FeatherQuill - 34+ Saatlik Dikkat Dağıtmayan Yazma: 8 Adım (Resimlerle)

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:16

Yazan CameronCowardKişisel SitemYazarın Daha Fazlasını İzleyin:

Hakkında: Hackster.io, Hackaday.com ve diğerleri için yazar. Idiot's Guides'ın Yazarı: 3B Baskı ve 3B Modellemeye Yeni Başlayanlar İçin Bir Kılavuz: Autodesk Fusion 360 Kılavuzu. CameronCoward Hakkında Daha Fazla » Fusion 360 Projeleri »

Geçimimi sağlamak için yazıyorum ve iş günümün çoğunu masaüstü bilgisayarımın önünde oturup makaleler okuyarak geçiriyorum. FeatherQuill'i yaptım çünkü dışarıdayken bile tatmin edici bir yazma deneyimi yaşamak istiyordum. Bu, dizüstü bilgisayar tarzında özel, dikkat dağıtmayan bir kelime işlemcidir. En önemli özellikleri, son derece uzun pil ömrü (34+ saat yazma), mekanik klavye ve hızlı başlatma süresidir.

FeatherQuill, düşük güç tüketimi için seçilen bir Raspberry Pi Zero W üzerine inşa edilmiştir. Bu, işletim sistemini olabildiğince hafif tutmak için DietPi'yi çalıştırıyor. Açıldığında, WordGrinder adlı basit bir terminal tabanlı kelime işlemcisini otomatik olarak yükleyecektir. Açılıştan yazmaya geçiş süresi yaklaşık 20-25 saniyedir.

Pil takımı, her biri 3100 mAh kapasiteli sekiz adet 18650 lityum iyon pilden oluşuyor. Toplam kapasite, yazarken 34+ saat sürecek kadar yeterlidir. Özel bir donanım anahtarı, "bekleme" modu için LCD'yi kapatmanıza olanak tanır. Bekleme modunda Raspberry Pi normal şekilde çalışmaya devam eder ve pil takımı 83 saatten fazla sürebilir.

Gereçler:

• Ahududu Pi Sıfır W
• 18650 Pil Hücreleri (x8)
• LiPo Şarj Kartı
• 5" Dokunmatik LCD
• %60 Mekanik Klavye
• Küçük Mıknatıslar
• Mikro USB Adaptörü
• Nikel Şeritler
• USB C Uzantısı
• 3mm Isı Seti Ekleri
• M3 Vidalar
• 608 Kaykay Rulmanları
• Anahtarlar
• Kısa USB Kabloları ve HDMI Kablosu

İhtiyacınız Olabilecek Ek Malzemeler:

• Kelepçeler
• goril tutkalı
• 3D Yazıcı Filamenti
• Lehim Akısı
• Tel

Aletler:

• 3D Yazıcı (BIBO kullandım)
• Havya (Bu benim)
• Sıcak Tutkal Tabancası (Bunun gibi)
• Tornavidalar
• Alyan/altıgen anahtarlar
• Dosyalar
• Dremel (Gerekli değil, ancak gerektiğinde düzeltmeye/temizlemeye yardımcı olur)

Adım 1: Güç Tüketimi ve Pil Ömrü

Bu proje için pil ömrü benim için en önemli faktördü. Amacım, bir hafta sonu gezisinde FeatherQuill'i yanıma alabilmek ve şarj etmeye gerek kalmadan birkaç tam gün boyunca yazmaya yetecek kadar pil ömrüne sahip olmaktı. Bunu başardığımı düşünüyorum. Aşağıda, pil ömrüyle ilgili olarak aldığım çeşitli ölçümler ve vardığım sonuçlar yer almaktadır. 18650 pil hücrelerinin çeşitli kapasitelerde geldiğini ve bu proje için kullandığım modellerin her birinin 3100mAh olduğunu unutmayın.

Ölçümler:

Yalnızca LCD: 1.7W (5V 340mA)

Yalnızca LCD (Arka Işık Kapalı): 1,2W (5V 240mA)

Her Şey Açık (Klavye LED'leri Yok): 2,7W (5V 540mA)

Klavye Bağlantısı Kesildi: 2.3W (5V 460mA)

USB Hub Bağlantısı Kesildi: 2,3W (5V 460mA)

Sadece Raspi: 0.6W (5V 120mA)

Raspi + Klavye: 1.35W veya 1.05W? (5V 270mA - 210mA, ortalama: 240mA)

Her Şey Bağlı (Arka Işık Kapalı): 2,2W (5V 440mA)

Sonuçlar:

Raspi: 120mA

Klavye: 80mA LCD

(eksi arka ışık): 240mA

LCD arka ışık: 100mA

LCD toplam: 340mA

USB Hub: Güç kullanılmıyor

Normal Kullanım: 5V 540mA Bekleme

(Arka Işık Kapalı): 5V 440mA

Beklemede (LCD Tamamen Kapalı): Okumalar tutarsız, ancak 5V ~220mA

8 x 18650 3,7V 3100mAh hücre pil paketi ile Pil Ömrü (toplam: 24, 800mAh):

Normal Kullanım: 34 Saat Bekleme

(Arka Işık Kapalı): 41,5 Saat

Beklemede (LCD Tamamen Kapalı): 83,5 Saat

Ek Bilgi ve Açıklamalar:

Ölçümler ucuz bir enerji monitörü kullanılarak yapıldı ve muhtemelen tamamen doğru veya kesin değil. Ancak okumalar, amaçlarımız için "yeterince yakın" olduklarını varsayabileceğimiz kadar tutarlı.

Her şey 5V'de (nominal) çalışır. Test için gereken güç, standart bir USB duvar siğil güç kaynağından geliyordu. Gerçek yapı için güç, bir LiPo şarj/güçlendirici kartı aracılığıyla 18650 LiPo pil paketinden gelecek.

Bu ölçümler, hem WiFi hem de Bluetooth devre dışı bırakılmış DietPi (Raspberry Pi OS değil) çalıştırılırken alındı. Bluetooth yardımcı programları/hizmetleri tamamen kaldırıldı.

DietPi "Güç Tasarrufu" CPU ayarının hiçbir etkisi yok gibi görünüyor.

CPU turbo açık olduğu için önyükleme işlemi daha fazla güç tüketir. Önyükleme sırasında yaklaşık 40mA artar.

Güçten WordGrinder'a önyükleme süresi yaklaşık 20 saniyedir.

WordGrinder'ın kendisi herhangi bir ek güç tüketmiyor gibi görünüyor.

LCD güç tüketimi şaşırtıcı. Tipik olarak, güç tüketiminin çoğundan arka ışık sorumludur. Ancak bu durumda, arka ışık güç tüketiminin 1/3'ünden daha azından sorumludur. "Bekleme" pil ömrünü uzatmak için, LCD'ye giden gücü tamamen kesmek için bir anahtar gerekecektir.

Klavye ayrıca beklenenden daha fazla güç çekiyor. Dahili sabit anahtarla Bluetooth bağlantısı kesilmiş, pil bağlantısı kesilmiş (şarj için güç kullanılmasını önlemek için) ve LED'ler kapatılmış olsa bile, hala 80mA tüketir. Klavyenin LED'leri güç tüketimi üzerinde ciddi bir etkiye sahiptir. Maksimum parlaklıkta tüm LED'ler güç tüketimini 130mA artırır (toplam 210mA için). Minimum parlaklıkta tüm LED'ler güç tüketimini 40mA artırır. Minimum parlaklıkta daha muhafazakar LED efektleri, neredeyse sıfırdan yaklaşık 20mA'ya kadar her yerde tüketebilir. Efekt isteniyorsa bunlar iyi bir seçimdir, çünkü "Normal Kullanım" pil ömrünü yalnızca yaklaşık 1,5 saat azaltır.

LiPo pil kartı muhtemelen bir miktar güç tüketecek ve mükemmel verimliliğe sahip olmayacak, bu nedenle "gerçek dünyadaki" pil ömrü yukarıda listelenen teorik sayılardan daha az olabilir.

Adım 2: CAD Tasarımı

Yazmanın rahat olduğundan emin olmak için mekanik bir klavyeye ihtiyacım vardı. Bu model %60'tır, bu nedenle sayısal tuş takımını atlar ve birçok tuşu katmanlarla ikiye katlar. Klavyenin birincil bölümü, tipik bir klavyeyle aynı boyut ve düzendedir. Güç tüketimini düşük tutmak için küçük bir LCD seçilmiştir.

Temel bir tasarımın taslağını çizerek başladım ve ardından Autodesk Fusion 360'ta CAD modellemeye geçtim. Kasayı olabildiğince kompakt hale getirirken her şeyin sığmasını sağlamak için birkaç revizyondan geçmek zorunda kaldım. Süreç boyunca bir dizi ince ayar yapıldı. Bazıları baskıdan sonra değişiklik yaptığım için fotoğraflara yansımadı ama STL dosyalarında mevcut.

3D yazıcım ortalama bir boyutta, bu yüzden her parçanın yatağa sığması için iki parçaya bölünmesi gerekiyordu. Yarımlar, M3 ısıyla sabitlenen ek parçalar ve M3 vidalarla birleştirilir ve gücü artırmak için dikişte Gorilla Glue bulunur.

Kasanın alt yarısında sadece klavye ve piller yer alıyor. Diğer tüm bileşenler üstte/kapakta bulunur.

Kılıf, yazma rahatlığını artırmak için kapak açıldığında klavye açılı olacak şekilde tasarlanmıştır. Kapağı kapalı tutmak için küçük mıknatıslar kullanılır. Bunlar istediğim kadar güçlü değil ve muhtemelen gelecekte bir çeşit mandal tasarlayacağım.

Adım 3: Kasayı 3B Yazdırma

Orijinal olarak bu pamuk şeker renk şemasını kullanmak niyetinde değildim, ancak filamentim bitmeye devam etti ve bu yüzden sonunda bu oldu. Parçaları istediğiniz renk ve malzemede yazdırabilirsiniz. PLA kullandım, ancak mümkünse PETG kullanmanızı tavsiye ederim. PETG daha güçlüdür ve ısıda deformasyona meyilli değildir.

Tüm parçalar için destek kullanmanız gerekecektir. Ayrıca Cura'nın "Fuzzy" ayarlarını düşük bir değerde (Kalınlık: 0.1, Yoğunluk: 10) kullanmanızı şiddetle tavsiye ederim. Bu, parçaların yüzeylerine, katman çizgilerini gizlemek için harika, güzel dokulu bir yüzey verecektir.

Parçalarınızı yazdırdıktan sonra, ısı set uçlarınızı sıcak hale getirmek için bir havya kullanmak isteyeceksiniz. Sonra onları daha büyük deliklere itebilirsiniz. İçeri girerken plastiği eritecekler ve plastik soğuduğunda sıkıca yerinde tutulacaklar.

Önce iki alt parçanın birbirine yapıştırılması gerekecektir. Dikişin yarısını suyla ıslatın ve ardından dikişin diğer yarısına ince bir tabaka Gorilla Glue ekleyin. Ardından iki M3 vidayı sıkıca vidalayın. İki parçayı bir arada tutmak için kelepçeler kullanın ve fazla yapıştırıcıyı silin. Tutkalın tamamen kurumasını sağlamak için kelepçeleri 24 saat yerinde bırakın. Ardından yatakları deliklere yerleştirin.

Bu işlemi üst parçalarla tekrar edeceksiniz, ancak parçaları birbirine yapıştırmadan/vidalamadan önce bunları yataklara yerleştirmeniz gerekiyor. İki parça bir araya getirildikten sonra demonte edemezsiniz.

4. Adım: LCD ve Klavyeyi Değiştirme

Bu LCD dokunmatik ekran olarak tasarlanmıştır (kullanmadığımız işlevsellik) ve Raspberry Pi'nin GPIO pinlerine bağlanmak için arkada dişi pin başlığına sahiptir. Bu başlık, LCD panelin kalınlığını önemli ölçüde artırır, bu yüzden gitmesi gerekir. Güvenli bir şekilde sökmek için erişim sağlayamadım, bu yüzden hemen bir Dremel ile kestim. Açıkçası, bu LCD garantinizi geçersiz kılar…

Bluetooth çipi için bir anahtar sayesinde klavyede de benzer bir sorun var. Bluetooth kullanmıyoruz ve bu, güç tüketimini önemli ölçüde artırıyor. Klavyeyi kutusundan çıkardıktan sonra (vidalar tuşların altına gizlenmiştir), sıcak hava veya havya kullanarak bu anahtarı kolayca ayırabilirsiniz.

Adım 5: DietPi ve WordGrinder'ı Ayarlama

Raspberry Pi OS kullanmak yerine DietPi kullanmayı tercih ettim. Daha hafiftir ve daha hızlı açılır. Ayrıca, güç tüketimini azaltmaya yardımcı olabilecek birkaç özelleştirme seçeneği sunar (kablosuz adaptörü kolayca kapatmak gibi). Dilerseniz Raspberry Pi OS'yi, dilerseniz tam masaüstü sürümünü bile kullanabilirsiniz.

DietPi için ayrıntılı kurulum talimatları burada mevcuttur:

Daha sonra WordGrinder'ı yükleyebilirsiniz:

sudo apt-get install wordgrinder

WordGrinder'ı otomatik olarak başlatmasını istiyorsanız, "wordgrinder" komutunu.bashrc dosyanıza eklemeniz yeterlidir.

WiFi bağdaştırıcısı, DietPi yapılandırma aracı aracılığıyla devre dışı bırakılabilir. Diğer her şey Raspberry Pi ile hemen hemen aynı şekilde çalışır. Bluetooth'u devre dışı bırakma ve terminal yazı tipi boyutunu artırma (sizin için çok küçükse) hakkında googling kılavuzları öneririm.

Adım 6: Pil Takımını Lehimleme

Bu bölüme geçmeden önce size bir sorumluluk reddi beyanı vermem gerekiyor:

Li-ion piller potansiyel olarak tehlikelidir! Alev alabilir veya patlayabilirler! Kendini öldürürsen ya da evini yakarsan en ufak bir sorumluluğum bile yok. Bunu nasıl güvenli bir şekilde yapacağınız konusunda benim sözüme güvenmeyin, araştırmanızı yapın

Tamam, bu arada, pil takımını bu şekilde bir araya getirdim. Akü bağlantılarını nokta kaynağı yapmanız önerilir, ancak bir nokta kaynak makinem yoktu ve onun yerine onları lehimledim.

Başka bir şey yapmadan önce, pillerinizin hepsinin aynı voltaja sahip olduğundan emin olmalısınız. Olmazlarsa, voltajı kötü sonuçlarla dengelemek için temelde birbirlerini şarj etmeye çalışacaklar.

Pillerinizin her iki ucundaki terminalleri kazıyarak başlayın. Bunu yapmak için zımpara ucu olan bir Dremel kullandım. Ardından, boşluğu doğru bir şekilde elde etmek için bunları yerlerine koyun. Hepsinin aynı yöne baktığından emin olun! Bunları paralel olarak bağlıyoruz, böylece tüm pozitif terminaller bağlanacak ve tüm negatif terminaller bağlanacak. Boşluğu korumak için piller arasında biraz sıcak tutkal kullanın (ancak pilleri kasaya yapıştırmayın).

Her terminali ince bir akı tabakasıyla kaplayın ve ardından terminalleri bağlamak için üstüne nikel şeritler yerleştirin. Her tarafta 1.5 şerit kullandım. Havyanızın kabul edebileceği en büyük ucu kullanın ve ısıyı gidebildiği kadar yükseltin. Ardından, bol miktarda lehim uygularken her bir terminali ve nikel şeridi aynı anda ısıtın. Amaç, havya ile mümkün olduğunca kısa süre temas ederek pillerin aşırı ısınmasını önlemektir. Lehiminizin terminal ve nikel şerit üzerinde düzgün şekilde aktığından emin olun ve ardından ısıyı çıkarın.

Dört pilden oluşan iki setiniz nikel şeritleriyle lehimlendiğinde, ikisini tekrar birbirine bağlamak için tel (18AWG veya daha yüksek) kullanabilirsiniz: pozitiften pozitife ve negatiften negatife. Ardından, pil paketinizin bir ucundaki terminallere iki daha uzun kablo lehimleyin ve açıklıktan besleyin. Bunlar, LiPo şarj kartına güç sağlayacak olanlardır.

Adım 7: Elektroniklerin Montajı

Bu kurulum oldukça basit olmalıdır. Klavyeyi yerine yerleştirin ve desteklere takmak için orijinal vidaları kullanın. Karşı tarafta (pil bölmesinde), USB-C kablosunu takın ve kapağa giden açıklıktan besleyin.

Üstte, LCD yerine sıkıca oturmalıdır (arka ışık anahtarının açık olduğundan emin olun!). USB-C genişletici, verilen vidalar kullanılarak yerine vidalanır. LiPo şarj kartı, sıcak tutkalla yerinde tutulur. Düğmeye basılabileceğinden ve ekranın LCD kapağındaki pencereden görülebildiğinden emin olmak için konumlandırın. Ahududu Pi, tırnaklara sığar ve biraz sıcak tutkal onu sabitler.

Sağ LiPo kartı çıkışından Raspberry Pi'ye bir USB kablosu çalıştırılabilir. Sol çıkışta LCD için kullanılan USB fişi için yerimiz yok. Bir kablonun USB-A ucunu kesin ve koruyucuyu çıkarın. Sadece kırmızı (pozitif) ve siyah (negatif) kablolara ihtiyacınız var. Pozitif kablo, anahtarın en üstteki iki terminalinden geçecektir. Ardından negatif ve pozitif kablolarınızın LiPo kartındaki sol USB çıkışına lehimlenmesi gerekecektir. En soldaki pim pozitif ve en sağdaki pim topraklıdır (negatif).

Ardından, tüm kablolarınızı mümkün olduğunca "düz" olacak şekilde yerinde tutmak için sıcak tutkal kullanın ve LCD kapağını dışarı itmeyin.

Adım 8: Son Montaj

Şimdi tek yapmanız gereken LCD kapaklarını üste vidalamak-üstte, kapağın LCD'yi yerinde tutmak için altına sığması için tırnaklar var-ve pil kapakları altta.

LiPo kartı düğmesine iki kez basmak gücü açacaktır. Basılı tutmak gücü kapatacaktır. Anahtar, LCD'ye giden gücü bağımsız olarak kontrol etmenizi sağlar ve gerçekten yazmadığınız zamanlarda güç tasarrufu yapmak için mükemmeldir. Çeşitli LED efektlerini nasıl kontrol edeceğinizi öğrenmek için klavyenin kılavuzunu okuduğunuzdan emin olun. Pili korumak için minimum parlaklığı ve daha ince efektlerden birini kullanmanızı öneririm.

Bir belgeyi ilk kez kaydettikten sonra, WordGrinder bundan sonra otomatik olarak kaydeder. WordGrinder basit bir arayüze sahiptir, ancak birçok kısayolu vardır. Nasıl çalıştığı hakkında daha fazla bilgi edinmek için belgelerini okuyun. Dosyalar bir SSH bağlantısı üzerinden harici bir bilgisayara aktarılabilir; belgeleri aktarmanız gerektiğinde WiFi bağdaştırıcısını tekrar açmanız yeterlidir.

Bu kadar! Bu projeyi beğendiyseniz, lütfen "Akülü" yarışmasında ona oy vermeyi düşünün. FeatherQuill'i tasarlamak için çok uğraştım ve 2-3 katı pil ile benzer bir cihaz tasarlamak gibi bir fikrim var. Projelerimden haberdar olmak için beni buradan takip edin!

Pille Çalışan Yarışmada İkincilik Ödülü