przykład w taki sposób, że tylko wyświetlacz będzie zasilany bateryjnie, w takim przypadku wystarczy postępować zgodnie z instrukcjami i zignorować kroki dotyczące konfiguracji maliny Liczba Pi.

Ponadto ten projekt może być używany do zasilania telefonu lub dowolnego innego urządzenia zasilanego przez USB zamiast tablicy raspberry pi, jeśli zlekceważysz wszystkie części każdego kroku dotyczącego monitora lub jakichkolwiek jego odmian, stąd znajomość podstaw nauczanych tutaj jest kluczowe dla wszelkich dalszych ulepszeń lub modyfikacji.

Krok 2: Rozpoczęcie budowy i drukowanie części

Teraz, gdy rozumiesz już podstawowe operacje elektroniczne tego projektu, możemy rozpocząć naszą budowę.

Ten projekt jest w większości elektroniczny, ale jeśli chcesz wszystko w zgrabnym opakowaniu lub nie masz pewnych części. Możesz je najpierw wydrukować w 3D, aby później skupić się na elektronice.

Jeśli użyłeś zalecanego monitora, możesz użyć tego pliku do uprzęży (zawarte w kroku).

Jeśli potrzebujesz uchwytu na baterie, możesz sprawdzić: https://www.thingiverse.com/thing:1823552. Możesz postępować zgodnie z instrukcjami twórcy lub możesz wywiercić własne otwory i użyć śrub, śrub i podkładek od m2 do m4, aby zacisnąć ogniwa i przewody. Pamiętaj, aby dokładnie sprawdzić połączenia i zaizolować wszystkie otwarte połączenia i śruby przewodzące przed kontynuowaniem.

Krok 3: okablowanie baterii

Zanim zaczniesz, upewnij się, że masz wszystkie wymagane komponenty i pamiętaj, aby sprawdzić, czy Twoje ogniwa 18650 mają podobne napięcie i pojemność

Najpierw zgrupuj baterie litowo-jonowe 18650 parami i połącz każdą parę szeregowo, tworząc grupę ogniw.

Następnie weź każdą grupę ogniw i połącz je równolegle do siebie, pamiętając, aby podłączyć przełącznik do jednego z równoległych złączy (najlepiej pierwszego lub ostatniego lub na wyjściu akumulatora).

Widać to na powyższym schemacie elektrycznym.

Pamiętaj, aby ponownie sprawdzić połączenia i zaizolować wszystkie otwarte połączenia i śruby przewodzące przed kontynuowaniem

Krok 4: Podłączanie regulatorów napięcia

Następnie podłączymy nasze regulatory napięcia DC do DC do naszej baterii.

Po pierwsze, upewnij się, że przełącznik umieszczony na akumulatorze, jak pokazano powyżej, jest wyłączony przed podłączeniem, aby zapobiec uszkodzeniu komponentów podczas kalibracji.

Następnie połącz dodatnie zaciski akumulatora z dodatnimi równolegle konwerterami buck i boost.

Następnie podłącz ujemny zacisk akumulatora równolegle do obu konwerterów buck i boost.

Pokazano to powyżej.

Następnie włącz przełącznik i za pomocą śrubokręta wyreguluj wyjścia konwerterów boost i buck, przekręcając potencjometry na płytkach

Przetwornica doładowania będzie zasilać wyświetlacz 12 V, a wyjście musi być skalibrowane, aby mieć wyjście 12 V

Konwerter Buck będzie zasilał Raspberry Pi. Jak wspomniano wcześniej, każda płyta ma inne wymagania bieżące. Ustaw konwerter buck na 5 woltów i ustaw go na tryb USB (można to zrobić za pomocą dokumentacji dołączonej do opakowania komponentu) i ustaw Current Regulations na 1 amp i skalibruj w oparciu o płytkę, gdy zostanie później podłączony.

Krok 5: Połącz ekran i Raspberry Pi

Po kalibracji regulatorów napięcia możemy podłączyć nasze urządzenia

W pierwszej kolejności możemy podłączyć nasz pin beczkowy do wyjścia konwertera doładowania w odpowiedniej polaryzacji, a następnie podłączyć go do ekranu.

Następnie podłącz USB do Raspberry Pi, a następnie podłącz HDMI z Raspberry Pi do ekranu.

Teraz użyj śrubokręta i dostosuj prąd cap konwertera buck do wartości, przy której płyta raspberry pi włącza się i uruchamia (może wynosić od 1 do 4 amperów w zależności od użytej płyty).

Telefon komórkowy może być tutaj używany, jeśli ma być ładowany telefon komórkowy, zamiast zasilać Raspberry Pi. Wystarczy upewnić się, że natężenie prądu, przy którym ograniczasz potencjometr, jest ustawione zgodnie ze specyfikacją twojego urządzenia.

Krok 6: Podsumowanie

Teraz elektronika jest gotowa i teraz możesz związać wszystkie kable i nadszedł czas, aby podłączyć wiązkę LCD

Możesz dopasować konwerter doładowania i akumulator do swoich potrzeb za pomocą gorącego kleju lub śrub, a jeśli używasz dołączonej uprzęży z nadrukiem:

1) Zabezpiecz wszystkie elementy za pomocą dwustronnej taśmy, wiercąc otwory w wydrukowanym modelu 3D, aby dopasować je do swoich elementów i mocując za pomocą śrub lub opasek skrętnych, do modelu 3d

2) Zdejmij podstawkę z dolnej części monitora, aby odsłonić gniazdo, w które zostanie włożony model

3) Wsuń zaczep wydrukowanego uchwytu do szczeliny z tyłu monitora od dołu, aż uchwyt zostanie zabezpieczony.

4) Wkręć z powrotem stojak, aby zablokować uchwyt na miejscu i zabezpieczyć komponenty.

Krok 7: Wniosek

Teraz masz zasilane bateryjnie Raspberry Pi i wyświetlacz, aby przejść dalej, możesz dodać klawiaturę bezprzewodową, a następnie kamerę. Również dzięki temu projektowi pogłębiłeś swoją wiedzę na temat elektroniki i tego, jak podstawowe przedmioty, których używasz w codziennym życiu, takie jak baterie i smartfony, działają i są zasilane.

Krok 8: Przyszłe kroki

Ten projekt można w przyszłości ulepszyć, dodając obudowę z nadrukiem 3D, w której można przechowywać wszystkie istniejące komponenty i chronić je przed środowiskiem zewnętrznym.

Ponadto można dodać zintegrowany obwód ładowania baterii, aby ładować urządzenie bez wyjmowania baterii, a także można dodać więcej ogniw, aby wydłużyć żywotność baterii.

Możesz dostosować ten projekt do banku baterii lub tylko wyświetlacza zasilanego bateryjnie, a w przyszłości możesz również zwiększyć pojemność baterii i maksymalny prąd obciążenia, łącząc więcej grup ogniw 2S 18650 w podobnej konfiguracji równolegle z obecnymi ogniwami.

Ten projekt można dalej rozszerzyć do matrycy wyświetlaczy i raspberry pi poprzez rozszerzenie grup ogniw baterii i powtarzanie każdego kroku w ramach tego projektu. Ten projekt może zatem służyć jako szkielet, na którym można rozbudować zasilaną bateryjnie macierz wyświetlaczy i Raspberry pi