Laptop Raspberry Pi e Arduino: 11 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:04

Dal giorno in cui ho sentito parlare e ho avuto modo di giocare con il Raspberry Pi alcuni anni fa, ho voluto realizzare un laptop alimentato da Raspberry Pi e ora con il rilascio del Raspberry Pi tre ho deciso di vedere finalmente attraverso. Ora questa non è la prima volta che tento di creare un laptop completamente funzionante utilizzando un Raspberry Pi, ogni altra volta che ho provato il progetto è stato pieno di errori con qualsiasi cosa, dai cavi a nastro rotti alla comprensione del meccanismo della cerniera, tuttavia ho potuto imparare da questi fallimenti e spero di mostrarti come evitarli quando ne fai da te. Quindi iniziamo!

Passaggio 1: cosa vogliamo che faccia?

Prima di poter iniziare a scegliere e acquistare le parti che utilizzeremo, dobbiamo capire tutto ciò che vogliamo che il nostro laptop sia in grado di fare, ad esempio voglio che il mio laptop abbia:

• mouse integrato (trackpad)
• lunga durata della batteria
• almeno 2 porte USB
• tastiera completa
• lettore di batterie integrato alimentato da Arduino
• Arduino integrato con intestazioni per collegare i componenti in
• piccolo fattore di forma

Poiché utilizziamo il Pi 3, non dobbiamo preoccuparci di acquistare un dongle Wifi o Bluetooth perché ha tutto integrato. Ora questo elenco non è affatto esclusivo, ci sono molte altre cose che possono essere aggiunte per renderlo un laptop migliore, tuttavia penso che le funzionalità che aggiungo gli daranno una fantastica usabilità come il lettore di batteria alimentato Arduino integrato che sarà un piccolo Schermo OLED accanto alla schermata principale che mostrerà in modo permanente la percentuale e la tensione della batteria, un'altra caratteristica che mi piace molto è l'Arduino integrato con intestazioni, questo è fondamentalmente un Arduino con intestazioni maschili saldate, ci sono piccoli fori tagliati nel caso che consentire all'utente di accedere ai pin maschi e collegare i componenti, quindi tutto questo è davvero solo un Arduino integrato nel laptop, quindi abbiamo sempre un Arduino a portata di mano.

Passaggio 2: parti

Per questo progetto avremo bisogno di molte parti, avremo bisogno di:

• x1 Raspberry Pi 3 (qui)
• x2 Arduino Micro (qui)
• x1 Schermo Raspberry PI da sette pollici (qui)
• Batterie al litio 18650 x3 (qui)
• x1 Circuito Powerbank (qui)
• Hub USB x1 (qui)
• x1 Mini tastiera USB (qui)
• x1 USB maschio (qui)
• x1 SPI OLED (qui)
• Cartone rinforzato

Avremo anche bisogno del trackpad che abbiamo realizzato in un progetto precedente, puoi trovare il tutorial completo qui. Ancora una volta questo non è affatto un elenco esclusivo, la cosa bella di queste parti è che la maggior parte non dipende l'una dall'altra, quindi puoi scambiare le parti per quello che vuoi. Abbiamo molte parti da configurare, quindi per rendere più facile le installeremo individualmente e poi alla fine potremo metterle tutte insieme.

Passaggio 3: configurazione del Pi e dello schermo

Iniziamo con il nostro PI e lo schermo, il nostro schermo non si collega al nostro Pi tramite la porta HDMI ma piuttosto tramite un cavo a nastro a 50 pin che si collega al Pis GPIO, tuttavia se lo si collega e si avvia il Pi non funzionerà. Per funzionare, dobbiamo modificare alcune righe di codice nel file di avvio per il Pi.

Iniziamo scaricando una nuova immagine Raspbian qui, quindi la scriviamo sulla nostra scheda SD usando 7Zip (o qualsiasi altro software funzioni per te). Ora, una volta scritto, dobbiamo aprire un file sulla scheda SD chiamato config.txt e aggiungere del codice. Ciò che fa questo codice è dire al Pi di inviare i dati dello schermo attraverso le intestazioni GPIO anziché la porta HDMI (HDMI è l'impostazione predefinita) all'avvio. Inserire il codice è davvero facile. Apri il config.txt con un programma di blocco note, per Windows sto usando notepad ++ e copia questo codice nel file config.txt ora salva e chiudi e dovrebbe funzionare una volta che la scheda SD è stata ricollegata al Pi. Se sembra troppo luminoso o troppo fioco, gira il piccolo petentiomotore sul circuito dello schermo finché non sembra giusto.

Il nostro Pi ha anche bisogno di modifiche fisiche per adattarsi correttamente al nostro case, dovremo dissaldare una delle due porte USB, questo viene fatto mettendo una quantità abbastanza grande di saldatura sui pin del connettore USB e facendola oscillare lentamente indietro e avanti finché non diventa libero. Lo facciamo perché dobbiamo saldare un hub USB al Pi per collegare tutti i nostri dispositivi di input.

Il codice:

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

Passaggio 4: configurazione della batteria

La nostra batteria utilizza 3 batterie 18650 che hanno una capacità di 2400 mAh ciascuna, in parallelo le 3 celle hanno una capacità totale di 7200 mAh, il nostro pi con tutto collegato assorbe circa 1 Amp, il che significa che le nostre 3 celle possono alimentare il pi per circa 4,5 - 5 ore ma questo può essere aumentato aggiungendo più batterie se lo desideri. Per costruirlo dobbiamo caricare tutte e 3 le celle fino a 4,2 volt singolarmente poiché collegare le celle al litio è molto pericoloso se hanno diversi stati di carica (diverse tensioni) per evitare ciò è più semplice assicurarsi che siano tutte completamente cariche prima di collegarle loro.

Ora vogliamo collegare queste celle in parallelo per fare questo colleghiamo tutti i terminali positivi insieme e quindi colleghiamo tutti i terminali negativi insieme, usa un filo spesso poiché potrebbe passare molta corrente tra queste batterie che riscalderebbe un filo più sottile. ora collega i terminali negativo e postie delle batterie rispettivamente ai terminali di ingresso negativo e positivo del circuito della banca di alimentazione e questo è tutto per la batteria!

Invece di usare un circuito power bank come quello che ho usato qui, potresti usare un caricabatterie al litio per caricare le celle a 4,2 volt e aumentare il convertitore per aumentare i 4,2 volt a 5 volt, ma questo alla fine farà esattamente la stessa cosa del power bank circuito e occuperebbe più spazio.

Passaggio 5: impostazione del display della batteria

Ora per impostare il display della batteria, questo passaggio non è assolutamente necessario in quanto è possibile leggere la tensione della batteria tramite il Pis GPIO e visualizzare il livello della batteria tramite il software, tuttavia, ho voluto aggiungere questo perché penso che lo schermo OLED dia il tutto laptop un look fai-da-te davvero fantastico. Per farlo abbiamo bisogno di saldare il nostro schermo OLED al nostro Arduino, l'OLED che sto usando non è una versione SPI, quindi devo saldare 7 pin ad Arduino.

Il pinout è il seguente:

• OLED-------------------Arduino
• Resto - Pin 7
• CC - Pin 12
• CS - Pin 9
• DIN - Perno 11
• CLK - Pin 13
• VCC - 5 Volt
• Terra - Terra

Prima di poter caricare il nostro codice dobbiamo creare le nostre sonde di tensione che collegheranno l'Arduino alla batteria e gli consentiranno di leggere la tensione delle batterie che abbiamo bisogno di saldare 2 resistori da 10 ohm in una configurazione a partitore di tensione (vedi foto) all'A0 e Pin di massa sull'Arduino che possono quindi essere collegati alla batteria, A0 va a positivo e Ground va a Ground. Abbiamo anche bisogno di una fonte di alimentazione per il nostro schermo, quindi dobbiamo saldare un altro filo a terra e uno a VIN sull'Arduino che collegheremo in seguito al circuito della banca di alimentazione per l'alimentazione.

Infine, possiamo caricare il nostro codice che si trova di seguito.

Passaggio 6: configurazione del resto delle parti

Quindi abbiamo impostato tutte le parti principali e ora tutto ciò di cui abbiamo bisogno per impostare le parti più piccole e più facili. Partendo dalla tastiera, dobbiamo rimuoverla dall'involucro in cui è arrivata (è destinata all'uso con un tablet da 7 pollici) tutto ciò che dobbiamo fare è tagliare la finta pelle attorno alla tastiera ed estrarla e il suo circuito, è quello facile vedrai che ci sono 4 fili che salderemo al nostro hub USB in seguito.

Anche il trackpad necessita di una configurazione minima poiché tutto ciò che dobbiamo fare è prendere questo che abbiamo realizzato in un progetto precedente e procurarci un cavo micro USB per collegarlo al nostro hub USB, puoi vedere come è stato realizzato qui.

Infine il nostro Arduino interno dovrà avere intestazioni saldate su tutti i suoi pin, è più semplice farlo mettendo questi pin e Arduino su una breadboard e poi saldandoli in posizione in quanto ciò li manterrà dritti, quindi otteniamo solo un altro micro Cavo USB per collegare Arduino all'hub USB. Ora è tutto pronto per poter iniziare a mettere insieme le cose!

Passaggio 7: il circuito (collegare tutto)

A questo punto abbiamo messo insieme singolarmente tutte le parti, ora dobbiamo collegarle tra loro per realizzare gli interni del nostro laptop.

Iniziamo collegando l'hub USB a una delle due USB che abbiamo dissaldato in precedenza, la seconda USB viene poi saldata ad una porta USB femmina che si trova dall'altra parte del laptop tramite dei fili lunghi, ora saldare il track-pad, Tastiera e Arduino interno all'hub USB. Quindi saldiamo l'uscita a 5 volt del nostro circuito power bank all'ingresso a 5 volt sul Raspberry Pi utilizzando un cavo micro USB o anche il pad di saldatura dedicato da 5 volt e terra che si trova sotto il Pi.

Questo è tutto per la base ora possiamo spostarci sulla metà dello schermo ci sono solo 2 parti nel nostro schermo, lo schermo principale e il display della batteria, tutto ciò che dobbiamo fare è collegare il cavo a nastro a 50 pin allo schermo principale e al 50 connettore pin sul lampone pi. Successivamente dobbiamo eseguire 3 cavi lunghi dal display della batteria Arduino, questi sono i cavi di lettura e alimentazione della batteria di cui abbiamo parlato prima, il cavo collegato al pin A0 viene collegato al collegamento positivo sulla batteria, il pin VIN viene collegato a 5 volt in uscita sul circuito della banca di alimentazione e la massa va a massa.

Ovviamente ad un certo punto potremmo voler disattivare questo, quindi aggiungeremo un interruttore tra la connessione di terra dal power bank al Raspberry Pi che ci consente di interrompere completamente l'alimentazione al sistema. Devo notare che solo tagliare l'alimentazione al raspberry pi è dannoso per questo, quindi preformare uno spegnimento del software prima di tagliare l'alimentazione è l'ideale, questo può essere fatto semplicemente facendo clic su Spegni nelle opzioni raspberry pi.

Passaggio 8: il caso

Ora sfortunatamente non ho una stampante 3D ma possiamo realizzare una custodia molto robusta e dall'aspetto gradevole (secondo me) da plastica e cartone malleabile. L'idea alla base di questo è che le pareti della custodia saranno realizzate in cartone con la plastica malleabile utilizzata all'interno della custodia per tenere tutto insieme e renderlo più robusto. la chiave per farlo è misurare le dimensioni del cartone necessarie e ritagliarlo, il cartone viene poi incollato insieme con la super colla, usando la colla a caldo a questo punto spesso lascia delle linee visibili che sembrano molto brutte, la cosa migliore da fare è mettere insieme i pezzi usando la super colla e rinforzarli con la colla a caldo all'interno seguito da uno strato di plastica malleabile. Ho lasciato le dimensioni per il mio caso qui se scegli di seguire questa strada, tuttavia se hai una stampante 3D penso che siano le opzioni più ordinate (fammi vedere come va nei commenti!).

Passaggio 9: cerniera dello schermo

Stranamente ho trovato questa parte del progetto la più difficile anche se sembra una parte così facile. Quello che dobbiamo fare è ottenere una cerniera molto rigida, so che è più facile a dirsi che a farsi, ma un buon punto di partenza per iniziare a cercare è in vecchi laptop o schermi, puoi trovarli per quasi niente nelle strutture ewaiste. una volta che hai la cerniera, fai una tacca nella parte inferiore dello schermo e nella parte superiore della base e riempi queste tacche con la plastica malleabile di cui ho parlato prima. Ora, mentre è ancora caldo e malleabile, inizia a spingere la cerniera e fissala in posizione, perché questa roba si asciuga così forte che non ci saranno problemi con la cerniera che si allenta. Se si commette un errore, è possibile utilizzare un asciugacapelli per fondere nuovamente il protoplatico e quindi rimodellare o rimuovere.

Passaggio 10: cose a cui prestare attenzione/migliorare

Durante la realizzazione di questo progetto mi sono imbattuto in alcuni problemi che mi hanno rallentato o che avrebbero potuto costarmi un sacco di soldi, il primo e più fastidioso è stato il cavo a nastro. I cavi a nastro non sono progettati per essere collegati e scollegati molte volte e sfortunatamente questo è qualcosa che faccio molto durante i test che in realtà ha rotto il mio dall'usura (ne ho ordinato uno nuovo), quindi assicurati di stare molto attento con esso. Un'altra cosa che mi ha infastidito durante il test di questo laptop è stata che ho continuato a caricare il codice sull'Arduino interno sbagliato! nella base abbiamo 2 Arduino collegati al raspberry pi il primo è quello che controlla il trackpad e il secondo è l'Arduino che abbiamo installato per usarlo come Arduino interno, il fastidio sorge quando carico accidentalmente il mio schizzo sul track-pad Arduino piuttosto che l'Arduino su cui volevo caricarlo, questo ovviamente crea problemi con il nostro trackpad rendendolo inutilizzabile fino a quando non carichiamo di nuovo il suo codice, quindi assicurati di sapere quale Arduino è nell'IDE di Arduino.

Detto questo, devo dire che questo non è un progetto molto impegnativo in quanto era richiesto un codice minimo e le persone della fondazione Raspberry Pi hanno reso il processo di configurazione e funzionamento del Pi davvero semplice.

Passaggio 11: finale

A questo punto il laptop è perfettamente funzionante, sto usando il mio quasi tutti i giorni per prendere appunti, funziona benissimo per questo dato che il sistema operativo Raspbian viene fornito con libraoffice, quindi usarlo come laptop da scuola o da lavoro è davvero una buona idea. Si collega anche alle reti WiFi e Bluetooth in modo molto semplice, rendendo la visione di YouTube e altre pagine Web davvero semplice e per renderlo ancora migliore ci sono moltissimi giochi che funzioneranno sul raspberry pi con qualsiasi cosa, da Minecraft ai vecchi giochi NES classici, molto divertenti con una lunga durata della batteria. Nel complesso questo è un progetto davvero divertente e consiglio vivamente di provarlo.

Se avete domande, commentate o inviatemi un messaggio e farò del mio meglio per rispondervi.

Secondo classificato al concorso Raspberry Pi 2017