Tableta impresa en 3D Raspberry Pi 4B: 8 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:41

El concepto del proyecto es desarrollar una tableta basada en Raspberry Pi imprimible en 3D. Todas las piezas (componentes) deben ser fáciles de obtener y estar disponibles. Debe tener una batería y debe ser la fuente principal de energía (es decir, se cargará con un cable enchufado, pero debe tener suficiente energía para funcionar sin ella). Debe poder funcionar perfectamente bien sin un teclado. (lo que significa que todo en la interfaz de usuario debería funcionar sin problemas incluso si no tiene un teclado y un mouse conectados).

Nota: Este proyecto usa el sistema operativo Raspbian por ahora, hasta que pueda encontrar una solución más adecuada de "tocar primero".

Características

• SBC: Raspberry Pi versión 4B + (4Gig RAM)
• Pantalla: pantalla LCD de 7 pulgadas (con toque)
• Fuente de alimentación: PiJuice UPS (con batería de 5000 mAmp)
• Cámara: cámara de 1080p (frontal)
• Sonido y parlantes: tarjeta de sonido, alimenta 2 parlantes y 2 micrófonos, y proporciona un conector de audio para auriculares.
• Acelerómetro: Giroscopio / Acelerómetro - para orientar la pantalla. (con pitón)
• Enfriamiento: ventilador conectado a un controlador de velocidad del ventilador (la velocidad se controla en python)
• USB: USB de ruptura

• Botones:

  • Botón de encendido
  • Balancín para subir / bajar volumen

• LEDs:

  • Cargar
  • La luz LED de encendido y actividad se redirige (usando nailon) a la carcasa.

• Placa trasera:

  Dorso de madera de bambú, con calcomanía grabada con láser

Detalles completos del proyecto: GitHub

Nota: Si no tiene un accesorio láser, deje ese paso fuera o pregúntele a un amigo (se proporciona gcode)

Suministros

• Raspberry Pi 4B + (o 3B +, si usa una placa de formato A, puede omitir la eliminación de la red y los bloques USB) Amazon
• Pantalla LCD oficial Raspberry Pi de 7 "(táctil) Amazon
• PiJuice UPS PiSupply
• PiSupply 5000 mAmp Batería PiSupply
• Cámara oficial Raspberry Pi 1080p (opcional: cable plano de longitud extendida) Amazon
• Waveshare Audio HAT (tarjeta de sonido) Waveshare
• 2 altavoces (8 ohmios, 1 vatio) Amazon
• Acelerómetro y giroscopio MPU-6050 Amazon
• Controlador de velocidad del ventilador HW-517 PWM Amazon
• Ventilador de 30 mm x 30 mm x 7 mm Amazon
• Tarjeta SD de 128 Gig (Mínimo 16 Gig)
• 3 botones de presión Amazon
• Breakout USB 2.0 Amazon
• Alambres de color
• Cable 18AWG (o menos)
• Madera de 3 mm (de cualquier tipo, pero usé bambú)

Paso 1: Cómo grabar en video

Nota: El video consiste en una grabación muy detallada de todos los pasos que tomé para completar este proyecto. Mire el video o siga los pasos a continuación para hacer este proyecto usted mismo.

Paso 2: preparación de los componentes

En este paso, deberá realizar algunas modificaciones en las piezas que solicitó. Esto es principalmente para quitar las partes voluminosas como cajas de tornillos y cajas USB, etc., de la PCB, ya que soldaremos los cables a la placa.

1. Raspberry Pi: Quite los bloques USB y el bloque de red (no desolde, use un cortador para quitar la carcasa de metal y corte el plástico). También retire todos los pines GPIO excepto los 6 superiores (de acuerdo con el diagrama de retorcimiento)
2. LCD: Retire el bloque USB de la PCB y retire dos de los pines de 12 mm en la parte posterior.
3. PiJice: Retire el soporte de la batería de plástico transparente. Retire el aislante de plástico negro para los pines GPIO y luego corte (no desolde) el GPIO dejando solo los 6 pines superiores (3 a la derecha, 3 a la izquierda).
4. HW-517: Retire los bloques de tornillos (desoldar)
5. wm8960: Retire el aislante de plástico negro para el GPIO, y el bloque del cable del altavoz y los tornillos, luego corte el GPIO de acuerdo con el diagrama de retorcimiento.
6. Ventilador: Retire el disipador de calor.

Paso 3: Impresión 3D

Puede descargar todos los archivos que necesita a continuación. También hay una copia en Thingiverse, por lo que puede utilizar el servicio de impresión 3D si no tiene uno.

Consejo de impresión 3D:

Hay algo en la impresora Creality que le ahorrará muchas construcciones fallidas … Su superficie de vidrio es terrible para imprimir, y aunque la placa de construcción puede calentarse, casi no ofrece adherencia y generalmente no uso un borde o cualquier cosa… ¿cómo es que? Limpio el vidrio con alcohol puro y luego uso pegamento de papel normal Pritt Stick. Es un pegamento no tóxico que cuando se calienta (como en la cama) es muy pegajoso y une el PLA a la placa de construcción. Luego, cuando la impresión está lista y la placa de impresión está fría, se desprende fácilmente. Si tiene prisa, puede lavarlo con agua. (en cualquier caso, necesitaría lavar el vidrio después de cada impresión)

Paso 4: Posimpresión

Pegue cada capa con un superpegamento de unión rápida o algo equivalente. Las capas deben quedar perfectamente una encima de la otra. Las capas 1 y 2 tienen pequeñas capturas que ayudan a alinear la capa.

Tome las tuercas de plástico que salieron del PiJuice y péguelas en los espacios provistos en la Capa 2

Ahora que está pegado, ¡puedes lijar el estuche para que se vea perfecto!

Para que su estuche se vea perfecto, necesitará lijar. Yo uso lo siguiente:

1. Lije áspero con un grano 100, de modo que se eliminen todas las líneas de la capa. Cualquier plástico que mire hacia afuera se ve gris y es bastante áspero, pero no hay líneas de capa visibles ni trozos de plástico esponjosos.
2. Lijado suave: con un papel de lija de grano 400 a 800, comience a trabajar las superficies grasas de manera más suave y lisa hasta que no haga ninguna diferencia si está lijando, el PLA aún se verá un poco áspero.
3. Brasso: use un compuesto para frotar metales como Brasso, para darle al plástico un acabado perfectamente liso.
4. Finalmente, rocíe una capa de pintura en aerosol Flat Black. Puede usar cualquiera (usé Rust-oleum) siempre que se adhiera al plástico.

Paso 5: cableado de los componentes

Utilice el diagrama de cableado para conectar todos los componentes de modo que cada componente esté conectado con su cable codificado por color correspondiente. Una vez que haya hecho esto, puede insertar las placas individuales en la carcasa y unir los cables.

Paso 6: Grabado con láser de la placa posterior de madera

Este paso requerirá que tenga el accesorio láser en su impresora, como la Ender 2. Esto usa el PWM del controlador de velocidad del ventilador como controlador de potencia para el láser. Cuando el ventilador está lleno, entonces el láser está lleno, y si el ventilador está al 10%, entonces el láser está quemando solo un poco en la madera. El resultado es poder "grabar" en una superficie como la madera. Se proporciona el gcode que utilicé: establece la altura del láser en 50 mm, así que asegúrese de hacer que el enfoque del láser sea correcto en 50 mm.

Opcional: también puede hacer su propio diseño si lo desea, pero luego tendrá que ir a este sitio:

La madera debe cortarse a 112 mm x 230 mm, y deberá lijar las cuerdas para que quepan en la Capa 3

Paso 7: instalación del software

Vaya a https://raspberrypi.org/ haga clic en Descargar, haga clic en Raspbian

• Descomprima el archivo descargado en su escritorio y use Etcher para actualizar el archivo.img en la tarjeta SD.
• Saque la tarjeta SD de su PC e insértela en la ranura para tarjetas SD de la Raspberry Pi.
• Inicie la tableta presionando el botón de encendido en el costado de la carcasa durante 2 segundos.
• La primera vez que se inicia, cambiará automáticamente el tamaño de la partición para llenar la tarjeta SD.

Después de eso, se reiniciará y debería estar en la pantalla de bienvenida del sistema operativo Raspbian.

• Haga clic en Siguiente
• Haga clic en Siguiente de nuevo
• Puede omitir la configuración de la contraseña por ahora
• Puede descartar la opción sobre el borde negro
• Seleccione la red inalámbrica de su enrutador e ingrese la contraseña. Deberá haber insertado un teclado USB en este punto, ya que no habrá ningún teclado en pantalla.
• Omita la actualización en la siguiente pantalla (podemos hacerlo más tarde)
• Ya terminaste

Ahora necesitamos establecer algunas configuraciones para que podamos acceder a la tableta de forma remota.

• Haga clic en el icono de Raspberry Pi (arriba a la izquierda)
• Ir a Preferencias
• Ir a Configuración de Raspberry Pi
• Haga clic en la pestaña Interfaces
• Habilitar: SSH y cámara, I2C, SPI
• Haga clic en Aceptar para confirmar y dejar que se reinicie.

El resto del trabajo se puede hacer en un terminal remoto en su PC normal:

• Usando Putty (en Windows) o Terminal (en Mac), inicie sesión en la tableta raspberry pi como:

  • ssh [email protected]
  • La contraseña predeterminada es frambuesa

• Luego emita los siguientes comandos:

  • sudo su
  • apt-get update
  • clon de git
  • cd WM8960-Audio-HAT
  • ./install.sh
  • reiniciar

• Ahora se reinicia, vuelve a iniciar sesión y puedes quedarte como pi

  • sudo nano /boot/config.txt

  • Dentro de nano, realice los siguientes cambios:

    • busque # hdmi_drive = 2 y elimine el # (descomentar) y cambie este valor a 1
    • busque dtparam = audio = on y agregue un # al frente (coméntelo)
    • Agregue una nueva línea con hdmi_ignore_edid_audio = 1
  • Ctrl s (para guardar)
  • Ctrl x (para salir)
  • sudo reiniciar

• Ahora déjelo reiniciar, vuelva a iniciar sesión y haga lo siguiente:

  • sudo su
  • apt-get install libasound-dev
  • python -m pip install - actualizar pip setuptools wheel
  • pip instalar pyalsaaudio
  • Salida

• Ahora ha vuelto como usuario pi, ahora obtenga el proyecto de GitHub

  clon de git

Ahora necesita construir los 3 servicios que hacen que la pantalla gire, el volumen suba y baje y el ventilador se encienda y apague.

sudo nano /lib/systemd/system/PiTabAudio.service

[Unidad]

Descripción = Servicio de audio de la tableta Pi Después de = multi-user.target [email protected] [Servicio] Tipo = simple ExecStart = / usr / bin / python /home/pi/Raspberry-Pi-Tablet/Services/audio.py StandardInput = tty-force [Instalar] WantedBy = multi-user.target

• sudo systemctl daemon-reload
• sudo systemctl habilitar PiTabAudio.service
• sudo systemctl start PiTabAudio.service
• sudo systemctl status PiTabAudio.service
• sudo nano /lib/systemd/system/PiTabScreen.service

[Unidad]

Descripción = Pantalla de la tableta Pi Servicio después de = multi-user.target [email protected] [Servicio] Usuario = pi Grupo = pi Tipo = simple ExecStart = / usr / bin / python / home / pi / Raspberry-Pi-Tablet /Services/screen.py StandardInput = tty-force [Instalar] WantedBy = multi-user.target

• sudo systemctl daemon-reload
• sudo systemctl habilitar PiTabScreen.service
• sudo systemctl start PiTabScreen.service
• sudo systemctl status PiTabScreen.service
• sudo nano /lib/systemd/system/PiTabFan.service

[Unidad]

Descripción = Servicio del ventilador de la tableta Pi Después de = multi-user.target [email protected] [Servicio] Tipo = simple ExecStart = / usr / bin / python /home/pi/Raspberry-Pi-Tablet/Services/fan.py StandardInput = tty-force [Instalar] WantedBy = multi-user.target

• sudo systemctl daemon-reload
• sudo systemctl habilitar PiTabFan.service
• sudo systemctl start PiTabFan.service
• sudo systemctl status PiTabFan.service
• sudo reiniciar

Ahora podemos instalar las herramientas y servicios de PiJuice:

sudo apt-get install pijuice-gui

¡Eso es todo amigos!

Paso 8: el producto final

Debería haber terminado ahora y puede probar las diversas funciones.

Encontré unos bonitos tornillos negros que encajaban muy bien en las tuercas de plástico que pegamos en las esquinas. Perforé un poco los agujeros para que la cabeza de la tuerca se hundiera un poco.

Finalista en el Concurso Raspberry Pi 2020