Aflați cum să realizați un monitor portabil alimentat cu baterie care poate alimenta și un Raspberry Pi: 8 pași (cu imagini)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:43

Ați dorit vreodată să codificați python sau să aveți o ieșire de afișaj pentru robotul dvs. Raspberry Pi, pe drum sau ați avut nevoie de un afișaj secundar portabil pentru laptop sau cameră?

În acest proiect, vom construi un monitor portabil alimentat cu baterie și o sursă de alimentare care poate alimenta, de asemenea, un raspberry pi sau vă poate încărca telefonul. Vom folosi o baterie cu celule litiu-ion și vom folosi atât convertoare Buck, cât și boost DC-DC pentru a ne construi proiectul.

Aveți grijă și amintiți-vă că mementourile de siguranță sunt cu caractere aldine

Provizii

Vei avea nevoie:

-Un Raspberry pi (orice placă va funcționa, rețineți doar cerința de volaj și extragerea curentului pentru referință ulterioară) și adaptoarele și cablurile de alimentare necesare:

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

-Un monitor LCD de 12 VOLT (am folosit un ecran de 7 inci);

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

-Un convertor DC to DC buck cu ieșire USB:

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

-Un convertor DC to DC Boost:

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

-Electronice cu un singur nucleu, mici și medii. Sârmă din care se poate ocupa cel puțin 10 amperi

-cabluri jumper

-Cablu de alimentare USB

-Cablu HDMI

-Un știft potrivit pentru afișaj:

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

- (Opțional) O imprimantă 3d pentru a imprima piesele de montare și carcasa bateriei, dacă este necesar

-Un suport baterie:

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

-Un comutator potrivit

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

-18650 celule de baterie în cantități egale (excesiv prudență extremă atunci când cumpărați celule litiu-ion de la furnizori de la care nu sunteți familiarizați să cumpărați de la)

Pasul 1: Înțelegerea elementelor de bază

Iată o prezentare rapidă a teoriei și principiilor din spatele proiectului, deoarece este important să înțelegem principiile electronice de bază din spatele acestui proiect.

În primul rând, să evaluăm componentele de bază pe care le-am ales. Am ales un monitor de 12 volți pentru acest proiect, iar un raspberry pi funcționează la o tensiune de 5 volți și necesită până la 3 amperi pentru a menține puterea, în funcție de placa de raspberry pi utilizată.

În continuare, să discutăm sursa noastră de energie. Celulele litiu-ion (având în medie o capacitate de 3,5 V), sunt utilizate pentru a alimenta acest proiect, într-o configurație 2S (celulele sunt ordonate în grupuri de celule care conțin două celule conectate în serie, pe care fiecare grup de celule este conectat în paralel unul cu celălalt). Ca atare, bateria poate emite o tensiune medie de 7 volți, iar puterea și capacitatea sa curentă sunt determinate de numărul de grupuri de celule utilizate.

Acum, să trecem peste sistemul nostru de reglare a puterii. Datorită faptului că ieșirea bateriei nu a fost inițial satisfăcătoare pentru alimentarea eficientă a proiectului de la sine, sunt necesare convertoare de tensiune DC-DC pentru a converti tensiunea de ieșire a bateriei noastre la cea a tensiunii necesare a fiecărui dispozitiv (ducând la o modificare a bateriilor curentul maxim de sarcină de ieșire, de asemenea), fie prin ridicarea sau scăderea tensiunii (deci coborârea și respectiv creșterea curentului). Deoarece raspberry pi necesită un curent de încărcare mai mare decât afișajul afară, tensiunea va trebui redusă pentru a satisface tensiunea necesară și curentul de încărcare minim al raspberry pi

Prin urmare, conducerea la configurația noastră de baterie 2S este ideală pentru sarcina la îndemână (datorită faptului că ieșirea este în jur de 7V), deoarece este suficient de aproape de tensiunea nominală a zmeurii pi pentru a oferi, de asemenea, un curent de încărcare amplu și suficient de aproape de tensiunea nominală a ecranul astfel încât, atunci când tensiunea crește, va exista suficient curent pentru a acționa în continuare ecranul.

Convertoarele de tensiune DC-DC utilizate în proiect sunt: 1) un convertor de creștere, acest lucru va crește intrarea noastră de 7 volți, la o ieșire constantă de 12 volți pentru a fi utilizată de monitorul nostru și 2) un convertor buck, acest lucru va scădea intrarea noastră de 7 volți la o ieșire constantă de 5 volți cu o sursă amplă de curent pentru cea mai intensă funcționare.

Acest proiect poate fi realizat și în diferite moduri, cum ar fi realizarea proiectului astfel încât numai afișajul să fie alimentat de baterie, caz în care tot ce va trebui să faceți este să urmați ghidul și să nu luați în considerare pașii pentru configurarea zmeurii pi.

De asemenea, acest proiect poate fi folosit pentru a alimenta un telefon sau orice alt dispozitiv alimentat prin USB în locul unei plăci raspberry pi, dacă nu luați în considerare toate părțile fiecărui pas care se ocupă cu monitorul sau orice variații ale acestuia, de unde știți elementele de bază predate aici este instrumental pentru orice îmbunătățiri sau modificări suplimentare.

Pasul 2: Porniți construirea și tipărirea pieselor

Acum că înțelegeți operațiunile electronice de bază ale acestui proiect, putem începe construirea noastră.

Acest proiect este în mare parte electronic, dar dacă doriți totul într-un pachet elegant sau nu aveți anumite părți. Puteți să le imprimați mai întâi în 3D, astfel încât să vă puteți concentra asupra componentelor electronice mai târziu.

Dacă ați utilizat monitorul recomandat, puteți utiliza acest fișier pentru ham (inclus în pas).

Dacă aveți nevoie de un suport pentru baterii, puteți verifica: https://www.thingiverse.com/thing:1823552. Poți urma instrucțiunile creatorului sau poți să-ți găuriști propriile găuri și să folosești șuruburi, șuruburi și șaibe m2 pentru a strânge celulele și cablajul. Nu uitați să verificați conexiunile și să izolați toate conexiunile deschise și șuruburile conductoare înainte de a continua.

Pasul 3: Cablarea bateriei

Înainte de a începe, asigurați-vă că aveți toate componentele necesare și nu uitați să verificați dacă celulele dvs. 18650 au o tensiune și o capacitate similare

Mai întâi, grupați bateriile 18650 litiu-ion în perechi și conectați fiecare pereche în serie formând un grup de celule.

Apoi, luați fiecare grup de celule și conectați fiecare dintre ele în paralel unul cu celălalt și nu uitați să conectați un comutator la una dintre joncțiunile paralele (de preferință prima sau ultima sau la ieșirea bateriei).

Acest lucru este văzut în schema de conectare de mai sus.

Nu uitați din nou să verificați conexiunile și să izolați toate conexiunile deschise și șuruburile conductoare înainte de a continua

Pasul 4: Conectarea regulatoarelor de tensiune

În continuare, vom conecta regulatoarele de tensiune DC TO DC la bateria noastră.

Mai întâi, asigurați-vă că întrerupătorul plasat pe baterie, așa cum se arată mai înainte, este oprit înainte de cablare pentru a preveni deteriorarea componentelor în timpul calibrării.

Apoi, conectați terminalele pozitive ale bateriei la pozitiv, atât convertorul Buck, cât și convertorul boost în paralel.

Apoi conectați terminalul negativ al bateriei atât la convertizor cât și la convertorul de impulsuri în paralel.

Acest lucru este prezentat mai sus.

Apoi, porniți comutatorul și utilizați o șurubelniță pentru a regla ieșirile convertorului boost și buck prin rotirea potențiometrelor plăcilor

Convertorul de impuls va alimenta afișajul de 12 VOLT, iar ieșirea trebuie calibrată pentru a avea o ieșire de 12 volți

Convertorul Buck va alimenta Raspberry Pi. După cum sa menționat anterior, fiecare consiliu are o cerință curentă diferită. Setați convertorul buck la 5 volți și setați-l în modul USB (se poate face prin documentația inclusă în ambalaj pentru componentă) și setați Regulamentele curente la 1amp și calibrați-l pe bord după ce acesta este conectat ulterior.

Pasul 5: Conectați-vă ecranul și Raspberry Pi

După calibrarea regulatoarelor de tensiune, ne putem conecta dispozitivele

În primul rând, ne putem conecta pinul butoi la ieșirea convertorului boost în polarizare adecvată și îl puteți conecta apoi la ecran.

Apoi, conectați USB-ul la Raspberry Pi și apoi conectați HDMI-ul de la Raspberry Pi la ecran.

Acum folosiți o șurubelniță și reglați capacul curent al convertorului Buck la o valoare la care placa de zmeură pi se aprinde și pornește (poate varia de la 1 la 4 amperi în funcție de placa utilizată).

Un telefon mobil poate fi utilizat aici dacă se încarcă un telefon mobil, în loc să alimentați un pi zmeură, asigurați-vă că amperajul la care limitați potențiometrul este setat la cel al specificațiilor dispozitivului dvs.

Pasul 6: încheierea

Acum electronica este gata și acum puteți lega toate cablurile și este timpul să conectați cablajul LCD

Puteți monta convertorul boost și pachetul de baterii pentru a se potrivi mijloacelor dvs. fie cu lipici fierbinte, fie cu șuruburi și dacă utilizați hamul imprimat inclus, veți:

1) Fixați toate componentele fie prin bandă dublă, găurind găuri în modelul imprimat 3D pentru a se potrivi componentelor dvs. și fixând cu șuruburi sau cu legături răsucite, la modelul 3d

2) Scoateți suportul de afișare din partea inferioară a monitorului pentru a expune slotul în care va fi introdus modelul

3) Glisați de jos partea de jos a filei suportului imprimat în slotul din spatele monitorului, până când suportul este sigur.

4) Înșurubați înapoi în suport pentru a bloca suportul în poziție și pentru a fixa componentele.

Pasul 7: Concluzie

Acum aveți un Raspberry Pi și un display alimentat de la baterie, pentru a merge mai departe puteți adăuga o tastatură wireless și apoi o cameră. Tot prin intermediul acestui proiect, v-ați aprofundat înțelegerea electronicii și modul în care funcționează și sunt alimentate articolele de bază pe care le folosiți în viața de zi cu zi, cum ar fi bateriile și smartphone-urile.

Pasul 8: Pași viitori

Acest proiect poate fi îmbunătățit în viitor prin adăugarea unei carcase imprimate 3D în care toate componentele existente pot fi stocate și protejate de mediul extern.

De asemenea, se poate adăuga un circuit integrat de încărcare a bateriei pentru a încărca dispozitivul fără a scoate bateriile și se pot adăuga mai multe celule astfel încât să îmbunătățească durata de viață a bateriei.

Puteți adapta acest proiect într-un banc de baterii sau doar într-un afișaj alimentat de baterie și, în viitor, puteți, de asemenea, să vă măriți capacitatea bateriei și curentul maxim de încărcare, conectând mai multe grupuri de celule 2S 18650 într-o configurație similară în paralel cu celulele actuale.

Acest proiect poate fi extins în continuare într-o matrice de afișaje și pi de zmeură prin extinderea grupurilor de celule ale bateriei și repetarea fiecărui pas în cadrul acestui proiect. Prin urmare, acest proiect poate fi folosit ca o coloană vertebrală pe care vă puteți extinde matricea alimentată de baterii de afișaje și Raspberry pi