Estación de electrónica portátil: 22 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:43

Esta es una pequeña estación de trabajo electrónica diseñada para usarse mientras viaja, o si no tiene suficiente espacio en su casa para una estación de trabajo de tamaño completo. Tiene una computadora incorporada, osciloscopio, Arduino y otras características.

Materiales:

Materiales electrónicos:

• Frambuesa Pi (1x)
• Conectores macho RCA (2x)
• Ventilador de computadora USB (1x)
• Teclado USB (1x)
• Extensores USB (3x)
• Cable USB macho a macho (1x)
• Adaptador USB hembra a hembra (1x)
• Cargador de teléfono USB 1a (1x)
• Arduino Uno (1x)
• Placa de pruebas (1x)
• Fuente de alimentación para placa de pruebas (1x)
• Clip de batería de 9v (2x)
• Conector cilíndrico de 2,1 mm (2x)
• Pantalla táctil (1x)
• Altavoz portátil (1x)
• Banco de energía portátil (1x)
• Divisor de audio (1x)
• Tarjeta de sonido USB (1x)
• Tarjeta micro SD, mínimo 4 GB (1x)
• Cable HDMI (1x)
• Concentrador USB (1x)
• Cable micro USB con interruptor (1x)
• Cable USB A a USB B (1x)
• Cable de 3,5 mm a RCA (1x)
• Baterías de nueve voltios (2x)

Nota: el teclado USB es necesario para trabajar en la Raspberry Pi originalmente, pero no se utilizará en la estación completa. Si ya tiene un teclado USB, puede usarlo en lugar de comprar uno, ya que no se usará en la estación de forma permanente.

Materiales de la caja:

• Tiras de madera de 0,75 x 2 x 22,75 pulgadas (4x)
• Tiras de madera de 0,75 x 2 x 17,75 pulgadas (4x)
• 17,75 x 24 hojas de 0,25 pulgadas de Masonite (2x)
• Bloques de madera de 1,25 x 3 x 3 pulgadas (4x)
• Bisagras a tope (2x)
• Tornillos de 1,5 pulgadas o clavos de acabado
• Pegamento de madera
• Contenedor de almacenamiento organizador (4x)
• Tornillos de montaje Arduino (1x)
• Cinta adhesiva
• Super pegamento

Cemento de contacto

22,75 x 17,125 0,25 hoja de masonita (1x)

Pestillo (1x)

Instrumentos:

• Dremel
• Cincel
• Marcador de punta fina
• Papel de lija de grano grueso
• Soldador
• Taladro
• Brocas

Paso 1: construcción de la caja, primera parte

Desafortunadamente, la caja que usé para hacer la estación de trabajo ya estaba hecha, así que no tengo fotos de la caja durante la construcción. Sin embargo, tengo otra caja exactamente, así que descubrí cómo se hizo e incluí las instrucciones aquí.

Atornille o clave dos de las tiras más cortas de madera en los extremos de dos de las dos tiras más largas (foto principal). Atornille o tache una de las hojas de Masonite al marco rectangular que acaba de hacer (foto superior derecha). Repite este proceso una vez. Coloque sus dos marcos uno al lado del otro, pero sin que se toquen del todo. Coloque las bisagras en su lugar (foto del medio a la derecha). Trace las bisagras en los marcos, en la posición donde se colocarán. Use un cincel para tallar la madera dentro de las áreas que trazó hasta que la parte superior de las bisagras esté al ras con la madera (foto inferior derecha). Atornille las bisagras en las áreas que marcó con el cincel.

Paso 2: construcción de la caja, segunda parte

Tome la hoja de 22,75 x 17,125 pulgadas de Masonite y pegue uno de los bloques de madera de 1,25 x 3 x 3 pulgadas en cada una de sus esquinas, como se muestra en la foto de la izquierda. El lado del Masonite con los bloques de madera será la parte inferior del panel principal. Taladre una rejilla de orificios de ventilación en el costado de una de las mitades de la caja, como se muestra en la foto de la izquierda. Utilice una broca de aproximadamente 1/4 de pulgada.

Paso 3: construcción de la caja, tercera parte

En este paso, estará montando los contenedores para los componentes electrónicos. Tenía una selección limitada de tipos de contenedores, por lo que las imágenes incluidas no corresponderán directamente a las instrucciones. Las instrucciones aún deberían funcionar y, de hecho, proporcionar un uso más eficiente del espacio que el sistema que tengo. Tome los cuatro contenedores de almacenamiento y colóquelos de manera que todos quepan en la mitad de la caja sin los orificios de ventilación y se puedan abrir en la posición que elija. Trace cada uno de los contenedores en el Masonite en la posición que eligió. Use papel de lija para áspera el área dentro de los lugares que delineó y el fondo de los contenedores. Cubre el fondo de los contenedores y las áreas que desbastes en Masonite con cemento de contacto. Espere a que se seque el cemento de contacto. Una vez que todo el cemento de contacto esté seco, presione los lados revestidos con cemento de contacto de los contenedores contra su área correspondiente de Masonite revestido con cemento de contacto. Los contenedores ahora se pueden utilizar para contener componentes electrónicos.

Paso 4: Montaje de la pantalla táctil

Corta un rectángulo de papel con dimensiones de 6.5 x 4.13 pulgadas. Coloque el papel en la posición de la pantalla táctil en la foto principal. Trace alrededor de la foto con un marcador de punta fina. Utilice una Dremel con cabezal de corte giratorio para cortar a lo largo de las líneas que dibujó. Quita el rectángulo de Masonite que cortaste. Haga una pequeña hendidura en el área inferior izquierda del corte para el cable plano, como se muestra en la foto superior izquierda. Dé la vuelta a la hoja de Masonite y apoye sus extremos en dos cajas. Coloque con cuidado la pantalla táctil en la muesca, asegurándose de que las extensiones de la placa de circuito con los orificios para tornillos en ellas descansen firmemente sobre la hoja de Masonite. Marque donde los orificios de los tornillos en la placa de circuito se encuentran con el Masonite. Taladre pequeños orificios en los puntos que marcó, utilizando brocas progresivamente más grandes hasta que los tornillos incluidos con la pantalla táctil encajen a través de los orificios que taladró. Vuelva a colocar la pantalla táctil en la muesca. Atornille la pantalla táctil en su lugar con los tornillos incluidos. Conecte el cable HDMI y el cable USB incluido a la pantalla, como se muestra en la foto inferior izquierda. Asegúrese de que la luz de fondo esté encendida, como se muestra en la foto inferior izquierda.

Paso 5: Instalación de NOOBS en una tarjeta SD

Es necesario descargar el sistema NOOBS en una tarjeta SD en blanco. NOOBS son las siglas de New Out Of Box Software. Es una forma más fácil de instalar el sistema operativo Raspbian en Raspberry Pi. Para encontrar instrucciones, así como la descarga, haga clic aquí.

Paso 6: Configura la Raspberry Pi

Conecte los cables HDMI y USB de la pantalla táctil a la Raspberry Pi. Conecte el concentrador USB y la tarjeta de sonido USB a la Raspberry Pi. Inserte la tarjeta SD en la ranura para tarjetas SD de la Raspberry Pi.

Paso 7: pegue el concentrador USB

Primero, seleccione el lugar donde desea que se pegue su concentrador USB. Lo pegará en la parte inferior del panel principal, el lado con la Raspberry Pi. Debe ser un lugar donde se pueda conectar a la Raspberry Pi mientras la Raspberry Pi está conectada a la pantalla táctil. Intente asegurarse de que ninguno de los cables esté doblado mientras el concentrador USB está en la posición que eligió. Delinee el concentrador USB en el área donde desea pegarlo. Lije el área que delineó con papel de lija de grano grueso. Lije la parte inferior del concentrador USB con el mismo papel de lija. Aplique una capa de cemento de contacto en ambas áreas que lijó y luego déjelas secar. Una vez que ambas áreas se hayan secado, presione firmemente el lado recubierto del concentrador USB en el área que marcó. Continúe presionando durante un minuto más o menos.

Paso 8: Montaje de la placa de pruebas

Limpie el área sobre la pantalla táctil con un paño húmedo, asegurándose de que esté libre de suciedad y polvo. Retire con cuidado la cinta protectora de la parte posterior de la placa de pruebas, teniendo cuidado de no quitar la capa adhesiva. Presione la parte posterior de la placa de pruebas contra el área que acaba de limpiar hasta que se adhiera firmemente. Conecte la fuente de alimentación de la placa de pruebas a la placa de pruebas, como se muestra en la foto principal. Asegúrese de que todas las clavijas de la parte inferior de la placa de la fuente de alimentación estén alineadas con los rieles de alimentación de la placa de pruebas. Taladre un pequeño agujero en el Masonite, en una posición cercana al gato de barril en la fuente de alimentación. Enchufe el conector macho de barril en el conector hembra de barril en la fuente de alimentación de la placa de pruebas. Desatornille la cubierta del gato de barril macho. Pasa los cables del clip de la batería de 9 V a través del orificio que perforaste en el Masonite, asegurándote de que el clip esté en la parte inferior y los cables en la parte superior. Deslice la tapa del gato de barril que desenroscó sobre los cables. Suelde el cable positivo (rojo) del clip al polo interior del conector cilíndrico y el cable negativo (negro) al anillo exterior del conector (foto inferior derecha).

Paso 9: Montaje de la batería externa

Coloque su powerbank en el frente de su caja (foto principal). Traza alrededor de la batería externa con un marcador de punta fina. Use una Dremel para cortar la madera dentro de la sección que delineó. Utilice la Dremel para hacer dos hendiduras en la madera junto al orificio que acaba de cortar, para los cables de carga y salida (foto superior derecha). Enchufe el cable que se incluyó con el banco de energía en el lado de carga del banco de energía y conecte el cable con el interruptor en el lado de salida del banco de energía. Deslice la batería externa en el orificio que le cortó. La batería externa debe encajar de forma segura, sin torcer ni doblar los cables. Si la batería externa encaja correctamente, fíjela en su lugar con cinta adhesiva. Enchufe el extremo micro USB del cable que sale de la batería externa en el conector de alimentación micro USB de la Raspberry Pi. Rastree el interruptor en el cable que sale del banco de energía hacia el Masonite, cerca de la pantalla táctil. Recorta esta área con la Dremel. Pase el interruptor a través del orificio hasta que la parte superior del interruptor esté al ras con el Masonite (foto inferior izquierda). Pega el interruptor en su lugar con Superglue. Asegúrese de que el interruptor esté en la posición de apagado.

Paso 10: carga

Corta un agujero de 5/8 x 3/8 de pulgada. Aquí será donde enchufarás el cable de carga de la estación. Coloque el extensor USB en la parte inferior de la hoja de Masonite para que pueda ver todo el puerto USB a través del orificio (foto principal). Marque dónde pasarán los tornillos a través del Masonite para montar el extensor USB en esta posición. Taladre agujeros de 1/8 de pulgada en todas las posiciones marcadas. Atornille el extensor en su lugar con los tornillos incluidos. Enchufe el adaptador USB hembra a hembra en el cable USB que va a la batería externa. Conecte el extensor USB al otro lado del adaptador USB. Enchufe el cable USB macho a USB macho en el cargador de teléfono USB. Para cargar la estación, conecte el cargador del teléfono celular al extensor USB con el cable USB macho a macho. Es posible que desee utilizar un marcador para escribir "cargando" o alguna otra indicación cerca del extensor USB para diferenciarlo de los puertos USB de datos. Nota: el banco de energía utilizado para este Instructable no admite la carga de transferencia, lo que significa que no puede cargar la estación y usar la computadora al mismo tiempo.

Paso 11: Montaje del Arduino

Desafortunadamente, no pude encontrar un kit de tornillos específicamente para montar un Arduino, por lo que he incluido un enlace a un kit con algunos pernos, tuercas y separadores. Primero, coloque su Arduino directamente encima de la placa de pruebas (foto de la izquierda). Use su marcador para marcar dónde perforará los agujeros para los tornillos para montar el Arduino. Utilice una broca de 2 mm para perforar agujeros en todas las posiciones que marcó. Si los pernos incluidos en el kit no pasan por los orificios, utilice una broca de 2,5 mm para agrandar los orificios. Coloque su Arduino de modo que los orificios para tornillos en el Arduino se alineen con los orificios para tornillos que taladró en el Masonite. Pasa los tornillos a través de los orificios para tornillos en el Arduino y los orificios que perforaste en el Masonite. Atornille un perno en el extremo de cada uno de los tornillos y apriete (foto de la derecha).

Paso 12: Arduino Power y Data

La Raspberry Pi no tiene suficiente energía para alimentar el Arduino y la pantalla táctil al mismo tiempo, por lo que el Arduino tiene una fuente de alimentación de nueve voltios para alimentarlo y un cable USB para la transferencia de datos. Taladre un pequeño agujero en el Masonite, en una posición cercana al conector de barril en el Arduino. Enchufe el conector macho de barril en el conector hembra de barril del Arduino. Desatornille la cubierta del gato de barril macho. Pasa los cables del clip de la batería de 9 V a través del orificio que perforaste en el Masonite, asegurándote de que el clip esté en la parte inferior y los cables en la parte superior. Deslice la tapa del gato de barril que desenroscó sobre los cables. Suelde el cable positivo (rojo) del clip al polo interior del conector cilíndrico y el cable negativo (negro) al anillo exterior del conector. Atornille la tapa del gato de barril nuevamente en el gato de barril. Taladre un orificio de 1/4 de pulgada en el Masonite, aproximadamente a dos pulgadas y media del conector USB en el Arduino. Corte el cable USB A a USB B por la mitad, luego pase la mitad con el conector USB B a través del orificio que acaba de perforar (foto de la izquierda). Pele una pulgada del aislamiento exterior de ambas mitades del cable. Retire media pulgada de aislamiento de cada uno de los cables más pequeños en ambas mitades del cable. Tuerza las secciones expuestas de los cables del mismo color de ambas mitades para crear un empalme. Envuelva el empalme con cinta aislante para aislarlo. Repita este proceso con todos los cables del cable. Envuelva la sección empalmada del cable con más cinta aislante hasta que esté completamente cubierta (foto del medio). Conecte el cable al concentrador USB (foto de la derecha).

Paso 13: Instalación del teclado Matchbox

Matchbox Keyboard es un teclado virtual que se puede usar para escribir en la Raspberry Pi sin necesidad de un teclado USB externo. Primero, conecte el teclado USB a la Raspberry Pi. Luego enciende la Raspberry Pi. Para encender la Raspberry Pi, presione el botón de la batería externa y encienda el interruptor de encendido. Debería aparecer una pantalla de inicio de NOOBS. Seleccione Raspbian en la lista de opciones que le brinda la pantalla de inicio. Haga clic en el icono Instalar. Una vez que Raspbian se ha descargado y aparece la pantalla principal de Raspbian

Para instalar Matchbox Keyboard, vaya a la terminal Raspbian y escriba estos comandos.

sudo apt-get install matchbox-keyboard

sudo reiniciar

Una vez que la Raspberry Pi se haya reiniciado, vaya a Menú> Accesorios y el teclado Matchbox debería estar allí. Desenchufe el teclado USB de la Raspberry Pi y apague la Raspberry Pi. Para apagar la Raspberry Pi, vaya a Menú> Apagar> Apagar. Cuando la luz indicadora verde de la Raspberry Pi deja de parpadear, puede apagar el interruptor de encendido.

Paso 14: hacer el osciloscopio

Primero, encienda la batería externa. Una vez que la Raspberry Pi se haya iniciado, vaya a Menú> Preferencias> Agregar o quitar software. Escriba "osciloscopio digital" en el motor de búsqueda integrado. Una vez que aparezcan los resultados, seleccione el software con la etiqueta "osciloscopio digital" y haga clic en el botón de instalación. Una vez que la pantalla muestra que el software se ha cargado, la ventana se cerrará. Consulta el menú. Debería haber una nueva sección, denominada "Radioaficionado". En esta sección debe encontrar el software del osciloscopio. Vaya a Menú> Preferencias> Configuración del dispositivo de audio. Compruebe si puede configurar la tarjeta de sonido USB como salida de audio. De lo contrario, vaya aquí para ver una página sobre la instalación de los controladores necesarios. Enchufe el cable de 3,5 mm a RCA en el conector del micrófono de la tarjeta de sonido. Taladre dos agujeros de 7/16 de pulgada en el Masonite dentro de las seis pulgadas de la tarjeta de sonido. Empuje los conectores RCA a través de los orificios desde la parte inferior, hasta que el revestimiento de plástico esté al ras con el Masonite (foto de la izquierda).

Paso 15: Fabricación de las sondas de osciloscopio

Hay varios tipos de sondas de osciloscopio, como 1x, 5x y 10x. Cada uno de estos tipos de sonda divide el voltaje por el número al comienzo de su nombre. Para hacer una sonda 1x, conecte un cable a cada uno de los cables de un conector RCA macho. Conecte una pinza de cocodrilo negra al cable que va al anillo exterior del conector y una pinza de cocodrilo roja al cable que va al pin interno del conector RCA. Si lo desea, puede cambiar el clip de cocodrilo rojo por una sonda de su elección, como un clip de pogo o un minigrabber. Las sondas que no son 1x son más difíciles de hacer, ya que necesitan dividir las señales por un número fijo, sin crear ninguna distorsión. Si desea hacer otros tipos de sondas, vaya aquí para obtener una guía. Nota: mientras que la guía usa conectores BNC, este proyecto usa conectores RCA.

Paso 16: Montaje del altavoz

Primero, coloque su hoja de Masonite con los componentes electrónicos montados en la mitad de la caja con la batería externa. Coloque su altavoz junto a uno de los lados de la caja (foto del extremo izquierdo). Coloque su altavoz sobre el Masonite y trace a su alrededor. Utilice la Dremel para recortar el Masonite dentro del área que está marcada. Retire la pieza de Masonite con los componentes electrónicos de la caja. Utilice la Dremel para hacer una muesca en el lateral de la caja para el cable de carga. Coloque el cable en la muesca y llene el resto de la muesca con una mezcla del aserrín de cortar la muesca y pegamento para madera (foto del medio a la izquierda). Espera a que se seque el pegamento. Haga otra hendidura para acceder al interruptor de encendido / apagado del altavoz en el costado de la caja, teniendo cuidado de no atravesar la hendidura del cable de alimentación (foto del medio a la derecha). Enchufe el cable de 3,5 mm incluido con el altavoz en el altavoz. Conecte el altavoz al cable de carga montado en la caja. Enchufe el otro extremo del cable de 3,5 mm en el divisor de audio. Taladre un agujero en el lateral de la caja con el mismo diámetro que el exterior de uno de los enchufes hembra de 3,5 mm del divisor. Empuje el extremo del divisor a través del orificio hasta que quede al ras con el exterior de la caja (foto del extremo derecho). Esta será la salida de audio de los auriculares de la estación de trabajo.

Paso 17: Extensiones USB

Conecte los dos extensores USB restantes al concentrador USB. Corte dos agujeros de 5/8 x 3/8 de pulgada, aproximadamente a dos pulgadas de distancia. Coloque los extensores USB en la parte inferior de la hoja de Masonite para que pueda ver todo el puerto USB a través del orificio (foto principal). Marque dónde pasarán los tornillos a través del Masonite para montar el extensor USB en esta posición. Haga esto en ambos agujeros. Taladre orificios de 1/8 de pulgada en todas las posiciones marcadas. Atornille los extensores en su lugar con los tornillos incluidos.

Paso 18: Montaje del ventilador

Conecte el ventilador de la computadora USB al concentrador USB. Coloque el ventilador en una posición cercana a la Raspberry Pi y lo más cerca posible de los orificios de ventilación. Trace el área circular con las aspas del ventilador expuestas en el Masonite. Utilice la Dremel para recortar esta área (foto principal). Marque los orificios de los tornillos para montar el ventilador. Taladre agujeros en todos los lugares que marcó con una broca de 9/64 pulgadas. Utilice los tornillos de montaje incluidos para atornillar el ventilador en su posición.

Paso 19: Instalación de Arduino IDE

Instalar Arduino IDE en una Raspberry Pi es muy simple. Primero, asegúrese de que su sistema operativo Raspbian esté actualizado. Puede hacer esto ejecutando los siguientes comandos en la terminal.

sudo apt-get update

sudo apt-get upgrade

Para instalar Arduino IDE, simplemente ejecute este comando.

sudo apt-get install arduino

Paso 20: Luz indicadora de Raspberry Pi

Si eres muy bueno soldando, puedes quitar el LED verde de la Raspberry Pi y conectar en su lugar otro LED que está montado en el panel Masonite. Sin embargo, no siendo muy bueno soldando, simplemente perforé un agujero en el Masonite permitiéndome ver el indicador LED existente (foto principal).

Paso 21: acabado de la electrónica

Si el conector de barril para el Arduino está conectado al Arduino, desconéctelo. Conecte una batería de nueve voltios en cada uno de los clips de batería de nueve voltios. Asegúrese de que el conector de barril esté enchufado a la fuente de alimentación de la placa de pruebas y que el interruptor de la fuente de alimentación esté en la posición de apagado. Coloque la hoja de Masonite con la electrónica en su posición en la caja (foto principal). Para usar la Raspberry Pi, presione el botón en el banco de energía y coloque el interruptor de encendido en la posición de encendido para encenderlo. Para apagarlo, vaya a Menú> Apagar> Apagar. Espere mientras el LED verde de la Raspberry Pi parpadea rápidamente durante un tiempo, luego parpadea y se apaga. Luego apague el interruptor de encendido. Para usar el osciloscopio, enciende la Raspberry Pi y ve a Menú> Radioaficionado> Osciloscopio. Para usar el Arduino, primero conecte el conector de barril al Arduino, luego conecte el Arduino a la Raspberry Pi. Puede programar el Arduino desde el IDE de Arduino instalado en la Raspberry Pi. Para usar el altavoz, use la muesca en el costado de la caja para encender el altavoz antes de reproducir audio sobre él. Alternativamente, la estación tiene capacidades Bluetooth y una salida de 3.5 mm, por lo que no tiene que usar el altavoz.

Paso 22: Conclusión y mejoras

Eso es todo lo que se necesita para construir una estación de electrónica portátil que será útil para la mayoría de los proyectos de electrónica. También incluí un monitor RCA y los circuitos para alimentar el monitor, pero como la mayoría de la gente no lo necesitaría, elegí no incluirlo en este Instructable. Desafortunadamente, no pude encontrar una manera de hacer que el altavoz se encienda automáticamente, por lo que debe usar la muesca en el costado de la caja para encender y apagar el altavoz. También debería ser posible diseñar su propio altavoz amplificado para la estación. En algún momento, sería bueno actualizar el banco de energía a un banco de energía de mayor capacidad, uno que admitiera la carga de paso, pero este fue el único que pude encontrar que tenía un medidor de carga y el interruptor de encendido en el mismo lado.. También me gustaría diseñar el ventilador para que se encienda cuando un sensor de temperatura detecta una temperatura lo suficientemente alta como para encenderlo, en lugar de que el ventilador esté siempre encendido. Esas son las únicas modificaciones realmente necesarias o urgentes que se deben realizar. Si alguien tiene alguna otra modificación o idea de mejora, menciónelo en la sección de comentarios a continuación.