FeatherQuill - 34+ ore de scriere fără distragere: 8 pași (cu imagini)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:41

De CameronCoward Site-ul meu personal Urmăriți mai multe de la autor:

Despre: Scriitor pentru Hackster.io, Hackaday.com și altele. Autor al Ghidurilor Idiot: Imprimare 3D și Ghid pentru începători pentru modelare 3D: Ghid pentru Autodesk Fusion 360. Mai multe despre CameronCoward »Proiecte Fusion 360»

Scriu pentru a-mi câștiga existența și îmi petrec cea mai mare parte a zilei de lucru așezat în fața computerului de birou în timp ce scot articole. Am construit FeatherQuill pentru că îmi doream o experiență de tastare satisfăcătoare chiar și atunci când sunt afară. Acesta este un procesor de text dedicat, fără distrageri, în stilul unui laptop. Caracteristicile sale cele mai importante sunt o durată de viață extrem de lungă a bateriei (peste 34 de ore de tastare), o tastatură mecanică și un timp de pornire rapid

FeatherQuill este construit în jurul unui Raspberry Pi Zero W, care a fost ales pentru consumul redus de energie. Aceasta funcționează DietPi pentru a menține sistemul de operare cât mai ușor posibil. Când este activat, acesta va încărca automat un procesor de text simplu bazat pe terminal, numit WordGrinder. Timpul necesar pentru a trece de la pornire la tastare este de aproximativ 20-25 de secunde.

Acumulatorul este format din opt baterii litiu-ion 18650, fiecare dintre acestea având o capacitate de 3100mAh. Capacitatea totală este suficientă pentru a dura peste 34 de ore în timp ce tastați. Un comutator hardware dedicat vă permite să opriți ecranul LCD pentru un mod „de așteptare”. În modul de așteptare, Raspberry Pi va continua să funcționeze normal, iar bateria poate dura mai mult de 83 de ore.

Provizii:

• Raspberry Pi Zero W
• 18650 baterii (x8)
• Placă de încărcare LiPo
• LCD cu ecran tactil de 5"
• Tastatură mecanică 60%
• Magneți mici
• Adaptor Micro USB
• Benzi de nichel
• Extensie USB C
• Inserturi de seturi de căldură de 3 mm
• Șuruburi M3
• 608 Rulmenți pentru skateboard
• Comutatoare
• Cabluri USB scurte și cablu HDMI

Consumabile suplimentare de care ați putea avea nevoie:

• Cleme
• Lipici Gorilla
• Filament pentru imprimantă 3D
• Solder Flux
• Sârmă

Instrumente:

• Imprimantă 3D (am folosit un BIBO)
• Fier de lipit (Acesta este al meu)
• Hot Glue Gun (Ca asta)
• Șurubelniți
• Chei hexagonale / hexagonale
• Dosare
• Dremel (Nu este necesar, dar ajută la tăierea / curățarea după cum este necesar)

Pasul 1: Consumul de energie și durata de viață a bateriei

Pentru acest proiect, durata de viață a bateriei a fost cel mai important factor pentru mine. Scopul meu a fost să pot lua FeatherQuill cu mine într-o călătorie de weekend și să am suficientă viață pentru a scrie pentru câteva zile întregi, fără a fi nevoie să-l reîncărc. Cred că am realizat asta. Mai jos sunt diferitele măsurători pe care le-am luat și concluziile la care am ajuns cu privire la durata de viață a bateriei. Rețineți că 18650 de celule ale bateriei au diverse capacități, iar modelele pe care le-am folosit pentru acest proiect sunt de 3100mAh fiecare.

Măsurători:

Numai LCD: 1,7W (5V 340mA)

Numai LCD (iluminare din spate dezactivată): 1,2W (5V 240mA)

Totul aprins (fără LED-uri de la tastatură): 2,7W (5V 540mA)

Tastatură deconectată: 2,3W (5V 460mA)

Hub USB deconectat: 2,3W (5V 460mA)

Numai Raspi: 0,6W (5V 120mA)

Tastatură Raspi +: 1.35W sau 1.05W? (5V 270mA - 210mA, medie: 240mA)

Tot ce este conectat (iluminare de fundal oprită): 2,2 W (5V 440mA)

Concluzii:

Raspi: 120mA

Tastatură: LCD de 80 mA

(minus iluminare din spate): 240mA

Lumina de fundal LCD: 100mA

LCD total: 340mA

Hub USB: Nu s-a folosit energie

Utilizare normală: 5V 540mA Standby

(Lumina de fundal oprită): 5V 440mA

Mod de așteptare (LCD dezactivat complet): Citiri neconcordante, dar 5V ~ 220mA

Durata de viață a bateriei cu baterie de celule 8 x 18650 3.7V 3100mAh (total: 24, 800mAh):

Utilizare normală: 34 ore de așteptare

(Lumina de fundal oprită): 41,5 ore

Standby (LCD Off Off): 83,5 ore

Informații suplimentare și explicații:

Măsurătorile au fost luate folosind un monitor de energie ieftin și probabil că nu sunt complet exacte sau precise. Dar citirile sunt suficient de consistente încât să putem presupune că sunt „suficient de apropiate” pentru scopurile noastre.

Totul rulează la 5V (nominal). Puterea pentru testare provenea de la o sursă de alimentare cu verucă de perete USB standard. Puterea pentru construcția reală va proveni dintr-un pachet de baterii 18650 LiPo printr-o placă de încărcare / amplificare LiPo.

Aceste măsurători au fost luate în timp ce rulați DietPi (nu sistemul de operare Raspberry Pi), atât WiFi, cât și Bluetooth dezactivate. Utilitățile / serviciile Bluetooth au fost eliminate complet.

Setarea procesorului „Economisire energie” DietPi nu pare să aibă niciun efect.

Procesul de pornire consumă mai multă energie, deoarece turbo-ul CPU este pornit. Crește cu aproximativ 40mA în timpul pornirii.

Timpul de pornire, de la putere la WordGrinder, este de aproximativ 20 de secunde.

WordGrinder în sine nu pare să consume nicio putere suplimentară.

Consumul de energie LCD este surprinzător. De obicei, iluminarea din spate este responsabilă pentru cea mai mare parte a consumului de energie. În acest caz, însă, iluminarea din spate este responsabilă pentru mai puțin de 1/3 din consumul de energie. Pentru a prelungi durata de viață a bateriei „în regim de așteptare”, va fi necesar un comutator pentru a deconecta alimentarea completă a ecranului LCD.

Tastatura atrage, de asemenea, mai multă putere decât se anticipase. Chiar și cu Bluetooth deconectat cu hard-switch-ul încorporat, bateria deconectată (pentru a evita utilizarea alimentării pentru încărcare) și LED-urile oprite, consumă în continuare 80mA. LED-urile tastaturii au un efect grav asupra consumului de energie. Toate LED-urile aprinse la luminozitate maximă măresc consumul de energie cu 130mA (pentru un total de 210mA). Toate LED-urile aprinse la luminozitate minimă măresc consumul de energie cu 40mA. Efectele LED mai conservatoare, cu o luminozitate minimă, pot consuma de la aproape nimic până la aproximativ 20mA. Aceștia sunt o alegere bună dacă se doresc efecte, deoarece scad durata de viață a bateriei „Utilizare normală” cu aproximativ 1,5 ore.

Placa de baterii LiPo probabil va consuma puțină energie în sine și nu va avea o eficiență perfectă, astfel încât durata de viață a bateriei în „lumea reală” ar putea fi mai mică decât numerele teoretice enumerate mai sus.

Pasul 2: Proiectare CAD

Pentru a mă asigura că tastarea era confortabilă, aveam nevoie de o tastatură mecanică. Acest model este de 60%, deci omite tastatura numerică și dublează mai multe taste cu straturi. Porțiunea principală a tastaturii are aceeași dimensiune și aspect ca o tastatură tipică. A fost ales un mic LCD pentru a menține consumul de energie scăzut.

Am început prin schițarea unui design de bază și apoi am trecut la modelarea CAD în Autodesk Fusion 360. A trebuit să trec prin mai multe revizuiri pentru a face carcasa cât mai compactă posibil, asigurând totodată potrivirea. Au fost făcute o serie de modificări pe tot parcursul procesului. Unele dintre acestea nu sunt reflectate în fotografii, deoarece am făcut modificări după imprimare, dar sunt prezente în fișierele STL

Imprimanta mea 3D are o dimensiune medie, astfel încât fiecare parte a trebuit să fie împărțită în două bucăți, astfel încât să se potrivească pe pat. Jumătățile sunt alăturate de inserții termice M3 și șuruburi M3, cu adeziv Gorilla în cusătură pentru a crește rezistența.

Numai tastatura și bateriile sunt găzduite în jumătatea inferioară a carcasei. Toate celelalte componente se află în partea superioară / capac.

Carcasa este proiectată astfel încât tastatura să fie în unghi atunci când capacul este deschis, pentru a spori confortul tastării. Magneții mici sunt folosiți pentru a menține capacul închis. Acestea nu sunt la fel de puternice pe cât aș vrea și probabil că voi proiecta un fel de zăvor în viitor.

Pasul 3: Imprimarea 3D a carcasei

Inițial, nu intenționam să merg cu această schemă de culori pentru bumbac, dar am rămas fără filament și așa am ajuns. Puteți imprima piesele în orice culoare și material doriți. Am folosit PLA, dar aș recomanda utilizarea PETG dacă este posibil. PETG este mai puternic și nu este la fel de predispus la deformare la căldură.

Va trebui să utilizați suporturi pentru toate piesele. De asemenea, recomand cu tărie utilizarea setărilor „Fuzzy” ale Cura la o valoare mică (Grosime: 0,1, Densitate: 10). Acest lucru va oferi suprafețelor pieselor un finisaj frumos texturat, care este excelent pentru a ascunde liniile de strat.

După ce ați tipărit piesele, va trebui să utilizați un fier de lipit pentru a vă încinge inserțiile de căldură. Apoi le puteți împinge în găurile mai mari. Vor topi plasticul pe măsură ce intră, apoi vor fi ținute ferm după ce plasticul se răcește.

Cele două părți de jos vor trebui mai întâi lipite împreună. Udați o jumătate din cusătură cu apă și apoi adăugați un strat subțire de adeziv Gorilla în cealaltă jumătate a cusăturii. Apoi înșurubați strâns cele două șuruburi M3. Folosiți cleme pentru a ține cele două părți împreună și ștergeți excesul de adeziv. Lăsați clemele în poziție timp de 24 de ore pentru a vă asigura că adezivul este complet vindecat. Apoi introduceți rulmenții în găuri.

Veți repeta acest proces cu piesele superioare, dar trebuie să le introduceți în rulmenți înainte de a lipi / înșuruba piesele împreună. Nu veți putea dezasambla cele două părți după ce acestea sunt puse împreună.

Pasul 4: Modificarea ecranului LCD și a tastaturii

Acest LCD este conceput pentru a fi un ecran tactil (funcționalitate pe care nu o folosim) și are un antet pin feminin pe spate pentru a se conecta la pinii GPIO ai Raspberry Pi. Acest antet crește dramatic grosimea panoului LCD, deci trebuie să funcționeze. Nu am putut obține accesul pentru a-l desolda în siguranță, așa că l-am tăiat imediat cu un Dremel. Evident, acest lucru anulează garanția LCD …

Tastatura are o problemă similară, datorită unui comutator pentru cipul Bluetooth. Nu folosim Bluetooth și crește dramatic consumul de energie. După ce scoateți tastatura din carcasă (șuruburile sunt ascunse sub chei), puteți utiliza aer fierbinte sau un fier de lipit pentru a desprinde pur și simplu acel comutator.

Pasul 5: Configurarea DietPi și WordGrinder

În loc să folosesc sistemul de operare Raspberry Pi, am ales să folosesc DietPi. Este mai ușor și cizme mai rapide. De asemenea, oferă câteva opțiuni de personalizare care pot ajuta la reducerea consumului de energie (cum ar fi oprirea ușoară a adaptorului wireless). Dacă preferați, puteți utiliza sistemul de operare Raspberry Pi - chiar și versiunea completă pentru desktop, dacă doriți.

Instrucțiuni detaliate de instalare pentru DietPi sunt disponibile aici:

Apoi puteți instala WordGrinder:

sudo apt-get install wordgrinder

Dacă doriți să lanseze automat WordGrinder, pur și simplu adăugați comanda „wordgrinder” în fișierul dvs..bashrc.

Adaptorul WiFi poate fi dezactivat prin intermediul instrumentului de configurare DietPi. Toate celelalte funcționează cam la fel ca la un Raspberry Pi. Aș sugera ghiduri Google pentru dezactivarea Bluetooth și creșterea dimensiunii fontului terminalului (dacă este prea mic pentru dvs.).

Pasul 6: baterie de lipit

Înainte de a continua cu această secțiune, trebuie să vă dau o declinare de responsabilitate:

Bateriile Li-ion sunt potențial periculoase! Pot lua foc sau exploda! Nu sunt nici măcar cea mai mică răspundere dacă te sinucizi sau îți arzi casa. Nu mă crede pe cuvânt despre cum să faci asta în siguranță - fă-ți cercetarea

Bine, fără asta, așa am făcut împreună bateria. Este recomandat să sudați punctual conexiunile bateriei, dar nu am avut un sudor spot și așa că le-am lipit.

Înainte de a face orice altceva, trebuie să vă asigurați că bateriile dvs. au o tensiune identică. Dacă nu, vor încerca practic să se încarce reciproc pentru a echilibra tensiunea cu rezultate proaste.

Începeți prin răsucirea terminalelor de la fiecare capăt al bateriilor. Am folosit un Dremel cu un șmirghel pentru a face asta. Apoi puneți-le la locul lor pentru a obține spațierea corectă. Asigurați-vă că toate se confruntă cu aceeași direcție! Le conectăm în paralel, astfel încât toate terminalele pozitive vor fi conectate și toate terminalele negative vor fi conectate. Folosiți un pic de adeziv fierbinte între baterii pentru a păstra spațiul (dar nu le lipiți de carcasă).

Acoperiți fiecare terminal într-un strat subțire de flux și apoi așezați benzi de nichel deasupra pentru a conecta terminalele. Am folosit 1,5 benzi pe fiecare parte. Utilizați cel mai mare sfat pe care fierul de lipit îl poate accepta și măriți căldura cât de mult va merge. Apoi încălziți fiecare terminal și banda de nichel simultan în timp ce aplicați o cantitate liberă de lipit. Scopul este de a evita supraîncălzirea bateriilor prin contactul cu fierul de lipit cât mai puțin timp posibil. Asigurați-vă că lipirea curge corect peste terminal și banda de nichel, apoi îndepărtați căldura.

Odată ce cele două seturi de patru baterii sunt lipite cu benzile lor de nichel, puteți utiliza sârmă (18AWG sau mai mare) pentru a le conecta împreună din nou: pozitiv la pozitiv și negativ la negativ. Apoi lipiți două lungimi mai mari de sârmă la bornele de la un capăt al acumulatorului și alimentați-le prin deschidere. Acestea vor alimenta placa de încărcare LiPo.

Pasul 7: Asamblarea electronice

Această configurare ar trebui să fie destul de simplă. Puneți tastatura în poziție și utilizați șuruburile originale pentru a o atașa la suporturi. Pe partea opusă (în compartimentul bateriei), conectați cablul USB-C și introduceți-l prin deschiderea care duce la capac.

În partea de sus, ecranul LCD trebuie să se potrivească perfect (asigurați-vă că comutatorul de iluminare din spate este pornit!). Extensorul USB-C este înșurubat cu ajutorul șuruburilor furnizate. Placa de încărcare LiPo este ținută pe loc cu lipici fierbinte. Poziționați-l pentru a vă asigura că butonul poate fi apăsat și că ecranul este vizibil prin fereastra de pe capacul LCD. Raspberry Pi se potrivește pe file și un pic de adeziv fierbinte îl va asigura.

Un cablu USB poate fi rulat de la ieșirea corectă a plăcii LiPo la Raspberry Pi. Nu avem loc pentru mufa USB de pe ieșirea din stânga, care este utilizată pentru ecranul LCD. Tăiați capătul USB-A al unui cablu și scoateți ecranul. Aveți nevoie doar de firele roșii (pozitive) și negre (negative). Firul pozitiv va trece prin cele două terminale superioare ale comutatorului. Apoi, firele negative și pozitive vor trebui lipite pe ieșirea USB stângă de pe placa LiPo. Pinul din stânga este pozitiv, iar pinul din dreapta este împământat (negativ).

Apoi, folosiți doar adeziv fierbinte pentru a menține toate firele în poziție, astfel încât acestea să fie cât mai „plate” posibil și să nu împingă afară pe capacul LCD.

Pasul 8: Adunarea finală

Acum tot ce trebuie să faceți este să înșurubați capacele LCD pe partea superioară - există filete în partea superioară pentru a se potrivi capacul pentru a ține ecranul LCD în poziție - și capacele bateriei pe partea inferioară.

Dacă apăsați de două ori butonul plăcii LiPo, veți porni. Dacă îl țineți apăsat, se va opri. Comutatorul vă permite să controlați alimentarea LCD-ului independent și este excelent pentru a economisi energie atunci când nu tastați de fapt. Asigurați-vă că citiți manualul tastaturii pentru a afla cum să controlați diferitele efecte LED. Vă recomand să utilizați luminozitatea minimă și unul dintre cele mai subtile efecte pentru a economisi bateria.

După salvarea unui document pentru prima dată, WordGrinder va salva automat după aceea. WordGrinder are o interfață simplă, dar multe comenzi rapide. Citiți documentele sale pentru a afla mai multe despre cum funcționează. Fișierele pot fi transferate pe un computer extern printr-o conexiune SSH - trebuie doar să comutați din nou adaptorul WiFi atunci când trebuie să transferați documente.

Asta e! Dacă v-a plăcut acest proiect, vă rugăm să luați în considerare votarea acestuia în cadrul concursului „Alimentat cu baterie”. Muncesc mult în proiectarea FeatherQuill și am o idee să proiectez un dispozitiv similar cu bateria de 2-3 ori. Urmăriți-mă aici pentru a fi la curent cu proiectele mele!

Premiul II la concursul alimentat de baterie