Ordinateur portable Raspberry Pi et Arduino

À propos de ce projet

Introduction :Raspberry Pi et ordinateur portable Arduino

Depuis le jour où j'en ai entendu parler et que j'ai pu jouer avec le Raspberry Pi il y a quelques années, j'ai voulu en faire un ordinateur portable alimenté par Raspberry Pi et maintenant avec la sortie du Raspberry Pi trois, j'ai décidé de voir enfin à travers. Ce n'est pas la première fois que j'essaie de créer un ordinateur portable entièrement fonctionnel à l'aide d'un Raspberry Pi. pu apprendre de ces échecs et j'espère vous montrer comment les éviter en créant le vôtre. Alors commençons !

Étape 1 :Que voulons-nous qu'il fasse ?

Avant de pouvoir commencer à choisir et à acheter les pièces que nous allons utiliser, nous devons déterminer tout ce que nous voulons que notre ordinateur portable puisse faire, par exemple, je veux que mon ordinateur portable ait :

• souris intégrée (trackpad)

• longue durée de vie de la batterie

• au moins 2 ports USB

• clavier complet

• lecteur de batterie alimenté par Arduino intégré

• Arduino intégré avec en-têtes pour brancher des composants dans

• petit facteur de forme

Puisque nous utilisons le Pi 3, nous n'avons pas à nous soucier d'acheter un dongle Wifi ou Bluetooth car tout est intégré. Maintenant, cette liste n'est en aucun cas exclusive, il y a beaucoup d'autres choses qui peuvent être ajoutées pour en faire un meilleur ordinateur portable, mais je pense que les fonctionnalités que j'ajoute lui donneront une facilité d'utilisation impressionnante, comme le lecteur de batterie alimenté par Arduino intégré qui sera un petit Écran OLED à côté de l'écran principal qui affichera en permanence le pourcentage et la tension de la batterie, une autre caractéristique que j'aime beaucoup est l'Arduino intégré avec en-têtes, il s'agit essentiellement d'un Arduino avec des en-têtes mâles soudés, il y a de petits trous coupés dans le boîtier qui permettre à l'utilisateur d'accéder aux broches mâles et de brancher les composants, donc tout cela n'est vraiment qu'un Arduino intégré à l'ordinateur portable, nous avons donc toujours un Arduino à portée de main.

Étape 2 : pièces

Pour ce projet, nous aurons besoin de beaucoup de pièces, nous aurons besoin de :

• x1 Raspberry Pi 3 (Ici)

• x2 Arduino Micro (Ici)

• Écran Raspberry PI de sept pouces x1 (Ici)

• x3 Piles Lithium 18650 (Ici)

• Circuit Powerbank x1 (Ici)

• Hub USB x1 (Ici)

• x1 mini clavier USB (Ici)

• x1 USB mâle (ici)

• x1 SPI OLED (Ici)

• Carton renforcé

Nous allons également avoir besoin du trackpad que nous avons réalisé dans un projet précédent, vous pouvez trouver le tutoriel complet ici . Encore une fois, il ne s'agit en aucun cas d'une liste exclusive, ce qui est bien avec ces pièces, c'est que la majorité ne dépendent pas les unes des autres, vous pouvez donc échanger des pièces contre ce que vous voulez. Nous avons beaucoup de pièces à installer, donc pour le rendre plus facile, nous allons les configurer individuellement et à la fin, nous pourrons les assembler tous.

Étape 3 :Configuration du Pi et de l'écran

Commençons par notre PI et notre écran, notre écran ne se connecte pas à notre Pi via le port HDMI mais plutôt via un câble ruban à 50 broches qui se branche sur le Pis GPIO, mais si vous le branchez et démarrez le Pi, il le fera. Pour fonctionner, nous devons éditer quelques lignes de code dans le fichier de démarrage du Pi.

Nous commençons cela en téléchargeant une nouvelle image Raspbian ici, puis nous l'écrivons sur notre carte SD à l'aide de 7Zip (ou de tout autre logiciel qui fonctionne pour vous). Maintenant, une fois qu'il est écrit, nous devons ouvrir un fichier sur la carte SD appelé config.txt et ajoutez du code. Ce que fait ce code, c'est dire au Pi d'envoyer les données de l'écran via les en-têtes GPIO plutôt que le port HDMI (HDMI est la valeur par défaut) au démarrage. Mettre le code est vraiment facile. Ouvrez le config.txt avec un programme de bloc-notes, pour Windows, j'utilise le bloc-notes ++, et copiez ce code dans le fichier config.txt maintenant, enregistrez et fermez et cela devrait fonctionner une fois la carte SD rebranchée dans le Pi. S'il semble trop lumineux ou trop faible, tournez le petit pétentiomètre sur le circuit imprimé de l'écran jusqu'à ce qu'il soit correct.

Notre Pi a également besoin d'une modification physique pour s'adapter correctement à l'intérieur de notre boîtier, nous allons devoir dessouder l'un des ports USB duel, cela se fait en mettant une assez grande quantité de soudure sur les broches du connecteur USB et en le basculant lentement et de suite jusqu'à ce qu'il devienne libre. Nous faisons cela parce que nous devons souder un hub USB au Pi pour brancher tous nos périphériques d'entrée.

Le code :

dtoverlay=dpi24
enable_dpi_lcd=1display_default_lcd=1dpi_group=2dpi_mode=87dpi_output_format=0x6f005hdmi_cvt 1024 600 60 6 0 0 0
 

Étape 4 :Configuration de la batterie

Notre batterie utilise 3 batteries 18650 qui ont une capacité de 2400 mAh chacune, en parallèle les 3 cellules ont une capacité totale de 7200 mAh, notre pi avec tout branché consomme environ 1 A, ce qui signifie que nos 3 cellules peuvent alimenter le pi pour environ 4,5 - 5 heures mais cela peut être augmenté en ajoutant plus de piles si vous le souhaitez. Pour le construire, nous devons charger les 3 cellules jusqu'à 4,2 volts individuellement car la connexion des cellules au lithium est très dangereuse si elles ont des états de charge différents (tensions différentes) pour éviter cela, il est plus facile de s'assurer qu'elles sont toutes complètement chargées avant de se connecter eux.

Maintenant, nous voulons connecter ces cellules en parallèle pour ce faire, nous connectons toutes les bornes positives ensemble, puis connectons toutes les bornes négatives ensemble, utilisons un fil épais car beaucoup de courant pourrait passer entre ces batteries, ce qui chaufferait un fil plus fin. connectez maintenant les bornes négative et postie des batteries aux bornes d'entrée négative et positive du circuit de la banque d'alimentation respectivement et c'est tout pour la batterie !

Au lieu d'utiliser un circuit de banque d'alimentation comme celui que j'ai utilisé ici, vous pouvez utiliser un chargeur au lithium pour charger les cellules à 4,2 volts et un convertisseur boost pour augmenter les 4,2 volts à 5 volts, mais cela fera finalement exactement la même chose que la banque d'alimentation circuit et prendrait plus de place.

Étape 5 :Configuration de l'affichage de la batterie

Maintenant, pour configurer l'affichage de la batterie, cette étape n'est certainement pas nécessaire car vous pouvez lire la tension de la batterie via le Pis GPIO et afficher le niveau de la batterie via le logiciel, cependant, je voulais ajouter ceci car je pense que l'écran OLED donne le tout ordinateur portable un look de bricolage vraiment cool. Pour ce faire, nous devons souder notre écran OLED à notre Arduino, l'OLED que j'utilise n'est pas une version SPI, je dois donc souder 7 broches à l'Arduino.

Le brochage est le suivant :

• OLED-------------------Arduino

• Repos – Broche 7

• DC - Broche 12

• CS – Broche 9

• DIN - Broche 11

• CLK - Broche 13

• VCC - 5 Volts

• Sol - Sol

Avant de pouvoir télécharger notre code, nous devons fabriquer nos sondes de tension qui connecteront l'Arduino à la batterie et lui permettront de lire la tension des batteries dont nous avons besoin pour souder 2 résistances de 10 ohms dans une configuration de diviseur de tension (voir photos) à l'A0 et Broches de masse sur l'Arduino qui peuvent ensuite être connectées à la batterie, A0 passe au positif et la masse passe à la masse. Nous avons également besoin d'une source d'alimentation pour notre écran, nous devons donc souder un autre fil à la terre et un au VIN sur l'Arduino que nous connecterons plus tard au circuit de la banque d'alimentation pour l'alimentation.

Enfin, nous pouvons télécharger notre code qui se trouve ci-dessous.

Étape 6 :Configuration du reste des pièces

Nous avons donc configuré toutes les pièces principales et maintenant tout ce dont nous avons besoin pour configurer les pièces plus petites et plus faciles. En commençant par le clavier, nous devons le retirer du boîtier dans lequel il est entré (il est destiné à être utilisé avec une tablette de 7 pouces) tout ce que nous avons à faire est de couper le faux cuir autour du clavier et de le retirer ainsi que son circuit, c'est ça facile, vous verrez qu'il y a 4 fils que nous souderons à notre hub USB plus tard.

Le trackpad a également besoin d'une configuration minimale car tout ce que nous avons à faire est de prendre celui que nous avons fait dans un projet précédent et d'obtenir un câble micro USB pour le brancher sur notre hub USB, vous pouvez voir comment cela a été fait ici.

Enfin, notre Arduino interne devra avoir des en-têtes soudés sur toutes ses broches, il est plus facile de le faire en mettant ces broches et l'Arduino sur une planche à pain, puis en les soudant en place car cela les maintiendra droits, puis nous obtenons juste un autre micro Câble USB pour connecter l'Arduino au hub USB. Maintenant, tout est configuré pour que nous puissions commencer à assembler les choses !

Étape 7 :Le circuit (tout connecter)

À ce stade, nous avons assemblé individuellement toutes les pièces. Nous devons maintenant les connecter les unes aux autres pour créer les composants internes de notre ordinateur portable.

Nous commençons par connecter le hub USB à l'un des deux USB que nous avons dessoudé plus tôt, le deuxième USB est ensuite soudé à un port USB femelle qui est placé de l'autre côté du portable à l'aide de longs fils, soudez maintenant le track-pad , Clavier et Arduino interne au hub USB. Ensuite, nous soudons la sortie 5 volts de notre circuit de banque d'alimentation à l'entrée 5 volts du raspberry pi à l'aide d'un câble micro USB ou même du plot de soudure dédié 5 volts et masse qui se trouve sous le Pi.

C'est tout pour la base maintenant nous pouvons passer à la moitié de l'écran il n'y a que 2 parties dans notre écran, l'écran principal et l'affichage de la batterie, tout ce que nous avons à faire est de connecter le câble ruban à 50 broches à l'écran principal et au 50 connecteur à broches sur le raspberry pi. Ensuite, nous devons faire passer 3 longs câbles à partir de l'écran de la batterie Arduino, ce sont les câbles de lecture et d'alimentation de la batterie dont nous avons parlé plus tôt, le câble connecté à la broche A0 est connecté à la connexion positive de la batterie, la broche VIN est connectée à une sortie de 5 volts sur le circuit de la banque d'alimentation et la masse va à la masse.

Bien sûr, à un moment donné, nous pourrions vouloir désactiver cela, nous allons donc ajouter un commutateur entre la connexion au sol de la banque d'alimentation au Raspberry Pi, ce qui nous permet de couper complètement l'alimentation du système. Je dois noter que le simple fait de couper l'alimentation du raspberry pi est mauvais pour lui, donc il est idéal de mettre le logiciel hors tension avant de couper l'alimentation, cela peut être fait en cliquant simplement sur Arrêter dans les options de raspberry pi.

Étape 8 :Le cas

Maintenant, malheureusement, je n'ai pas d'imprimante 3D, mais nous pouvons fabriquer un boîtier très robuste et joli (à mon avis) à partir de plastique et de carton malléables. L'idée derrière cela est que les parois du boîtier seront faites d'un carton avec du plastique malléable utilisé à l'intérieur du boîtier pour garder le tout ensemble et le rendre plus solide. la clé pour ce faire est de mesurer les tailles de carton nécessaires et de le découper, le carton est ensuite collé avec de la super colle, l'utilisation de colle chaude à ce stade laisse souvent des lignes visibles qui ont l'air très moche, la meilleure chose à faire est de assemblez les pièces avec de la super colle et renforcez-les avec de la colle chaude à l'intérieur suivi d'une couche de plastique malléable. J'ai laissé les dimensions de mon boîtier ici si vous choisissez d'emprunter cette voie, mais si vous avez une imprimante 3D, je pense que ce sont les options les plus intéressantes (laissez-moi voir comment cela se passe dans les commentaires !).

Étape 9 :Charnière d'écran

Bizarrement, j'ai trouvé que cette partie du projet était la plus difficile, même si cela semble être une partie si facile. Ce que nous devons faire, c'est obtenir une charnière très rigide, je sais que c'est plus facile à dire qu'à faire, mais un bon endroit pour commencer à chercher est dans les vieux ordinateurs portables ou écrans, vous pouvez les trouver pour presque rien dans les installations d'ewaiste. une fois que vous avez votre charnière faites une encoche en bas de l'écran et en haut de la base et remplissez ces encoches avec le plastique malléable dont j'ai parlé plus tôt. Maintenant, pendant qu'il est encore chaud et malléable, commencez à pousser la charnière à l'intérieur et à le fixer en place, car ce matériau sèche si fort qu'il n'y aura aucun problème avec la charnière qui se desserre. Si vous faites une erreur, un sèche-cheveux peut être utilisé pour refondre le protoplatique et il peut ensuite être remodelé ou retiré.

Étape 10 : éléments à surveiller/améliorer

Lors de la réalisation de ce projet, j'ai rencontré pas mal de problèmes qui m'ont ralenti ou qui auraient pu me coûter beaucoup d'argent, le premier et le plus ennuyeux était le câble plat. Les câbles rubans ne sont pas conçus pour être branchés et débranchés plusieurs fois et malheureusement, c'est quelque chose que je fais beaucoup lors des tests qui ont en fait cassé le mien à cause de l'usure (j'en ai commandé un nouveau), alors assurez-vous d'être très prudent avec cela . Une autre chose qui m'a ennuyé lors du test de cet ordinateur portable, c'est que je continuais à télécharger du code sur le mauvais Arduino interne ! dans la base, nous avons 2 Arduinos branchés sur le raspberry pi, le premier est celui qui contrôle le trackpad et le second est l'Arduino que nous avons installé pour l'utiliser comme Arduino interne, le désagrément survient lorsque je télécharge accidentellement mon croquis sur le trackpad Arduino plutôt que l'Arduino sur lequel je voulais le télécharger, cela gâche bien sûr notre trackpad, le rendant inutilisable jusqu'à ce que nous téléchargeions à nouveau son code, alors assurez-vous simplement de savoir quel Arduino est lequel dans l'IDE Arduino.

Avec tout cela étant dit, je dois dire que ce n'est pas un projet très difficile car il y avait un minimum de code requis et les gens de la fondation Raspberry Pi ont rendu le processus de configuration et de fonctionnement du Pi vraiment facile.

Étape 11 :Final

À ce stade, l'ordinateur portable est entièrement fonctionnel, j'utilise le mien presque tous les jours pour prendre des notes, cela fonctionne très bien pour cela car le système d'exploitation Raspbian est livré avec libraoffice, donc l'utiliser comme ordinateur portable pour l'école ou le travail est une très bonne idée. Il se connecte également aux réseaux WiFi et Bluetooth très facilement, ce qui permet de regarder YouTube et d'autres pages Web très facilement. avec une longue durée de vie de la batterie. Dans l'ensemble, c'est un projet vraiment amusant et je recommande vraiment de l'essayer.

Si vous avez des questions, veuillez commenter ou m'envoyer un message et je ferai de mon mieux pour vous répondre.

Code

• Extrait de code n° 1

Extrait de code n°1Texte brut

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enable_dpi_lcd=1display_default_lcd=1dpi_group=2dpi_mode=87dpi_output_format=0x6f005hdmi_cvt 1024 600 60 6 0 0 0