FeatherQuill - 34+ óra zavaró írás: 8 lépés (képekkel)

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:39

Írta: CameronCoward

Névjegy: Író a Hackster.io, Hackaday.com és mások számára. Az Idiot's Guides: 3D nyomtatás és a Kezdő útmutató a 3D modellezéshez szerzője: Útmutató az Autodesk Fusion 360 -hoz. További információ a CameronCowardról »Fusion 360 projektek»

Azért írok, és a munkanapom nagy részét az asztali számítógépem előtt ülve töltöm a cikkeket. Azért építettem a FeatherQuill -t, mert kielégítő gépelési élményt akartam, még akkor is, ha kint vagyok. Ez egy dedikált, figyelemelterelés-mentes szövegszerkesztő laptop stílusában. A legfontosabb jellemzői a rendkívül hosszú akkumulátor-élettartam (34+ óra gépelés), a mechanikus billentyűzet és a gyors rendszerindítási idő

A FeatherQuill egy Raspberry Pi Zero W köré épül, amelyet alacsony energiafogyasztása miatt választottak. A DietPi futtatása annak érdekében, hogy az operációs rendszer a lehető legkönnyebb legyen. Bekapcsoláskor automatikusan betölti a WordGrinder nevű egyszerű terminál alapú szövegszerkesztőt. A bekapcsolástól a gépelésig tartó idő körülbelül 20-25 másodperc.

Az akkumulátor nyolc 18650 lítium-ion akkumulátorból áll, amelyek mindegyike 3100 mAh kapacitású. A teljes kapacitás elegendő ahhoz, hogy 34+ órát bírjon el gépelés közben. A dedikált hardverkapcsoló lehetővé teszi az LCD kikapcsolását "készenléti" üzemmódhoz. Készenléti állapotban a Raspberry Pi továbbra is a szokásos módon fog működni, és az akkumulátor több mint 83 órát bír.

Kellékek:

• Raspberry Pi Zero W
• 18650 akkumulátorcellák (x8)
• LiPo töltőlap
• 5 "érintőképernyős LCD
• 60% -os mechanikus billentyűzet
• Kis mágnesek
• Micro USB adapter
• Nikkel csíkok
• USB C kiterjesztés
• 3 mm -es hőbeállító betétek
• M3 csavarok
• 608 Gördeszka csapágyak
• Kapcsolók
• Rövid USB -kábelek és HDMI -kábel

További kellékek, amelyekre szüksége lehet:

• Bilincsek
• Gorilla ragasztó
• 3D nyomtatószál
• Forrasztó fluxus
• Huzal

Eszközök:

• 3D nyomtató (BIBO -t használtam)
• Forrasztópáka (ez az enyém)
• Forró ragasztópisztoly (így)
• Csavarhúzók
• Imbusz/hatlapfejű kulcsok
• Fájlok
• Dremel (nem szükséges, de szükség esetén segít a vágásban/tisztításban)

1. lépés: Az energiafogyasztás és az akkumulátor élettartama

Ennél a projektnél az akkumulátor élettartama volt a legfontosabb tényező számomra. A célom az volt, hogy vihessem magammal FeatherQuill -t egy hétvégi kirándulásra, és legyen elég tésztaéletem ahhoz, hogy pár teljes napig írjak anélkül, hogy feltenném. Azt hiszem, ezt elértem. Az alábbiakban a különböző méréseket végeztem, és az akkumulátor élettartamára vonatkozó következtetéseket tettem. Ne feledje, hogy 18650 akkumulátorcella különböző kapacitással érkezik, és az ehhez a projekthez használt modellek mindegyike 3100 mAh.

Mérések:

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

Csak LCD (háttérvilágítás kikapcsolva): 1.2W (5V 240mA)

Minden bekapcsolva (nincs billentyűzet LED): 2.7W (5V 540mA)

Billentyűzet leválasztva: 2,3 W (5 V 460 mA)

USB hub leválasztva: 2.3W (5V 460mA)

Csak Raspi: 0.6W (5V 120mA)

Raspi + billentyűzet: 1,35 W vagy 1,05 W? (5V 270mA - 210mA, átlagos: 240mA)

Minden csatlakoztatva (háttérvilágítás kikapcsolva): 2,2 W (5 V 440 mA)

Következtetések:

Raspi: 120 mA

Billentyűzet: 80mA LCD

(mínusz háttérvilágítás): 240 mA

LCD háttérvilágítás: 100mA

Teljes LCD: 340mA

USB hub: Nincs áram

Normál használat: 5V 540mA készenléti állapotban

(Háttérvilágítás kikapcsolva): 5V 440mA

Készenléti állapotban (az LCD teljesen ki van kapcsolva): A leolvasások következetlenek, de 5V ~ 220mA

Akkumulátor élettartama 8 x 18650 3.7V 3100mAh cella akkumulátorral (összesen: 24, 800mAh):

Normál használat: 34 óra készenlét

(Háttérvilágítás kikapcsolva): 41,5 óra

Készenléti állapotban (LCD teljesen kikapcsolva): 83,5 óra

További információk és magyarázatok:

A méréseket olcsó energiamonitor segítségével végezték, és valószínűleg nem teljesen pontosak. De a leolvasások elég következetesek, és feltételezhetjük, hogy "elég közel vannak" a céljainkhoz.

Minden 5V -on működik (névleges). A teszteléshez szükséges energia egy szabványos USB fali szemölcs tápegységből származott. A tényleges felépítéshez az áramot egy 18650 -es LiPo akkumulátorcsomag szolgáltatja LiPo töltő/erősítő táblán keresztül.

Ezeket a méréseket a DietPi (nem a Raspberry Pi OS) futtatása közben végezték, és mind a WiFi, mind a Bluetooth ki volt kapcsolva. A Bluetooth segédprogramokat/szolgáltatásokat teljesen eltávolították.

Úgy tűnik, hogy a DietPi "Energiatakarékos" CPU -beállítása egyáltalán nincs hatással.

A rendszerindítási folyamat több energiát fogyaszt, mivel a CPU turbó be van kapcsolva. Körülbelül 40 mA -rel nő a rendszerindítás során.

A rendszerindítási idő az erőforrástól a WordGrinderig körülbelül 20 másodperc.

Úgy tűnik, hogy a WordGrinder nem fogyaszt további energiát.

Az LCD energiafogyasztása meglepő. Általában a háttérvilágítás felelős a legtöbb energiafogyasztásért. Ebben az esetben azonban a háttérvilágítás felelős az energiafelhasználás kevesebb mint egyharmadáért. A készenléti állapotú akkumulátor élettartamának meghosszabbításához kapcsolóra lesz szükség az LCD tápellátásának teljes leválasztásához.

A billentyűzet a vártnál is több energiát fogyaszt. Még akkor is, ha a Bluetooth ki van kapcsolva a beépített hardveres kapcsolóval, az akkumulátor le van választva (a töltés elkerülése érdekében), és a LED-ek ki vannak kapcsolva, továbbra is 80 mA-t fogyaszt. A billentyűzet LED -jei komoly hatással vannak az energiafogyasztásra. A maximális fényerővel világító LED -ek 130 mA -rel növelik az energiafogyasztást (összesen 210 mA). Minden LED minimális fényerő mellett világít, és 40 mA -rel növeli az energiafogyasztást. A konzervatívabb LED -effektusok minimális fényerő mellett gyakorlatilag semmitől 20 mA -ig fogyaszthatnak. Ezek jó választás, ha effektusokra van szükség, mivel csak körülbelül 1,5 órával csökkentik a "normál használat" akkumulátor élettartamát.

A LiPo akkumulátorlap valószínűleg maga is fogyaszt némi energiát, és nem lesz tökéletes a hatékonysága, így az akkumulátor élettartama a "valós világban" kevesebb lehet, mint a fent felsorolt elméleti számok.

2. lépés: CAD tervezés

Annak érdekében, hogy a gépelés kényelmes legyen, szükségem volt egy mechanikus billentyűzetre. Ez a modell 60%-os, így kihagyja a számbillentyűzetet, és sok billentyűt duplázik rétegekkel. A billentyűzet elsődleges része ugyanolyan méretű és elrendezésű, mint egy tipikus billentyűzet. Egy kis LCD -t választottak az energiafogyasztás csökkentése érdekében.

Először egy alapterv felvázolásával kezdtem, majd a CAD modellezéshez folytattam az Autodesk Fusion 360 -ban. Számos felülvizsgálaton kellett átesnem, hogy a tokot minél kompaktabbá tegyem, miközben minden illeszkedést biztosít. A folyamat során számos módosítást hajtottak végre. Ezek egy része nem jelenik meg a fényképeken, mivel nyomtatás után módosítottam, de jelen vannak az STL fájlokban

A 3D nyomtatóm átlagos méretű, ezért minden részt két részre kellett osztani, hogy elférjenek az ágyon. A feleket M3 hőszabályzó betétek és M3 csavarok kötik össze, a varratban Gorilla ragasztóval, hogy növeljék a szilárdságot.

Csak a billentyűzet és az elemek találhatók a tok alsó felében. Az összes többi alkatrész a tetején/fedelén található.

A tokot úgy tervezték, hogy a billentyűzet szögben legyen a fedél kinyitásakor, hogy növelje a gépelés kényelmét. Kis mágneseket használnak a fedél zárva tartására. Ezek nem olyan erősek, mint szeretném, és valószínűleg a jövőben tervezek valamilyen reteszt.

3. lépés: A tok 3D nyomtatása

Eredetileg nem akartam ezzel a vattacukor színvilággal menni, de folyamatosan fogyott az izzószál, így végül ez lett a vége. Az alkatrészeket tetszőleges színben és anyagban kinyomtathatja. PLA -t használtam, de ha lehetséges, javaslom a PETG használatát. A PETG erősebb, és nem hajlamos a deformációra a melegben.

Támaszt kell használni az összes alkatrészhez. Azt is erősen ajánlom, hogy a Cura "Fuzzy" beállításait alacsony értéken használja (vastagság: 0,1, sűrűség: 10). Ez szép textúrájú felületet ad az alkatrészek felületének, amely kiválóan alkalmas rétegvonalak elrejtésére.

Az alkatrészek kinyomtatása után forrasztópáka segítségével felmelegítheti a hőbeállító betéteket. Ezután csak belenyomhatja őket a nagyobb lyukakba. Bemenéskor megolvasztják a műanyagot, majd a műanyag lehűlése után szilárdan a helyén maradnak.

A két alsó részt először össze kell ragasztani. Nedvesítse meg a varrás egyik felét vízzel, majd adjon hozzá egy vékony réteg Gorilla ragasztót a varrás másik feléhez. Ezután csavarja be szorosan a két M3 csavart. A bilincsek segítségével tartsa össze a két részt, és törölje le a felesleges ragasztót. Hagyja a bilincseket a helyén 24 órán keresztül, hogy a ragasztó teljesen megszilárduljon. Ezután helyezze be a csapágyakat a lyukakba.

Ezt a folyamatot megismételheti a felső részekkel, de be kell illeszteni őket a csapágyakba, mielőtt az alkatrészeket összeragasztja/csavarja. A két alkatrészt nem tudja szétszedni, miután összeállították őket.

4. lépés: Az LCD és a billentyűzet módosítása

Ezt az LCD -t úgy tervezték, hogy érintőképernyő legyen (ezt a funkciót nem használjuk), és egy hátsó tűs fejléccel rendelkezik a Raspberry Pi GPIO csapjaihoz való csatlakozáshoz. Ez a fejléc drámaian megnöveli az LCD panel vastagságát, ezért mennie kell. Nem tudtam hozzáférni a biztonságos forrasztáshoz, ezért egyszerűen levágtam egy Dremellel. Ez nyilvánvalóan érvényteleníti az LCD garanciát…

A billentyűzetnek hasonló problémája van, köszönhetően a Bluetooth chip kapcsolójának. Nem használunk Bluetooth -ot, és drámaian megnöveli az energiafogyasztást. Miután kivette a billentyűzetet a tokjából (a csavarok a billentyűk alatt vannak elrejtve), forró levegővel vagy forrasztópáka segítségével egyszerűen leválaszthatja a kapcsolót.

5. lépés: A DietPi és a WordGrinder beállítása

A Raspberry Pi operációs rendszer használata helyett a DietPi használatát választottam. Könnyebb és gyorsabb a csizma. Emellett néhány testreszabási lehetőséget is kínál, amelyek csökkenthetik az energiafogyasztást (például a vezeték nélküli adapter egyszerű kikapcsolása). Ha szeretné, használhatja a Raspberry Pi operációs rendszert-akár a teljes asztali verziót is, ha szeretné.

A DietPi részletes telepítési útmutatója itt érhető el:

Ezután telepítheti a WordGrinder programot:

sudo apt-get install wordgrinder

Ha azt szeretné, hogy a WordGrinder automatikusan elinduljon, egyszerűen adja hozzá a "wordgrinder" parancsot a.bashrc fájlhoz.

A WiFi adapter letiltható a DietPi konfigurációs eszközön keresztül. Minden más nagyjából ugyanúgy működik, mint a Raspberry Pi esetében. Javaslom a google -t a Bluetooth letiltásáról és a terminál betűméretének növeléséről (ha túl kicsi az Ön számára).

6. lépés: Forrasztó akkumulátor

Mielőtt folytatnám ezt a szakaszt, le kell mondanom a felelősséget:

A Li-ion akkumulátorok potenciálisan veszélyesek! Felgyulladhatnak vagy felrobbanhatnak! Egy cseppet sem vagyok felelős azért, ha megöli magát, vagy felgyújtja a házát. Ne vegye a szavamat arra, hogyan kell ezt biztonságosan elvégezni-végezzen kutatást

Oké, ezzel félreállítva, így raktam össze az akkumulátort. Ajánlott az akkumulátorcsatlakozások ponthegesztése, de nem volt ponthegesztőm, ezért inkább forrasztom őket.

Mielőtt bármi mást tenne, meg kell győződnie arról, hogy az akkumulátorok feszültsége azonos. Ha nem, akkor alapvetően megpróbálják egymást tölteni, hogy rossz eredménnyel kiegyenlítsék a feszültséget.

Kezdje azzal, hogy lecsiszolja az elemek mindkét végén lévő csatlakozókat. Ehhez csiszolópapírral ellátott Dremelt használtam. Ezután helyezze őket a helyükre, hogy megfelelő távolságot kapjanak. Győződjön meg arról, hogy mindegyik ugyanabba az irányba néz! Ezeket párhuzamosan kötjük, így az összes pozitív sorkapcsot csatlakoztatjuk, és az összes negatív kapocs bekötésre kerül. Használjon egy kis forró ragasztót az elemek között, hogy megtartsa a távolságot (de ne ragasztja őket a tokhoz).

Vonja be mindegyik csatlakozót vékony fluxusréteggel, majd helyezzen rá nikkelcsíkokat a csatlakozók csatlakoztatásához. 1,5 csíkot használtam oldalanként. Használja a forrasztópáka legnagyobb csúcsát, és emelje fel a hőt, amennyire csak akar. Ezután melegítse fel mindegyik terminált és a nikkelszalagot egyidejűleg, miközben nagy mennyiségű forrasztást alkalmaz. A cél az elemek túlmelegedésének elkerülése azáltal, hogy a lehető legrövidebb ideig érintkezik a forrasztópáka -val. Csak győződjön meg arról, hogy a forraszanyag megfelelően áramlik a terminálon és a nikkelszalagon, majd távolítsa el a hőt.

Miután a négy négy elemből álló szettet forrasztották a nikkelcsíkokkal, akkor a (18AWG vagy magasabb) vezetéket használva kapcsolja össze újra a kettőt: pozitív-pozitív és negatív-negatív. Ezután forrasztjon két hosszabb huzalhosszat az akkumulátorcsomag egyik végén lévő kapcsokra, és vezesse át a nyíláson. Ezek biztosítják a LiPo töltőlap áramellátását.

7. lépés: Az elektronika összeszerelése

Ennek a beállításnak meglehetősen egyszerűnek kell lennie. Helyezze a billentyűzetet a helyére, és az eredeti csavarokkal rögzítse a tartókhoz. Az ellenkező oldalon (az elemtartóban) dugja be az USB-C kábelt, és vezesse át a fedélre vezető nyíláson keresztül.

Felülről az LCD -nek szorosan illeszkednie kell a helyére (győződjön meg arról, hogy a háttérvilágítás kapcsolója be van kapcsolva!). Az USB-C hosszabbítót a mellékelt csavarokkal a helyére kell csavarni. A LiPo töltőlap forró ragasztóval van a helyén tartva. Helyezze el úgy, hogy megbizonyosodjon arról, hogy a gomb megnyomható -e, és hogy a képernyő látható -e az LCD -borító ablakán keresztül. A Raspberry Pi illeszkedik a fülekhez, és egy kis forró ragasztó rögzíti.

Egy USB -kábel futtatható a megfelelő LiPo -kártya kimenetről a Raspberry Pi -re. Nincs helyünk a bal oldali kimeneten lévő USB -csatlakozónak, amelyet az LCD -hez használnak. Vágja le az USB-A végét a kábelről, és távolítsa el az árnyékolást. Csak a piros (pozitív) és a fekete (negatív) vezetékek kellenek. A pozitív vezeték áthalad a kapcsoló felső két kivezetésén. Ezután a negatív és pozitív vezetékeket forrasztani kell a LiPo kártya bal oldali USB -kimenetére. A bal szélső csap pozitív, a jobb szélső pedig földelt (negatív).

Ezután csak forró ragasztóval tartsa az összes vezetéket a helyén, hogy a lehető leglaposabbak legyenek, és ne nyomódjon ki az LCD fedelén.

8. lépés: Végső összeszerelés

Most már csak fel kell csavarni az LCD-fedeleket a tetejére-a tetején vannak fülek, amelyek alatt a fedél beilleszkedik, hogy az LCD-t a helyén tartsa-és az elemfedelek az alján.

A LiPo kártya gombjának kétszeri megnyomása bekapcsolja a készüléket. Ha lenyomva tartja, kikapcsolja az áramot. A kapcsolóval önállóan szabályozhatja az LCD tápellátását, és nagyszerű az energiatakarékossághoz, amikor éppen nem gépel. Feltétlenül olvassa el a billentyűzet kézikönyvét, hogy megtudja, hogyan vezérelheti a különböző LED -effektusokat. Javaslom a minimális fényerő és az egyik finomabb effektus használatát az akkumulátor kímélése érdekében.

A dokumentum első mentése után a WordGrinder automatikusan menti ezt követően. A WordGrinder egyszerű kezelőfelülettel rendelkezik, de számos gyorsbillentyűt tartalmaz. Olvassa el dokumentumait, hogy többet megtudjon a működéséről. A fájlok átvihetők külső számítógépre SSH kapcsolaton keresztül-csak kapcsolja be újra a WiFi adaptert, amikor dokumentumokat kell átvinni.

Ez az! Ha tetszett ez a projekt, kérjük, szavazzon rá az "Akkumulátoros" versenyen. Sok munkát fektettem a FeatherQuill tervezésébe, és van egy ötletem, hogy hasonló készüléket tervezzek 2-3-szoros akkumulátorral. Kövessen itt, hogy naprakész legyen a projektjeimmel!

Második díj az akkumulátoros versenyen