Naučite se, kako narediti prenosni baterijski monitor, ki lahko napaja tudi Raspberry Pi: 8 korakov (s slikami)

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:04

Ste že kdaj želeli kodirati python ali imeti na zaslonu izhod za zaslon vašega Raspberry Pi Robota ali ste potrebovali prenosni sekundarni zaslon za prenosni računalnik ali fotoaparat?

V tem projektu bomo izdelali prenosni monitor z baterijskim napajanjem in napajalnik, ki lahko napaja tudi malinovo pi ali napolni vaš telefon. Za izgradnjo našega projekta bomo uporabili litij-ionsko celično baterijo in uporabili tako buck kot tudi ojačevalnike DC v DC.

Bodite previdni in ne pozabite, da so varnostni opomniki krepki

Zaloge

Boste potrebovali:

-A Raspberry pi (katera koli plošča bo delovala, samo upoštevajte zahteve glede volage in trenutni žreb za kasnejšo uporabo) ter potrebne adapterje in napajalne kable:

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

-LCD monitor z oceno 12 VOLT (uporabljal sem 7-palčni zaslon);

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

-Pretvornik DC v DC z izhodom USB:

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

-A DC v DC ojačevalni pretvornik:

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

-Enožilni mala in srednja elektronika, žica, ki lahko prenese najmanj 10 amperov

-odvodni kabli

-USB napajalni kabel

-HDMI kabel

-Ustrezen zatič za zaslon:

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

-(izbirno) 3D tiskalnik za tiskanje montažnih delov in ohišja baterije, če je potrebno

-Nosilec baterije:

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

-Ustrezno stikalo

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

-18650 baterijskih celic v enakomernih količinah (Izjemno previdni pri nakupu litij-ionskih celic pri prodajalcih, pri katerih nakupa ne poznate)

1. korak: Razumevanje osnov

Tukaj je hiter vpogled v teorijo in načela projekta, saj je pomembno razumeti osnovna elektronska načela tega projekta.

Najprej ocenimo osnovne komponente, ki smo jih izbrali. Za ta projekt smo izbrali 12-voltni monitor, malina pi deluje pri napetosti 5 voltov in za vzdrževanje moči potrebuje do 3 ampere, odvisno od tega, katera plošča maline pi se uporablja.

Nato se pogovorimo o našem viru energije. Litij-ionske celice (v povprečju z zmogljivostjo 3,5 V) se uporabljajo za napajanje tega projekta v konfiguraciji 2S (celice so razvrščene v skupine celic, od katerih vsebujeta dve zaporedno povezani celici, pri čemer je vsaka skupina celic ožičena vzporedno drug z drugim). Tako lahko baterija oddaja povprečno napetost 7 voltov, njen trenutni izhod in zmogljivost pa sta določena s številom uporabljenih skupin celic.

Zdaj pa pojdimo na naš sistem regulacije moči. Ker izhod akumulatorja sprva ni zadovoljiv, da bi sam lahko učinkovito napajal projekt, so pretvorniki napetosti v enosmerni tok v enosmerni tok potrebni za pretvorbo izhodne napetosti naše baterije v napetost zahtevane napetosti vsake naprave (kar vodi do spremembe baterij največji tok izhodne obremenitve), bodisi z dvigom ali znižanjem napetosti (torej znižanjem in dvigom toka). Ker malina pi potrebuje večji tok obremenitve kot zunanji prikaz, bo treba napetost zmanjšati, da bo zadovoljen zahtevani napetost in tok obremenitve maline pi

Zato je naša konfiguracija 2S baterije idealna za nalogo (ker je izhod okoli 7V), saj je dovolj blizu nazivne napetosti maline pi, da zagotavlja tudi dovolj toka obremenitve in je dovolj blizu nazivni napetosti zaslon, tako da bo ob povečanju napetosti dovolj toka, da bo zaslon še vedno deloval.

Pretvorniki napetosti v enosmerni tok v enosmerni tok, ki se uporabljajo v projektu, so: 1) ojačevalni pretvornik, to bo povečalo naš 7-voltni vhod na enakomeren 12-voltni izhod, ki ga bo uporabljal naš monitor, in 2) pretvornik dolarja, to se bo zmanjšalo naš 7-voltni vhod na stabilen 5-voltni izhod z zadostno količino toka za najbolj intenzivno delovanje.

Ta projekt je mogoče izvesti tudi na različne načine, na primer pri izvedbi projekta, tako da bo samo zaslon napajal baterijo, v tem primeru morate le slediti vodniku in ne upoštevati korakov za nastavitev maline pi.

Tudi ta projekt se lahko uporablja za napajanje telefona ali katere koli druge naprave z USB -priključkom namesto maline pi plošče, če zanemarite vse dele vsakega koraka, ki se nanašajo na monitor, ali kakršne koli njihove različice, zato poznate osnove, ki so tu naučene, pomembno za vse nadaljnje izboljšave ali spremembe.

2. korak: Zagon izdelave in tiskanja delov

Zdaj, ko razumete osnovne elektronske operacije tega projekta, lahko začnemo z gradnjo.

Ta projekt je večinoma elektronski, če pa želite vse v urejenem paketu ali nimate določenih delov. Najprej jih lahko natisnete 3D, da se pozneje osredotočite na elektroniko.

Če ste uporabili priporočeni monitor, lahko to datoteko uporabite za pas (vključeno v koraku).

Če potrebujete držalo za baterije, si lahko ogledate: https://www.thingiverse.com/thing:1823552. Sledite navodilom ustvarjalca ali pa sami izvrtate luknje in uporabite vijake, vijake in podložke m2 do m4 za vpenjanje celic in ožičenja. Ne pozabite dvakrat preveriti svojih povezav in izolirati vse odprte povezave in prevodne vijake, preden nadaljujete.

3. korak: Ožičenje baterije

Preden začnete, se prepričajte, da imate vse potrebne komponente in ne pozabite preveriti, ali so vaše celice 18650 enake napetosti in zmogljivosti

Najprej združite svoje litij-ionske baterije 18650 v pare in povežite vsak par zapored, tako da tvori celično skupino.

Nato vzemite vsako skupino celic in jih povežite vzporedno drug z drugim in ne pozabite priključiti stikala na enega od vzporednih stičišč (po možnosti prvega ali zadnjega ali na izhodu baterije).

To je razvidno iz zgornjega načrta ožičenja.

Še enkrat ne pozabite dvakrat preveriti svojih povezav in izolirati vse odprte povezave in prevodne vijake, preden nadaljujete

4. korak: Priključite regulatorje napetosti

Nato bomo naše regulatorje napetosti DC na DC priključili na našo baterijo.

Najprej se prepričajte, da je stikalo, nameščeno na akumulatorju, kot je prikazano prej, izključeno pred ožičenjem, da preprečite poškodbe sestavnih delov med kalibracijo.

Nato vzporedno povežite pozitivne sponke akumulatorja s pozitivnimi pretvorniki izravnalnega in ojačevalnega pretvornika.

Naslednji kabel vzporedno povežite z negativnim polom akumulatorja do pretvornika dolarja in ojačevalnika.

To je prikazano zgoraj.

Nato vklopite stikalo in z izvijačem prilagodite izhode pretvornikov za povečanje in znižanje z obračanjem potenciometrov plošč

Povečevalni pretvornik bo napajal 12 VOLT zaslon, izhod pa mora biti kalibriran, da ima 12-voltni izhod

Pretvornik Buck bo napajal Raspberry Pi. Kot smo že omenili, ima vsaka plošča drugačne trenutne zahteve. Pretvornik dolarjev nastavite na 5 voltov in ga nastavite na način USB (to lahko storite s priloženimi dokumenti v embalaži za komponento), trenutne predpise pa nastavite na 1 amper in kalibrirajte na podlagi plošče, ko ga kasneje priključite.

5. korak: Povežite zaslon in Raspberry Pi

Po kalibraciji regulatorjev napetosti lahko priključimo naše naprave

Najprej lahko priključimo naš sodček na izhod ojačevalnega pretvornika v pravilni polarizaciji, nato pa ga priključite na zaslon.

Nato priključite USB na Raspberry Pi in nato priključite HDMI iz vašega Raspberry Pi na zaslon.

Sedaj uporabite izvijač in nastavite trenutni pokrov pretvornika dolarja na vrednost, pri kateri se vklopi malina pi deska in se zažene (lahko se spreminja od 1 do 4 amperov, odvisno od uporabljene plošče).

Tukaj lahko uporabite mobilni telefon, če želite polniti mobilni telefon, namesto da napajate malinovo pi. Prepričajte se, da je jakost, pri kateri omejite potenciometer, nastavljena na vrednost specifikacij vaše naprave.

6. korak: Zaključek

Zdaj je elektronika končana in zdaj lahko privežete vse svoje kable in čas je, da povežete kabelski snop LCD

Pretvornik za povečanje moči in baterijo lahko prilagodite svojim potrebam bodisi z vročim lepilom ali vijaki, in če uporabljate priloženi tiskani pas, boste:

1) Pritrdite vse komponente bodisi z dvostranskim trakom, izvrtajte luknje v 3D tiskanem modelu, da ustrezajo vašim komponentam, in jih pritrdite z vijaki ali z vijačnimi vezicami na 3d model

2) Odstranite stojalo za zaslon z dna monitorja, da odkrijete režo, v katero bo vstavljen model

3) Potisnite jeziček natisnjenega nosilca v režo na hrbtni strani monitorja od spodaj, dokler nosilec ni varen.

4) Privijte nazaj v stojalo, da pritrdite nosilec in pritrdite komponente.

7. korak: Zaključek

Zdaj imate Raspberry Pi in zaslon na baterije, za nadaljevanje lahko dodate brezžično tipkovnico in nato kamero. Tudi s tem projektom ste poglobili razumevanje elektronike in načina delovanja in napajanja osnovnih predmetov, ki jih uporabljate v vsakdanjem življenju, kot so baterije in pametni telefoni.

8. korak: Prihodnji koraki

Ta projekt je v prihodnje mogoče izboljšati z dodajanjem 3D tiskanega ohišja, v katerem je mogoče shraniti vse obstoječe komponente in jih zaščititi pred zunanjim okoljem.

Prav tako lahko dodate integrirano vezje za polnjenje baterije, da napolnite napravo, ne da bi odstranili baterije, in lahko dodate več celic, da izboljšate življenjsko dobo baterije.

Ta projekt lahko prilagodite v baterijo ali samo v zaslon, ki ga poganja baterija, v prihodnosti pa lahko povečate tudi zmogljivost baterije in največjo moč obremenitve, tako da vzporedno s trenutnimi celicami povežete več skupin celic 2S 18650 v podobni konfiguraciji.

Ta projekt je mogoče dodatno razširiti v matriko zaslonov in malinovih pi s širjenjem skupin celic baterije in ponavljanjem vsakega koraka v tem projektu. Ta projekt se lahko zato uporablja kot hrbtenica, na kateri lahko razširite svojo matriko prikazovalnikov in Raspberry pi na baterije