FeatherQuill - 34+ tundi segamisvaba kirjutamist: 8 sammu (koos piltidega)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:45

Autor: CameronCoward

Teave: kirjanike jaoks Hackster.io, Hackaday.com ja teised. Idiootide juhendite autor: 3D -printimine ja 3D -modelleerimise algajate juhend: Autodesk Fusion 360 juhend. Lisateave CameronCowardi kohta »Fusion 360 -projektid»

Kirjutan elatuseks ja veedan suurema osa oma tööpäevast lauaarvuti ees artiklite kloppimise ajal. Ehitasin FeatherQuilli, kuna soovisin rahuldavat trükkimiskogemust isegi väljas olles. See on sülearvuti stiilis spetsiaalne segamisvaba tekstitöötlusprogramm. Selle kõige olulisemad omadused on äärmiselt pikk aku kasutusaeg (34+ tundi kirjutamist), mehaaniline klaviatuur ja kiire alglaadimisaeg

FeatherQuill on ehitatud Raspberry Pi Zero W ümber, mis valiti väikese energiatarbimise tõttu. See töötab DietPi abil, et hoida OS võimalikult kerge. Kui see on sisse lülitatud, laadib see automaatselt lihtsa terminalipõhise tekstitöötlusprogrammi nimega WordGrinder. Toite sisselülitamisest kirjutamiseni kulub umbes 20–25 sekundit.

Aku koosneb kaheksast 18650 liitium-ioonakust, millest igaüks mahutab 3100 mAh. Kogumaht on piisav, et kestaks tippimise ajal 34+ tundi. Spetsiaalne riistvaralüliti võimaldab teil LCD -ekraani ooterežiimi jaoks välja lülitada. Ooterežiimis töötab Raspberry Pi tavapäraselt ja aku võib kesta üle 83 tunni.

Tarvikud:

• Vaarika Pi Zero W
• 18650 akuelemendid (x8)
• LiPo laadimislaud
• 5 -tolline puutetundlik LCD -ekraan
• 60% mehaaniline klaviatuur
• Väikesed magnetid
• Micro USB adapter
• Nikkelribad
• USB C laiend
• 3 mm soojuskomplekti lisad
• M3 kruvid
• 608 rulalaagrid
• Lülitid
• Lühikesed USB -kaablid ja HDMI -kaabel

Lisatarvikud, mida vajate:

• Klambrid
• Gorilla liim
• 3D printeri hõõgniit
• Jootmisvoog
• Traat

Tööriistad:

• 3D -printer (kasutasin BIBO -d)
• Jootekolb (see on minu oma)
• Kuumliimipüstol (selline)
• Kruvikeerajad
• Kuuskant-/kuuskantvõtmed
• Failid
• Dremel (pole vajalik, kuid aitab vajadusel korrastada/puhastada)

Samm: energiatarve ja aku kasutusaeg

Selle projekti puhul oli aku kestvus minu jaoks kõige olulisem tegur. Minu eesmärk oli, et saaksin FeatherQuilli nädalavahetusereisile kaasa võtta ja mul oleks piisavalt taignaelu, et paariks päevaks kirjutada, ilma et oleks vaja seda laadida. Arvan, et olen selle saavutanud. Allpool on toodud erinevad mõõtmised ja järeldused, mis ma aku kasutusaega tegin. Pidage meeles, et 18650 akuelementi on erineva võimsusega ja selle projekti jaoks kasutatud mudelid on igaüks 3100 mAh.

Mõõdud:

Ainult LCD: 1,7W (5V 340mA)

Ainult LCD (taustvalgus väljas): 1,2 W (5 V 240 mA)

Kõik sisse lülitatud (ilma klaviatuuri LEDideta): 2,7 W (5V 540mA)

Klaviatuur on lahti ühendatud: 2,3 W (5 V 460 mA)

USB -jaotur on lahti ühendatud: 2,3 W (5 V 460 mA)

Ainult Raspi: 0.6W (5V 120mA)

Raspi + klaviatuur: 1,35 W või 1,05 W? (5V 270mA - 210mA, keskmine: 240mA)

Kõik ühendatud (taustvalgus väljas): 2,2 W (5 V 440 mA)

Järeldused:

Raspi: 120 mA

Klaviatuur: 80mA LCD

(miinus taustvalgus): 240 mA

LCD taustvalgus: 100mA

LCD kokku: 340mA

USB -jaotur: toiteallikat ei kasutata

Tavaline kasutamine: 5V 540mA ooterežiimis

(Taustvalgus väljas): 5V 440mA

Ooterežiim (LCD täielikult välja lülitatud): näidud on ebajärjekindlad, kuid 5V ~ 220mA

Aku kestvus 8 x 18650 3,7 V 3100mAh akuga (kokku: 24, 800mAh):

Tavaline kasutamine: 34 tundi ooteaega

(Taustvalgus väljas): 41,5 tundi

Ooterežiimis (LCD täielikult välja lülitatud): 83,5 tundi

Lisateave ja selgitused:

Mõõtmised tehti odava energiamonitori abil ja tõenäoliselt pole need täiesti täpsed ega täpsed. Kuid näidud on piisavalt järjepidevad, et võime eeldada, et need on meie eesmärkide jaoks piisavalt lähedal.

Kõik töötab 5V (nominaal). Testimiseks kasutati toite tavalisest USB -tüügaste toiteallikast. Tegeliku ehituse jaoks saab energiat 18650 LiPo aku LiPo laadimis-/võimendusplaadi kaudu.

Need mõõtmised tehti DietPi (mitte Raspberry Pi OS) käitamise ajal, kui nii WiFi kui ka Bluetooth on keelatud. Bluetoothi utiliidid/teenused eemaldati täielikult.

DietPi "Energiasäästu" protsessori säte ei tundu üldse mingit mõju avaldavat.

Alglaadimisprotsess tarbib rohkem energiat, kuna protsessori turbo on sisse lülitatud. Suureneb käivitamise ajal umbes 40 mA võrra.

Käivitusaeg võimsusest WordGrinderini on umbes 20 sekundit.

WordGrinder ise ei näi tarbivat täiendavat energiat.

LCD -ekraani energiatarve on üllatav. Tavaliselt vastutab suurema osa energiatarbimisest taustvalgus. Sellisel juhul vastutab taustvalgus aga vähem kui 1/3 elektritarbimisest. "Ooterežiimi" aku tööea pikendamiseks on vaja lülitit, et LCD -ekraan täielikult välja lülitada.

Klaviatuur võtab ka oodatust rohkem energiat. Isegi kui Bluetooth on sisseehitatud lülitiga lahti ühendatud, on aku lahti ühendatud (et vältida laadimiseks toite kasutamist) ja LED-id on välja lülitatud, tarbib see siiski 80 mA. Klaviatuuri LED -id mõjutavad energiatarbimist tõsiselt. Kõik valgusdioodid, mis põlevad maksimaalse heledusega, suurendavad energiatarvet 130 mA võrra (kokku 210 mA). Kõik minimaalse heledusega LED -id suurendavad energiatarbimist 40 mA võrra. Konservatiivsemad LED -efektid võivad minimaalse heleduse korral tarbida praktiliselt mitte midagi kuni umbes 20 mA. Need on hea valik, kui soovitakse efekte, kuna need vähendavad ainult tavakasutuse aku kasutusaega umbes 1,5 tunni võrra.

LiPo akuplaat tarbib tõenäoliselt ise energiat ja selle efektiivsus ei ole täiuslik, seega võib aku eluiga reaalses maailmas olla väiksem kui ülaltoodud teoreetilised numbrid.

2. samm: CAD -disain

Et trükkimine oleks mugav, vajasin mehaanilist klaviatuuri. See mudel on 60%, seega jätab see numbriklahvid välja ja kahekordistab paljusid klahvidega klahve. Klaviatuuri põhiosa on sama suuruse ja paigutusega kui tavaline klaviatuur. Energiatarbimise vähendamiseks valiti väike LCD.

Alustasin põhidisaini visandamisega ja seejärel suundusin CAD modelleerimiseni Autodesk Fusion 360 -s. Ma pidin läbima mitmeid muudatusi, et muuta ümbris võimalikult kompaktseks, tagades samal ajal, et kõik sobib. Kogu protsessi vältel tehti mitmeid muudatusi. Mõned neist ei kajastu fotodel, kuna tegin pärast printimist muudatusi, kuid need on olemas STL -failides

Minu 3D -printer on keskmise suurusega, nii et iga osa tuli jagada kaheks osaks, et need voodile ära mahuksid. Pooli ühendavad M3 kuumakomplektid ja M3 kruvid, tugevuse suurendamiseks õmbluses Gorilla liim.

Korpuse alumises pooles on ainult klaviatuur ja patareid. Kõik muud komponendid on üleval/kaanel.

Korpus on konstrueeritud nii, et klaviatuur on kaane avamisel nurga all, et suurendada trükkimise mugavust. Kaane suletuna hoidmiseks kasutatakse väikseid magneteid. Need pole nii tugevad, kui tahaksin, ja ilmselt kavandan tulevikus mingisuguse riivi.

Samm: korpuse 3D -printimine

Mul ei olnud esialgu kavatsust selle puuvillase kommi värviskeemiga minna, kuid hõõgniit hakkas mul pidevalt otsa saama ja nii see lõppeski. Saate printida osi mis tahes värvi ja materjaliga, mis teile meeldib. Kasutasin PLA -d, kuid soovitan võimaluse korral kasutada PETG -d. PETG on tugevam ja ei ole kuumusele nii altid deformatsioonile.

Kõigi osade jaoks peate kasutama tuge. Samuti soovitan soojalt kasutada Cura seadistusi „Hägune” madala väärtusega (paksus: 0,1, tihedus: 10). See annab osade pindadele kena tekstureeritud viimistluse, mis sobib suurepäraselt kihtjoonte peitmiseks.

Pärast osade printimist soovite kasutada kuumutusseadmete kuumutamiseks jootekolvi. Siis saate need lihtsalt suurematesse aukudesse suruda. Nad sulavad plasti sisse minnes ja hoiavad seda kindlalt paigal, kui plastik jahtub.

Kaks alumist osa tuleb kõigepealt kokku liimida. Tehke pool õmblusest veega märjaks ja lisage seejärel õhuke kiht Gorilla liimi teisele poole õmblust. Seejärel keerake kaks M3 kruvi tihedalt sisse. Kasutage klambreid, et hoida kahte osa koos ja pühkige liigne liim ära. Jätke klambrid 24 tunniks paika, et tagada liimi täielik kõvenemine. Seejärel sisestage laagrid aukudesse.

Seda protsessi korratakse ülemiste osadega, kuid peate need enne osade liimimist/kruvimist laagritesse sisestama. Pärast nende kokkupanemist ei saa te kahte osa lahti võtta.

4. samm: LCD ja klaviatuuri muutmine

See vedelkristallekraan on mõeldud puuteekraaniks (funktsionaalsus, mida me ei kasuta) ja selle tagaküljel on naissoost nööpnõel, mis võimaldab ühendada Raspberry Pi GPIO -tihvtidega. See päis suurendab oluliselt LCD -paneeli paksust, nii et see peab minema. Mul ei õnnestunud seda ohutult sulatada, nii et lõikasin selle Dremeliga lihtsalt ära. Ilmselgelt tühistab see teie LCD -garantii …

Klaviatuuril on sarnane probleem tänu Bluetooth -kiibi lülitile. Me ei kasuta Bluetoothi ja see suurendab oluliselt energiatarbimist. Pärast klaviatuuri korpusest eemaldamist (kruvid on klahvide all peidetud) saate selle lüliti lihtsalt lahti võtta kuuma õhu või jootekolbiga.

Samm: DietPi ja WordGinderri seadistamine

Raspberry Pi OS -i asemel otsustasin kasutada DietPi -d. See on kergem ja saab kiiremini. See pakub ka mõningaid kohandamisvõimalusi, mis aitavad vähendada energiatarbimist (näiteks traadita adapteri lihtne väljalülitamine). Kui soovite, võite kasutada Raspberry Pi OS-i-isegi soovi korral täislauaversiooni.

DietPi üksikasjalikud installijuhised leiate siit:

Seejärel saate WordGrinderi installida:

sudo apt-get install wordgrinder

Kui soovite, et WordGrinder käivituks automaatselt, lisage lihtsalt.bashrc -faili käsk "wordgrinder".

WiFi -adapteri saab välja lülitada DietPi seadistustööriista kaudu. Kõik muu töötab peaaegu täpselt samamoodi nagu Raspberry Pi puhul. Ma soovitaksin guugeldada Bluetoothi keelamise ja terminali fondi suuruse suurendamise juhendeid (kui see on teie jaoks liiga väike).

6. samm: jootmisakud

Enne selle jaotisega jätkamist pean ma teile loobuma:

Li-ion akud on potentsiaalselt ohtlikud! Need võivad süttida või plahvatada! Ma ei ole vähimalgi määral vastutav, kui tapate ennast või põletate oma maja maha. Ärge võtke sõna, kuidas seda ohutult teha-uurige

Okei, sellega kõrvale jäädes panin ma aku kokku niimoodi. Soovitatav on akuühendused punktkeevitada, kuid mul ei olnud punktkeevitajat ja seega jootan need hoopis.

Enne kui midagi muud ette võtate, peate veenduma, et kõikidel patareidel on sama pinge. Kui nad seda ei tee, proovivad nad põhimõtteliselt üksteist laadida, et pinge tasakaalustada halbade tulemustega.

Alustage akude mõlema otsa klemmide kraapimisega. Ma kasutasin selleks Dremeli liivapaberiga. Seejärel pange need igaks juhuks paika, et vahekaugused oleksid õiged. Veenduge, et need kõik oleksid samas suunas! Me ühendame need paralleelselt, nii et kõik positiivsed klemmid ühendatakse ja kõik negatiivsed klemmid ühendatakse. Kasutage vahekauguse hoidmiseks patareide vahel veidi kuuma liimi (kuid ärge liimige neid korpuse külge).

Katke iga klemm õhukese kihina ja seejärel asetage klemmide ühendamiseks peale nikliribad. Mina kasutasin 1,5 riba külje pealt. Kasutage suurimat jootekolvi nõuannet ja tõstke kuumus nii kõrgele kui võimalik. Seejärel kuumutage mõlemat klemmi ja nikliriba üheaegselt, kandes samal ajal libeda koguse jootet. Eesmärk on vältida patareide ülekuumenemist, puudutades jootekolvi võimalikult vähe aega. Lihtsalt veenduge, et teie joodis voolab korralikult üle klemmi ja nikliriba, ja eemaldage seejärel kuumus.

Kui teie kaks nelja patarei komplekti on nikkelribadega joodetud, saate nende kahe ühendamiseks uuesti kasutada traati (18AWG või rohkem): positiivne positiivseks ja negatiivne negatiivseks. Seejärel jootke kaks pikemat traati aku klemmide ühes otsas asuvatele klemmidele ja toitege need läbi ava. Need annavad LiPo laadimisplaadile toite.

7. samm: elektroonika kokkupanek

See seadistus peaks olema üsna lihtne. Asetage klaviatuur oma kohale ja kinnitage see tugede külge originaalkruvidega. Ühendage vastasküljel (patareipesas) USB-C kaabel ja sisestage see läbi kaane avanemise.

Ülaosas peaks vedelkristallekraan tihedalt oma kohale sobima (veenduge, et taustvalgustuse lüliti on sisse lülitatud!). USB-C pikendus kruvitakse kaasasolevate kruvide abil oma kohale. LiPo laadimisplaati hoitakse paigal kuuma liimiga. Asetage see nii, et oleks võimalik nuppu vajutada ja ekraan oleks LCD -kaane aknast nähtav. Vaarika Pi sobib vahelehtedele ja natuke kuuma liimi kinnitab selle.

USB -kaablit saab juhtida paremast LiPo -plaadi väljundist Raspberry Pi -ni. Meil ei ole ruumi USB -pistiku jaoks vasakpoolses väljundis, mida kasutatakse LCD -ekraani jaoks. Lõigake kaabli USB-A ots ära ja eemaldage varjestus. Teil on vaja ainult punast (positiivne) ja must (negatiivne) juhet. Positiivne juhe jookseb läbi lüliti kahe ülemise klemmi. Seejärel tuleb teie negatiivsed ja positiivsed juhtmed joota LiPo plaadi vasakpoolsesse USB -väljundisse. Vasakpoolne tihvt on positiivne ja parempoolne tihvt on maandatud (negatiivne).

Seejärel kasutage lihtsalt kuuma liimi, et hoida kõiki juhtmeid paigas, nii et need oleksid võimalikult "tasased" ja ei tõmbaks LCD -kaant välja.

8. etapp: lõplik kokkupanek

Nüüd piisab, kui kruvida LCD-kaaned ülaosale-ülaosas on sakid, mille alla kate mahub, et hoida LCD paigal-ja akukatted all.

LiPo plaadi nupu topeltvajutamine lülitab toite sisse. Hoides seda all, lülitub toide välja. Lüliti võimaldab juhtida LCD toite iseseisvalt ja on suurepärane energia säästmiseks, kui te tegelikult ei kirjuta. Lugege kindlasti klaviatuuri kasutusjuhendit, et õppida erinevate LED -efektide juhtimist. Aku säästmiseks soovitan kasutada minimaalset heledust ja üht peenemat efekti.

Pärast dokumendi esmakordset salvestamist salvestab WordGrinder pärast seda automaatselt. WordGrinderil on lihtne liides, kuid palju otseteid. Selle toimimise kohta lisateabe saamiseks lugege selle dokumente. Faile saab SSH-ühenduse kaudu üle kanda välisesse arvutisse-kui soovite dokumente üle kanda, lülitage WiFi-adapter uuesti sisse.

See on kõik! Kui teile see projekt meeldis, kaaluge selle hääletamist konkursil "Akutoitel". Panin FeatherQuilli projekteerimisse palju tööd ja mul on idee kujundada sarnane seade 2-3 korda suurema akuga. Jälgi mind siin, et olla kursis minu projektidega!

Akuga töötava võistluse teine auhind