Tìm hiểu cách tạo một màn hình chạy bằng pin di động cũng có thể cung cấp năng lượng cho Raspberry Pi: 8 bước (có hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:32

Bạn đã bao giờ muốn viết mã python hoặc có đầu ra hiển thị cho Robot Raspberry Pi của bạn khi đang di chuyển hoặc cần một màn hình phụ di động cho máy tính xách tay hoặc máy ảnh của bạn?

Trong dự án này, chúng tôi sẽ xây dựng một màn hình chạy bằng pin di động và nguồn điện có thể cung cấp năng lượng cho một chiếc mâm xôi pi hoặc sạc điện thoại của bạn. Chúng tôi sẽ sử dụng pin di động lithium-ion và sử dụng cả bộ chuyển đổi buck và boost từ DC sang DC để xây dựng dự án của mình.

Hãy cảnh giác và ghi nhớ những lời nhắc nhở an toàn được in đậm

Quân nhu

Bạn sẽ cần:

-Một Raspberry pi (bất kỳ bo mạch nào cũng hoạt động, chỉ cần lưu ý yêu cầu điện áp và dòng điện để tham khảo sau này) và các bộ điều hợp và dây nguồn cần thiết:

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

-Màn hình đánh giá LCD 12 VOLT (Tôi đã sử dụng màn hình 7 inch);

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

-Một bộ chuyển đổi DC TO DC với đầu ra USB:

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

- Bộ chuyển đổi DC TO DC Boost:

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

-Dây điện tử vừa và nhỏ lõi đơn trong đó có thể xử lý ít nhất là 10 ampe

-cáp chống va đập

-Dây nguồn USB

-Cáp HDmi

- Chốt thùng phù hợp để trưng bày:

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

- (Tùy chọn) Máy in 3d để in các bộ phận lắp và hộp đựng pin nếu cần

-Một giá đỡ pin:

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

-Một công tắc phù hợp

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

-18650 tế bào pin với số lượng đồng đều (Hãy hết sức thận trọng khi mua tế bào lithium-ion từ các nhà cung cấp mà bạn không quen mua)

Bước 1: Tìm hiểu kiến thức cơ bản

Dưới đây là sơ lược về lý thuyết và các nguyên tắc đằng sau dự án, vì điều quan trọng là phải hiểu các nguyên tắc điện tử cơ bản đằng sau dự án này.

Trước tiên, hãy đánh giá các thành phần cốt lõi mà chúng tôi đã chọn. Chúng tôi đã chọn một màn hình 12 volt cho dự án này và một pi raspberry hoạt động ở điện áp 5 volt và yêu cầu tối đa 3 ampe để duy trì nguồn điện tùy thuộc vào bảng raspberry pi nào được sử dụng.

Tiếp theo, chúng ta hãy thảo luận về nguồn điện của chúng ta. Các tế bào Lithium-ion (trung bình có công suất 3,5 V), đang được sử dụng để cung cấp năng lượng cho dự án này, ở cấu hình 2S (Các ô được sắp xếp theo thứ tự trong các nhóm ô trong đó có hai ô có dây nối tiếp, mỗi nhóm ô được nối dây song song với nhau). Như vậy, pin có thể tạo ra điện áp trung bình là 7 vôn và công suất và đầu ra hiện tại của nó được xác định bởi số lượng nhóm tế bào đang được sử dụng.

Bây giờ, chúng ta hãy xem xét hệ thống điều tiết điện năng của chúng ta. Do đầu ra của pin ban đầu không đạt yêu cầu để cung cấp năng lượng hiệu quả cho dự án, các bộ chuyển đổi Điện áp DC sang DC được yêu cầu để chuyển đổi điện áp đầu ra của pin thành điện áp yêu cầu của từng thiết bị (dẫn đến thay đổi pin cũng có dòng điện tải đầu ra tối đa), bằng cách tăng hoặc giảm điện áp (do đó giảm và tăng dòng điện tương ứng). Vì pi raspberry yêu cầu dòng tải lớn hơn so với màn hình hiển thị, Điện áp sẽ phải giảm để đáp ứng điện áp yêu cầu của pi raspberry và dòng tải tối thiểu

Do đó, dẫn đến cấu hình pin 2S của chúng tôi là lý tưởng cho tác vụ trong tầm tay (do đầu ra ở đó là khoảng 7V) vì nó đủ gần với điện áp danh định của raspberry pi để cung cấp dòng tải lớn và đủ gần với điện áp danh định của màn hình sao cho khi tăng điện áp thì vẫn có đủ dòng điện để màn hình hoạt động.

Bộ chuyển đổi điện áp DC sang DC đang được sử dụng trong dự án là: 1) bộ chuyển đổi tăng cường, điều này sẽ tăng đầu vào 7 volt của chúng tôi, thành đầu ra 12 volt ổn định để màn hình của chúng tôi sử dụng và 2) bộ chuyển đổi buck, điều này sẽ giảm đầu vào 7 volt của chúng tôi đến đầu ra 5 volt ổn định với nguồn cung cấp dòng điện dồi dào cho hoạt động cường độ cao nhất.

Dự án này cũng có thể được thực hiện theo nhiều cách khác nhau, như thực hiện dự án sao cho chỉ màn hình được sử dụng pin, trong trường hợp đó, tất cả những gì bạn phải làm là làm theo hướng dẫn và bỏ qua các bước thiết lập mâm xôi số Pi.

Ngoài ra, dự án này có thể được sử dụng để cấp nguồn cho điện thoại hoặc bất kỳ thiết bị hỗ trợ USB nào khác thay vì bảng raspberry pi, nếu bạn bỏ qua tất cả các phần của từng bước xử lý màn hình hoặc bất kỳ biến thể nào như vậy, do đó, bạn biết những điều cơ bản được dạy ở đây là công cụ cho bất kỳ cải tiến hoặc sửa đổi nào khác.

Bước 2: Bắt đầu xây dựng và in các bộ phận

Bây giờ bạn đã hiểu các hoạt động điện tử cơ bản của dự án này, chúng tôi có thể bắt đầu xây dựng của chúng tôi.

Dự án này chủ yếu là điện tử, nhưng nếu bạn muốn mọi thứ trong một gói gọn gàng hoặc không có một số bộ phận nhất định. Bạn có thể in 3d trước để có thể tập trung vào thiết bị điện tử sau này.

Nếu bạn đã sử dụng màn hình được khuyến nghị, bạn có thể sử dụng tệp này cho dây nịt của mình (bao gồm trong bước).

Nếu bạn cần giá đỡ pin, bạn có thể xem tại: https://www.thingiverse.com/thing:1823552. Bạn có thể làm theo hướng dẫn của người tạo hoặc bạn có thể tự khoan lỗ và sử dụng ốc vít, bu lông và vòng đệm từ m2 đến m4 để kẹp các ô và hệ thống dây điện của mình. Hãy nhớ kiểm tra kỹ các kết nối của bạn và cách nhiệt tất cả các kết nối đang mở và các vít dẫn điện trước khi tiếp tục trở đi.

Bước 3: Kết nối pin của bạn

Trước khi bắt đầu, hãy đảm bảo rằng bạn có tất cả các thành phần cần thiết và nhớ kiểm tra xem các Tế bào 18650 của bạn có điện áp và công suất tương tự hay không

Đầu tiên, hãy nhóm các pin lithium-ion 18650 của bạn thành từng cặp và kết nối từng cặp nối tiếp với nhau tạo thành một nhóm tế bào.

Tiếp theo, lấy từng nhóm tế bào và đấu dây song song với nhau và nhớ đấu dây công tắc vào một trong các điểm nối song song (tốt nhất là đầu tiên hoặc cuối cùng hoặc ở đầu ra của pin).

Điều này được thấy trong sơ đồ nối dây ở trên.

Một lần nữa, hãy nhớ kiểm tra kỹ các kết nối của bạn và cách nhiệt tất cả các kết nối bị hở và các vít dẫn điện trước khi tiếp tục trở đi

Bước 4: Kết nối bộ điều chỉnh điện áp của bạn

Tiếp theo, chúng tôi sẽ kết nối Bộ điều chỉnh điện áp DC TO DC với pin của chúng tôi.

Đầu tiên, đảm bảo rằng công tắc đặt trên pin như hình trước đã tắt trước khi đấu dây để tránh làm hỏng linh kiện trong quá trình hiệu chuẩn.

Tiếp theo nối các cực dương của pin vào cực dương của cả bộ chuyển đổi buck và boost song song.

Tiếp theo, đấu dây cực âm của pin vào song song cả bộ chuyển đổi buck và boost.

Điều này được hiển thị ở trên.

Tiếp theo, bật công tắc và sử dụng tuốc nơ vít để điều chỉnh đầu ra của bộ chuyển đổi boost và buck bằng cách xoay chiết áp của bo mạch

Bộ chuyển đổi tăng cường sẽ cấp nguồn cho Màn hình 12 VOLT và đầu ra phải được hiệu chỉnh để có đầu ra 12 volt

Bộ chuyển đổi Buck sẽ cung cấp năng lượng cho Raspberry Pi. Như đã đề cập trước đó, mỗi bảng có một yêu cầu hiện tại khác nhau. Đặt bộ chuyển đổi buck thành 5 Volts và đặt nó ở chế độ USB (có thể được thực hiện thông qua tài liệu đi kèm trong bao bì cho thành phần) và đặt Quy định hiện tại thành 1amp và hiệu chỉnh dựa trên bo mạch sau khi nó được kết nối sau này.

Bước 5: Kết nối màn hình của bạn và Raspberry Pi

Sau khi hiệu chỉnh bộ điều chỉnh điện áp, chúng tôi có thể kết nối các thiết bị của mình

Đầu tiên, chúng ta có thể kết nối chân thùng của mình với đầu ra của bộ chuyển đổi tăng cường theo phân cực thích hợp và sau đó bạn có thể kết nối nó với màn hình.

Tiếp theo, kết nối USB của bạn với Raspberry Pi và sau đó kết nối HDMI của bạn từ Raspberry Pi với Màn hình.

Bây giờ sử dụng tuốc nơ vít và điều chỉnh nắp hiện tại của bộ chuyển đổi buck thành giá trị mà bảng pi mâm xôi bật và khởi động (có thể thay đổi từ 1 đến 4 ampe tùy thuộc vào bảng được sử dụng).

Ở đây có thể sử dụng điện thoại di động nếu sạc điện thoại di động, thay vì cấp nguồn cho mâm xôi pi, Chỉ cần đảm bảo rằng cường độ dòng điện mà bạn giới hạn chiết áp được đặt thành cường độ dòng điện trong các thông số kỹ thuật của thiết bị của bạn.

Bước 6: Kết thúc

Bây giờ các thiết bị điện tử đã hoàn thành và bây giờ bạn có thể buộc tất cả các dây cáp của mình và đã đến lúc nối dây khai thác màn hình LCD

Bạn có thể lắp bộ chuyển đổi tăng cường và bộ pin cho phù hợp với phương tiện của mình bằng keo nóng hoặc bu lông và nếu bạn đang sử dụng dây nịt được in kèm theo, bạn sẽ:

1) Bảo vệ tất cả các thành phần bằng băng keo hai mặt, khoan lỗ trên mô hình in 3d cho phù hợp với các thành phần của bạn và cố định bằng vít hoặc bằng dây buộc xoắn, với mô hình 3d

2) Tháo chân đế màn hình ở dưới cùng của màn hình để lộ ra khe cắm mô hình sẽ được lắp vào

3) Trượt tab của giá treo đã in vào khe ở mặt sau của màn hình từ phía dưới, cho đến khi giá gắn được chắc chắn.

4) Vặn lại giá đỡ để khóa giá đỡ vào đúng vị trí và để cố định các bộ phận.

Bước 7: Kết luận

Giờ đây, bạn đã có Raspberry Pi và Display chạy bằng pin, để tiếp tục, bạn có thể thêm bàn phím không dây và sau đó là máy ảnh. Cũng thông qua dự án này, bạn đã hiểu sâu hơn về thiết bị điện tử và cách các vật dụng cơ bản mà bạn sử dụng trong cuộc sống hàng ngày, chẳng hạn như pin và điện thoại thông minh hoạt động và được cung cấp năng lượng như thế nào.

Bước 8: Các bước trong tương lai

Dự án này có thể được cải thiện trong tương lai bằng cách bổ sung một vỏ máy in 3d, trong đó tất cả các thành phần hiện có có thể được lưu trữ và bảo vệ khỏi môi trường bên ngoài.

Ngoài ra, một mạch sạc pin tích hợp có thể được thêm vào để sạc thiết bị mà không cần tháo pin và có thể thêm nhiều tế bào hơn để cải thiện tuổi thọ pin.

Bạn có thể điều chỉnh dự án này thành Ngân hàng pin hoặc Chỉ là Màn hình chạy bằng pin và Trong tương lai, bạn cũng có thể tăng dung lượng pin và sản lượng dòng tải tối đa bằng cách kết nối thêm nhiều nhóm tế bào 2S 18650 trong một cấu hình tương tự song song với các tế bào hiện tại.

Dự án này có thể được mở rộng hơn nữa thành một ma trận màn hình và raspberry pi thông qua việc mở rộng các nhóm tế bào của pin và lặp lại từng bước trong dự án này. Do đó, dự án này có thể được sử dụng làm xương sống mà trên đó bạn có thể mở rộng ma trận Màn hình và Raspberry pi chạy bằng pin của mình