Raspberry Pi en Arduino-laptop: 11 stappen (met afbeeldingen)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:19

Sinds de dag dat ik een paar jaar geleden hoorde over en ermee kon spelen met de Raspberry Pi, wilde ik er een Raspberry Pi-laptop van maken en nu met de rease van de Raspberry Pi drie heb ik besloten om eindelijk te zien het door. Dit is niet de eerste keer dat ik probeer een volledig werkende laptop te maken met een Raspberry Pi, elke andere keer dat ik het heb geprobeerd, zat het project vol met fouten met alles van gebroken lintkabels tot het uitzoeken van het scharniermechanisme, maar ik heb van deze mislukkingen hebben kunnen leren en ik hoop u te laten zien hoe u ze kunt vermijden wanneer u er zelf een maakt. Dus laten we beginnen!

Stap 1: Wat willen we dat het doet?

Voordat we kunnen beginnen met het kiezen en kopen van de onderdelen die we gaan gebruiken, moeten we uitzoeken wat we willen dat onze laptop kan doen, ik wil bijvoorbeeld dat mijn laptop het volgende heeft:

• geïntegreerde muis (trackpad)
• lange batterijduur
• minimaal 2 USB-poorten
• volledig toetsenbord
• geïntegreerde Arduino-aangedreven batterijlezer
• geïntegreerde Arduino met headers voor het aansluiten van componenten in
• kleine vormfactor

Omdat we de Pi 3 gebruiken, hoeven we ons geen zorgen te maken over het kopen van een wifi- of Bluetooth-dongle, omdat alles erin is geïntegreerd. Nu is deze lijst zeker niet exclusief, er zijn veel andere dingen die kunnen worden toegevoegd om dit een betere laptop te maken, maar ik denk dat de functies die ik toevoeg het een geweldige bruikbaarheid zullen geven, zoals de geïntegreerde Arduino-aangedreven batterijlezer die een kleine OLED-scherm naast het hoofdscherm dat permanent het batterijpercentage en de spanning toont, een andere functie die ik erg leuk vind, is de geïntegreerde Arduino met headers, dit is eigenlijk een Arduino met mannelijke headers eraan gesoldeerd, er zijn kleine gaatjes gesneden in het geval dat geef de gebruiker toegang tot de mannelijke pinnen en sluit componenten aan, dus dit is allemaal gewoon een Arduino die in de laptop is ingebouwd, dus we hebben altijd een Arduino bij de hand.

Stap 2: Onderdelen

Voor dit project hebben we nogal wat onderdelen nodig, we hebben nodig:

• x1 Raspberry Pi 3 (hier)
• x2 Arduino Micro (hier)
• x1 Zeven inch Raspberry PI-scherm (hier)
• x3 Lithium 18650-batterijen (hier)
• x1 Powerbank-circuit (hier)
• x1 USB-hub (hier)
• x1 Mini USB-toetsenbord (hier)
• x1 mannelijke USB (hier)
• x1 SPI OLED (hier)
• Versterkt karton

We hebben ook het trackpad nodig dat we in een vorig project hebben gemaakt, je kunt de volledige tutorial hier vinden. Nogmaals, dit is geenszins een exclusieve lijst, het leuke aan deze onderdelen is dat de meerderheid niet van elkaar afhankelijk is, dus je kunt onderdelen ruilen voor wat je maar wilt. We hebben veel onderdelen om in te stellen, dus om het gemakkelijker te maken, gaan we ze afzonderlijk instellen en aan het einde kunnen we ze allemaal samenvoegen.

Stap 3: De Pi en het scherm instellen

Laten we beginnen met onze PI en scherm, ons scherm maakt geen verbinding met onze Pi via de HDMI-poort, maar eerder via een 50-pins lintkabel die op de Pis GPIO wordt aangesloten, maar als je hem gewoon aansluit en de Pi opstart, zal hij ' niet werkt, moeten we enkele regels code in het opstartbestand voor de Pi bewerken.

We beginnen dit door hier een nieuwe Raspbian-afbeelding te downloaden, waarna we deze naar onze SD-kaart schrijven met 7Zip (of welke software dan ook voor u werkt). Als het eenmaal is geschreven, moeten we een bestand op de SD-kaart openen met de naam config.txt en wat code toevoegen. Wat deze code doet, is de Pi vertellen om de schermgegevens bij het opstarten via de GPIO-headers te verzenden in plaats van de HDMI-poort (HDMI is de standaard). Het invoeren van de code is heel eenvoudig. Open de config.txt met een kladblokprogramma, voor Windows gebruik ik kladblok ++, en kopieer deze code naar het config.txt-bestand, sla nu op en sluit het en het zou moeten werken zodra de SD-kaart weer in de Pi is gestoken. Als het er te helder of te zwak uitziet, draait u de kleine petentimotor op de printplaat van het scherm totdat het er goed uitziet.

Onze Pi moet ook fysiek worden aangepast om goed in onze behuizing te passen. We zullen een van de dubbele USB-poorten moeten desolderen, dit wordt gedaan door een vrij grote hoeveelheid soldeer op de pinnen van de USB-connector te plaatsen en deze langzaam terug te schudden en verder totdat het vrij wordt. We doen dit omdat we een USB-hub op de Pi moeten solderen om al onze invoerapparaten aan te sluiten.

De code:

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

Stap 4: De batterij instellen

Onze batterij gebruikt 3 18650-batterijen met een capaciteit van elk 2400 mAh, parallel hebben de 3 cellen een totale capaciteit van 7200 mAh, onze pi met alles aangesloten trekt ongeveer 1 Ampère, wat betekent dat onze 3 cellen de pi voor ongeveer 4,5 kunnen voeden - 5 uur, maar dit kan worden verhoogd door meer batterijen toe te voegen als u dat wilt. Om het te bouwen, moeten we alle 3 de cellen afzonderlijk opladen tot 4,2 volt, omdat het erg gevaarlijk is om lithiumcellen aan te sluiten als ze verschillende laadtoestanden (verschillende spanningen) hebben. Dit is het gemakkelijkst om ervoor te zorgen dat ze allemaal volledig zijn opgeladen voordat ze worden aangesloten hen.

Nu willen we deze cellen parallel aansluiten om dit te doen, we verbinden alle positieve terminals met elkaar en verbinden dan alle negatieve terminals met elkaar, gebruik dikke draad omdat er veel stroom tussen deze batterijen kan gaan die een dunnere draad zou opwarmen. sluit nu de negatieve en postie-terminal van de batterijen aan op respectievelijk de negatieve en positieve ingangsterminals van het powerbank-circuit en dat is alles voor de batterij!

In plaats van een powerbank-circuit te gebruiken zoals ik hier heb gebruikt, zou je een lithiumlader kunnen gebruiken om de cellen op te laden tot 4,2 volt en een boost-converter om de 4,2 volt op te voeren tot 5 volt, maar dit zal uiteindelijk precies hetzelfde doen als de powerbank circuit en zou meer ruimte in beslag nemen.

Stap 5: Het batterijdisplay instellen

Om nu de batterijweergave in te stellen, is deze stap zeker niet zo nodig, omdat je de batterijspanning via de Pis GPIO kunt lezen en het batterijniveau via software kunt weergeven, maar ik wilde dit toevoegen omdat ik denk dat het OLED-scherm het geheel geeft laptop een echt coole DIY-look. Om het te maken, moeten we ons OLED-scherm aan onze Arduino solderen, de OLED die ik gebruik is geen SPI-versie, dus ik moet 7 pinnen aan de Arduino solderen.

De pinout is als volgt:

• OLED -------------------Arduino
• Rust - Pin 7
• Gelijkstroom - Pin 12
• CS - Pin 9
• DIN - Pin 11
• CLK - Pin 13
• VCC - 5 Volt
• Grond - Grond

Voordat we onze code kunnen uploaden, moeten we onze spanningsprobes maken die de Arduino op de batterij zullen aansluiten en deze de batterijspanning laten lezen die we nodig hebben om 2 weerstanden van 10 ohm in een spanningsdelerconfiguratie (zie foto's) te solderen aan de A0 en Ground-pinnen op de Arduino die vervolgens op de batterij kunnen worden aangesloten, A0 gaat naar positief en Ground gaat naar Ground. We hebben ook een stroombron nodig voor ons scherm, dus we moeten nog een draad naar aarde solderen en een naar VIN op de Arduino, die we later op het powerbank-circuit zullen aansluiten voor stroomvoorziening.

Ten slotte kunnen we onze code uploaden die u hieronder kunt vinden.

Stap 6: De rest van de onderdelen instellen

Dus we hebben alle hoofdonderdelen ingesteld en nu alles wat we nodig hebben om de kleinere en gemakkelijkere onderdelen in te stellen. Beginnend met het toetsenbord, moeten we het uit de behuizing halen waarin het is geleverd (het is bedoeld om te worden gebruikt met een 7-inch tablet). Het enige wat we hoeven te doen is het nepleer rond het toetsenbord doorsnijden en het en het circuit eruit trekken, het is dat je zult zien dat er 4 draden zijn die we later aan onze USB-hub zullen solderen.

Het trackpad heeft ook een minimale installatie nodig, want we hoeven alleen deze te nemen die we in een vorig project hebben gemaakt en een micro-USB-kabel te krijgen om deze op onze USB-hub aan te sluiten, je kunt hier zien hoe dit is gemaakt.

Ten slotte moet onze interne Arduino headers op al zijn pinnen hebben gesoldeerd, het is het gemakkelijkst om dit te doen door deze pinnen en de Arduino op een breadboard te plaatsen en ze vervolgens op hun plaats te solderen, omdat dit ze recht houdt. USB-kabel om de Arduino op de USB-hub aan te sluiten. Nu is alles ingesteld, zodat we kunnen beginnen met het samenstellen!

Stap 7: Het circuit (alles aansluiten)

Op dit moment hebben we alle onderdelen afzonderlijk bij elkaar gebracht, nu moeten we ze met elkaar verbinden om de binnenkant van onze laptop te maken.

We beginnen met het aansluiten van de USB-hub op een van de twee USB's die we eerder hebben gedesoldeerd, de tweede USB wordt vervolgens gesoldeerd aan een vrouwelijke USB-poort die met enkele lange draden aan de andere kant van de laptop wordt geplaatst, soldeer nu het trackpad, Toetsenbord en interne Arduino naar de USB-hub. Vervolgens solderen we de 5 volt-uitgang van ons powerbank-circuit aan de 5 volt-ingang op de Raspberry Pi met behulp van een micro-USB-kabel of zelfs het speciale 5 volt en geaarde soldeerpad dat zich onder de Pi bevindt.

Dit is alles voor de basis, nu kunnen we naar de schermhelft gaan. Er zijn slechts 2 delen in ons scherm, het hoofdscherm en de batterijweergave, het enige wat we hoeven te doen is de 50-pins lintkabel op het hoofdscherm en op de 50 pin-connector op de Raspberry Pi. Vervolgens moeten we 3 lange kabels van het Arduino-batterijdisplay laten lopen, dit zijn de batterijlees- en stroomkabels waar we eerder over spraken, de kabel die is aangesloten op pin A0 wordt aangesloten op de positieve verbinding op de batterij, de VIN-pin wordt aangesloten tot 5 volt output op het powerbank-circuit en aarde gaat naar aarde.

Natuurlijk willen we dit op een gegeven moment misschien uitschakelen, dus we gaan een schakelaar toevoegen tussen de aardverbinding van de powerbank naar de raspberry pi, waardoor we de stroom naar het systeem volledig kunnen uitschakelen. Ik moet er rekening mee houden dat alleen het uitschakelen van de stroom naar de raspberry pi er slecht voor is, dus het is ideaal om een software-uitschakeling uit te voeren voordat de stroom wordt onderbroken. Dit kan worden gedaan door gewoon op afsluiten te klikken in de raspberry pi-opties.

Stap 8: De zaak

Nu heb ik helaas geen 3D-printer, maar we kunnen een zeer stevige en mooi ogende (mijn mening) behuizing maken van wat kneedbaar plastic en karton. Het idee hierachter is dat de wanden van de koffer gemaakt worden van karton waarbij het kneedbare plastic in de koffer wordt gebruikt om alles bij elkaar te houden en het steviger te maken. de sleutel om dit te doen is het afmeten van de benodigde afmetingen van het karton en het uitknippen, het karton wordt vervolgens aan elkaar gelijmd met superlijm, met behulp van hete lijm op dit punt laat vaak een zichtbare lijn achter die er erg lelijk uitziet, het beste wat je kunt doen is zet de stukken aan elkaar met superlijm en verstevig het met hete lijm aan de binnenkant, gevolgd door een laag kneedbaar plastic. Ik heb de afmetingen voor mijn geval hier achtergelaten als je ervoor kiest om deze route te gaan, maar als je een 3D-printer hebt, denk ik dat dat de nettere opties zijn (laat me zien hoe het uitpakt in de opmerkingen!).

Stap 9: Schermscharnier

Vreemd genoeg vond ik dit deel van het project het moeilijkste, ook al lijkt het zo'n gemakkelijk deel. Wat we moeten doen is een heel stijf scharnier krijgen, ik weet dat het makkelijker gezegd dan gedaan is, maar een goede plek om te beginnen met zoeken is in oude laptops of schermen, deze kun je voor bijna niets vinden bij ewaiste-faciliteiten. als je eenmaal je scharnier hebt, maak dan een inkeping in de onderkant van het scherm en in de bovenkant van de basis en vul deze inkepingen met het kneedbare plastic waar ik het eerder over had. Terwijl het nog steeds warm en kneedbaar is, begint u het scharnier erin te duwen en het op zijn plaats te bevestigen, omdat dit spul zo hard droogt dat er geen problemen zullen zijn met het ooit losraken van het scharnier. Als u een fout maakt, kan een haardroger worden gebruikt om de protoplatische stof opnieuw te smelten en deze kan vervolgens worden omgevormd of verwijderd.

Stap 10: Dingen om op te letten/verbeteren

Tijdens het maken van dit project kwam ik nogal wat problemen tegen die me vertraagden of me veel geld hadden kunnen kosten, de eerste en meest irritante was de lintkabel. Lintkabels zijn niet ontworpen om vaak te worden aangesloten en losgekoppeld en helaas is dit iets dat ik veel doe tijdens het testen, waardoor de mijne echt versleten is (ik heb een nieuwe besteld), dus wees er heel voorzichtig mee. Een ander ding dat me irriteerde tijdens het testen van deze laptop was dat ik code bleef uploaden naar de verkeerde interne Arduino! in de basis hebben we 2 Arduino's aangesloten op de Raspberry Pi, de eerste is degene die het trackpad bestuurt en de tweede is de Arduino die we hebben geïnstalleerd om als interne Arduino te gebruiken, de ergernis ontstaat wanneer ik per ongeluk mijn schets upload naar het trackpad Arduino in plaats van de Arduino waarnaar ik het wilde uploaden, dit knoeit natuurlijk met ons trackpad waardoor het onbruikbaar wordt totdat we de code opnieuw uploaden, dus zorg ervoor dat je weet welke Arduino welke is in de Arduino IDE.

Dat gezegd hebbende, moet ik zeggen dat dit geen erg uitdagend project is, omdat er minimale code nodig was en de mensen bij de Raspberry Pi-stichting het proces om de Pi in te stellen en te laten werken heel eenvoudig hebben gemaakt.

Stap 11: Finale

Op dit moment is de laptop volledig functioneel, ik gebruik de mijne bijna elke dag om aantekeningen te maken, het werkt hier prima voor omdat het Raspbian OS wordt geleverd met libraoffice, dus het is een heel goed idee om dit als school- of werklaptop te gebruiken. Het maakt ook heel gemakkelijk verbinding met WiFi- en Bluetooth-netwerken, waardoor het bekijken van YouTube en andere webpagina's heel eenvoudig wordt en om het nog beter te maken, zijn er heel veel games die op de Raspberry Pi kunnen worden uitgevoerd, met alles van minecraft tot klassieke oude NES-games die erg leuk zijn met een lange batterijduur. Over het algemeen is dit een heel leuk project en ik raad het echt aan om het te proberen.

Als je vragen hebt, reageer dan of stuur me een bericht en ik zal mijn best doen om contact met je op te nemen.

Tweede plaats in de Raspberry Pi-wedstrijd 2017