Apprenez à fabriquer un moniteur portable alimenté par batterie qui peut également alimenter un Raspberry Pi : 8 étapes (avec photos)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:06

Avez-vous déjà voulu coder en python, ou avoir une sortie d'affichage pour votre robot Raspberry Pi, en déplacement, ou besoin d'un écran secondaire portable pour votre ordinateur portable ou votre appareil photo ?

Dans ce projet, nous allons construire un moniteur et une alimentation portables alimentés par batterie qui peuvent également alimenter un Raspberry Pi ou charger votre téléphone. Nous utiliserons une batterie au lithium-ion et utiliserons à la fois des convertisseurs DC/DC buck et boost afin de construire notre projet.

Soyez prudent et rappelez-vous que les rappels de sécurité sont en gras

Fournitures

Tu auras besoin de:

-Un Raspberry pi (n'importe quelle carte fonctionnera, notez simplement la tension requise et le courant consommé pour référence ultérieure) et les adaptateurs et cordons d'alimentation nécessaires:

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-Un moniteur LCD 12 VOLT (j'ai utilisé un écran de 7 pouces);

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-Un convertisseur buck DC TO DC avec sortie USB:

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-Un convertisseur DC à DC Boost:

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-Petite et moyenne électronique monocœur dont le fil peut supporter au moins un maximum de 10 ampères

-câbles de démarrage

-Cordon d'alimentation USB

-Câble HDMI

-Une broche de baril appropriée pour l'affichage:

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

-(Facultatif) Une imprimante 3d pour imprimer les pièces de montage et le boîtier de la batterie si nécessaire

-Un support de batterie:

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

-Un interrupteur adapté

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

-18650 cellules de batterie en quantités égales (faites preuve d'une extrême prudence lorsque vous achetez des cellules lithium-ion auprès de fournisseurs auprès desquels vous n'êtes pas habitué à acheter)

Étape 1: Comprendre les bases

Voici un bref aperçu de la théorie et des principes qui sous-tendent le projet, car il est important de comprendre les principes électroniques de base derrière ce projet.

Tout d'abord, évaluons les composants de base que nous avons choisis. Nous avons choisi un moniteur 12 volts pour ce projet, et un raspberry pi fonctionne à une tension de 5 volts et nécessite jusqu'à 3 ampères pour maintenir l'alimentation en fonction de la carte raspberry pi utilisée.

Ensuite, discutons de notre source d'alimentation. Des cellules lithium-ion (ayant en moyenne une capacité de 3,5 V), sont utilisées pour alimenter ce projet, dans une configuration 2S (Les cellules sont ordonnées en groupes de cellules contenant deux cellules câblées en série, chaque groupe de cellules étant câblé parallèlement les uns aux autres). En tant que telle, la batterie peut produire une tension moyenne de 7 volts et son courant de sortie et sa capacité étant déterminés par le nombre de groupes de cellules utilisés.

Passons maintenant en revue notre système de régulation de puissance. Étant donné que la sortie de la batterie n'est pas initialement satisfaisante pour alimenter efficacement le projet par elle-même, des convertisseurs de tension CC à CC sont nécessaires pour convertir la tension de sortie de notre batterie en celle de la tension requise de chaque appareil (conduisant à une altération des batteries courant de charge de sortie maximal également), soit en augmentant ou en abaissant la tension (d'où l'abaissement et l'augmentation du courant respectivement). Comme le raspberry pi nécessite un courant de charge plus important que l'affichage, la tension devra être réduite pour répondre à la tension requise du raspberry pi et au courant de charge minimum

Par conséquent, notre configuration de batterie 2S est idéale pour la tâche à accomplir (en raison de sa sortie d'environ 7 V) car elle est suffisamment proche de la tension nominale du raspberry pi pour fournir également un courant de charge suffisant et suffisamment proche de la tension nominale de l'écran de telle sorte que lorsque la tension est augmentée, il y aura suffisamment de courant pour continuer à faire fonctionner l'écran.

Les convertisseurs de tension CC à CC utilisés dans le projet sont: 1) un convertisseur boost, cela augmentera notre entrée de 7 volts, à une sortie stable de 12 volts à utiliser par notre moniteur et 2) un convertisseur buck, cela diminuera notre entrée de 7 volts à une sortie stable de 5 volts avec une alimentation suffisante en courant pour les opérations les plus intenses.

Ce projet peut également être réalisé de différentes manières, comme faire le projet de telle sorte que seul l'écran soit alimenté par batterie, auquel cas tout ce que vous aurez à faire est de suivre le guide et de ne pas tenir compte des étapes de configuration de la framboise pi.

En outre, ce projet peut être utilisé pour alimenter un téléphone ou tout autre périphérique alimenté par USB au lieu d'une carte Raspberry Pi, si vous ne tenez pas compte de toutes les parties de chaque étape traitant du moniteur ou de toute variante de celui-ci, par conséquent, connaître les bases enseignées ici est utile à toute amélioration ou modification ultérieure.

Étape 2: Démarrage de la construction et impression des pièces

Maintenant que vous comprenez les opérations électroniques de base de ce projet, nous pouvons commencer notre construction.

Ce projet est principalement électronique, mais si vous voulez tout dans un emballage soigné ou si vous n'avez pas certaines pièces. Vous pouvez d'abord les imprimer en 3D afin de pouvoir vous concentrer sur l'électronique plus tard.

Si vous avez utilisé le moniteur recommandé, vous pouvez utiliser ce fichier pour votre harnais (inclus dans l'étape).

Si vous avez besoin d'un support de batterie, vous pouvez consulter: https://www.thingverse.com/thing:1823552. Vous pouvez suivre les instructions du créateur, ou vous pouvez percer vos propres trous et utiliser des vis, des boulons et des rondelles m2 à m4 pour serrer vos cellules et votre câblage. N'oubliez pas de revérifier vos connexions et d'isoler toutes les connexions ouvertes et les vis conductrices avant de continuer.

Étape 3: Câblage de votre batterie

Avant de commencer, assurez-vous d'avoir tous les composants requis et n'oubliez pas de vérifier si vos 18650 Cells ont une tension et une capacité similaires.

Tout d'abord, regroupez vos batteries lithium-ion 18650 par paires et connectez chaque paire en série formant un groupe de cellules.

Ensuite, prenez chaque groupe de cellules et câblez chacune d'elles en parallèle les unes aux autres, et n'oubliez pas de câbler un interrupteur à l'une des jonctions parallèles (de préférence la première ou la dernière ou à la sortie de la batterie).

Cela se voit dans le schéma de câblage ci-dessus.

N'oubliez pas de revérifier vos connexions et d'isoler toutes les connexions ouvertes et les vis conductrices avant de continuer

Étape 4: connexion de vos régulateurs de tension

Ensuite, nous allons connecter nos régulateurs de tension DC TO DC à notre batterie.

Tout d'abord, assurez-vous que l'interrupteur placé sur la batterie comme indiqué ci-dessus est éteint avant le câblage pour éviter d'endommager les composants pendant l'étalonnage.

Ensuite, câblez les bornes positives de la batterie au positif des convertisseurs buck et boost en parallèle.

Connectez ensuite la borne négative de la batterie aux convertisseurs abaisseur et survolteur en parallèle.

Ceci est montré ci-dessus.

Ensuite, allumez l'interrupteur et utilisez un tournevis pour régler les sorties des convertisseurs boost et buck en tournant les potentiomètres des cartes

Le convertisseur boost alimentera l'affichage 12 volts et la sortie doit être calibrée pour avoir une sortie 12 volts

Le convertisseur Buck alimentera le Raspberry Pi. Comme mentionné précédemment, chaque carte a une exigence de courant différente. Réglez le convertisseur abaisseur sur 5 volts et réglez-le sur le mode USB (cela peut être fait via la documentation incluse dans l'emballage du composant) et réglez la réglementation actuelle sur 1 ampère et calibrez en fonction de la carte une fois qu'elle est connectée ultérieurement.

Étape 5: Connectez votre écran et Raspberry Pi

Après calibrage des régulateurs de tension, nous pouvons connecter nos appareils

Tout d'abord, nous pouvons connecter notre broche cylindrique à la sortie du convertisseur boost avec une polarisation appropriée et vous pouvez ensuite la connecter à l'écran.

Ensuite, connectez votre USB au Raspberry Pi, puis connectez votre HDMI de votre Raspberry Pi à Screen.

Utilisez maintenant un tournevis et réglez le plafond de courant du convertisseur buck à une valeur à laquelle la carte Raspberry Pi s'allume et démarre (peut varier de 1 à 4 ampères selon la carte utilisée).

Un téléphone portable peut être utilisé ici si le chargement d'un téléphone portable doit être effectué, au lieu d'alimenter un raspberry pi, assurez-vous simplement que l'ampérage auquel vous limitez le potentiomètre est défini sur celui des spécifications de votre appareil.

Étape 6: Conclusion

Maintenant que l'électronique est terminée et maintenant vous pouvez attacher tous vos câbles et il est temps de câbler le faisceau LCD

Vous pouvez adapter le convertisseur boost et la batterie en fonction de vos moyens, soit par de la colle chaude, soit par des boulons et si vous utilisez le harnais imprimé inclus, vous:

1) Fixez tous les composants à l'aide de ruban adhésif double face, en perçant des trous dans le modèle imprimé en 3D en fonction de vos composants et en les fixant avec des vis ou des attaches torsadées, au modèle 3D

2) Retirez le support d'affichage du bas du moniteur pour exposer la fente dans laquelle le modèle sera inséré

3) Faites glisser la languette du support imprimé dans la fente à l'arrière du moniteur par le bas, jusqu'à ce que le support soit sécurisé.

4) Revissez le support pour verrouiller le support en place et pour fixer les composants.

Étape 7: Conclusion

Maintenant que vous avez un Raspberry Pi et un écran alimentés par batterie, pour aller de l'avant, vous pouvez ajouter un clavier sans fil, puis un appareil photo. Également via ce projet, vous avez approfondi votre compréhension de l'électronique et du fonctionnement et de l'alimentation des éléments de base que vous utilisez dans votre vie quotidienne, tels que les batteries et les smartphones.

Étape 8: Étapes futures

Ce projet peut être amélioré à l'avenir par l'ajout d'un boîtier imprimé en 3D dans lequel tous les composants existants peuvent être stockés et protégés de l'environnement extérieur.

En outre, un circuit de charge de batterie intégré peut être ajouté pour charger l'appareil sans retirer les batteries et davantage de cellules peuvent être ajoutées pour améliorer la durée de vie de la batterie.

Vous pouvez adapter ce projet dans une banque de batteries ou simplement un écran alimenté par batterie et à l'avenir, vous pouvez également augmenter la capacité de votre batterie et la sortie de courant de charge maximale en connectant plus de groupes de cellules 2S 18650 dans une configuration similaire en parallèle avec les cellules actuelles.

Ce projet peut être étendu davantage à une matrice d'écrans et de Raspberry Pi via l'expansion des groupes de cellules de la batterie et la répétition de chaque étape de ce projet. Ce projet peut donc être utilisé comme une épine dorsale sur laquelle vous pouvez étendre votre matrice d'écrans et de Raspberry pi alimentée par batterie