Situatieschets
Toen ik nog zeventien was, en bovendien net begon aan mijn opleiding Technical Engineering Mechatronica, ging mijn oude Acer Extensa 5235 laptop waar ik 5 jaar lang mee had gewerkt kapot. De onderdelen en het Lcd scherm bleven gelukkig intact, dus zocht ik naar YouTube tutorials van mensen die in een soortgelijke situatie zaten als ik.
Op een gegeven moment kwam ik een Youtuber tegen genaamd DIY Perks, die duidelijk presenteerde hoe je een laptop scherm kan transformeren tot een monitor scherm. Met behulp van een controller board uit China, is het mogelijk om een laptop scherm aan te sturen, en laten functioneren als een echte monitor. Sinds het controller board maar 12V nodig heeft wilde ik ook een zelfgemaakte powerbank erin bouwen, zodat mijn monitor eenvoudig overal meegenomen kan worden.
Benodigdheden
- Lasersnijmachine (student)
- Autodesk Inventor (student)
- CorelDRAW (optioneel)
- Spuitverf zilver
- Spuitverf zwart
- B156XW02 Lcd scherm
- M.NT68676.2A controller board set
- HDMI Verlengkabel – 1.4 High Speed
- Arduino Uno
- Tuimelschakelaar
- Microswitch drukknop (maakcontact) 6x6x1mm 5 stuks
- Microswitch drukknop (maakcontact) 6 mm mini
- Programmeerbare RGB LED strip
- 12V capacitor meter
- 18650 batterijen
- Oplader board voor 18650 Li-Ion batterijen
- 2W speakers
- 40 x 40 mm fan
- Niet programmeerbare LED strip 5V
- Metaalschroef gegalvaniseerd M6 60 mm 4 stuks
- Metaalschroef gegalvaniseerd M6 16 mm 2 stuks
- Metaalschroef gegalvaniseerd M3 25 mm 32 stuks
- Metaalschroef gegalvaniseerd M4 16 mm 20 stuks
- Dopmoeren M4 4 stuks
- Dopmoeren M6 4 stuks
Plan van Aanpak
Leren CAD designen en leren lasersnijden
1. Spelen met de lasersnijmachine
- Eerst verzamelde ik de basisonderdelen die nodig zijn om het beeldscherm weer aan de praat te krijgen.
- Vervolgens testte ik alle onderdelen voordat het in een behuizing gemonteerd kon worden.
- In de video is te zien dat ik voor mijn eerste test een kant en klare oplaadbare 12V 6,6A voedingsbron van 40 mm dik had gebruikt.
- Dit is best wel aan de dikke kant wat heel veel ruimte in beslag nam. Hierom besloot ik om een zelfgemaakte oplaadbare powerbank te maken van 18650 batterijen.
2. Prototype 1: basis ontwerp Portable Monitor (2018)
- Daarna monteerde ik alle basisonderdelen in mijn eerste prototype.
- Een paar maanden later nadat het eerste ontwerp geassembleerd was, vond ik dat het tijd was voor een verbeterde versie. Vanaf deze versie besloot ik meer componenten erin te bouwen om zo mijn mogelijkheden te vergroten.
- Namelijk: een Arduino Uno om programmeerbare led strips en een 5V fan aan te sturen, 2 USB poorten om apparaten zoals een Android telefoon mee op te laden, en een batterij capaciteit meter om de capaciteit van mijn batterij beter te monitoren.
3. DIY 12V powerbank
Het is eerst belangrijk om te weten hoe je omgaat met 18650 batterijen, voordat het ergens in wordt toegepast.
Dit soort batterijen zijn erg krachtig, maar kunnen brandgevaarlijk zijn als men hier onjuist mee omgaat.
Een 18650 batterij is een oplaadbare batterij die 18 mm breed en 65 mm lang is. De naam 18650 heeft zich te danken aan de maten van de batterij.
Deze 18650 batterijen zijn afkomstig uit 3 verschillende laptop accu’s:
- De roze batterijen komen uit een oude Samsung laptop (6 x 1300 Mah)
- De paarse batterijen komen uit mijn oude Acer Extensa laptop (3 x 2200 Mah)
- De bordeauxrood batterijen komen uit een oude HP laptop (3 x 2138 Mah)
Tijdens het opladen van een 18650 batterij moet je goed oppassen dat deze batterijen nooit meer dan 4,2V geladen mogen zijn, en nooit te ver ontladen. Bij het opladen van 18650 batterijen moet een geschikte oplader worden gebruiken die specifiek bedoelt is voor deze taak.
Een goede oplader zorgt ervoor dat de batterijen beter in conditie blijven. Sommige opladers van andere merken beweren dat ze snel 18650 batterijen kunnen opladen, terwijl deze jammer genoeg een stuk onveiliger zijn en gaan vaak over de veilige marges heen.
Gemiddeld hebben Li-ion batterijen een levensduur van 300 laadbeurten. De levensduur van een batterij neemt af zodra deze worden gemaakt. Li-ion batterijen hebben bijna geen zelfontlading.
Deze batterijen kunnen na gebruik gewoon halfvol worden weggelegd, en na ongeveer een maand weer gebruiken, zonder dat het ook maar een klein ontlaad. Helaas is het zo dat de batterij minder laadbeurten zal meegaan. Als de batterijen niet meer worden gebruikt is het beter deze bijna leeg op een veilige plek op te bergen.
De capaciteit van de accu’s, delen door de stroom wat het controller board vraagt, is gelijk aan de batterijduur van de powerbank.
4. Prototype 2: Portable Monitor (2019/2020)
- Tijdens mijn stage in leerjaar 3 had ik op een rustige dag besloten om mijn monitor een upgrade te geven, zodat het dit keer een wat professionelere look heeft. Opzicht was dit goed gelukt, alleen was de standaard niet stevig genoeg, en wilde ik ook een beschermlaag maken voor mijn Lcd scherm om beschadigingen te voorkomen.
- Vanaf deze versie is het ontwerp een stuk dunner dan zijn voorgangers, omdat ik hier twaalf 18650 batterijen erin had gemonteerd. De Arduino had ik aan het controller board aangesloten met daartussen een tuimelschakelaar, zodat ik zelf mijn led strips aan/uit kan schakelen.
De eerste kans die ik op school kreeg om de lasersnijmachine te gebruiken in deze lastige coronaperiode, greep ik om nog een keer mijn monitor te lasersnijden.
De uitvoering
Prototype 3: Portable Rechargeable Monitor (2021)
Voor het ontwerpen van mijn laatste versie heb ik de datasheet van het controller board erbij gepakt. Daarin staat hoe de schakeling van de keyboard in elkaar steekt en welke draad verbonden is aan welke functie. Met deze informatie heb ik mijn eigen custom keyboard gemaakt d.m.v. losse drukknoppen die vast zitten aan het ontwerp. Deze informatie is ook terug te vinden in mijn elektrisch schema.
Datasheet & elektrisch schema
Arduino code 1: Ventilatoren aansturen
Arduino code 2: Leds laten dansen op de muziek
Conclusie
Tijdens mijn stageperiode bij Luxigo kreeg ik 1 laatste kans om mijn monitor te lasersnijden, zodat ik dit keer het oorspronkelijke ontwerp (met de meeste gave design ideeën die ik ondertussen had bedacht) precies kan nabootsen. De voordelen van het nieuwe ontwerp zijn:
- Zonder de programmeerbare ledstrips kan de zelfgemaakte 12V powerbank makkelijker zijn volledig potentieel bereiken (10,4 uur);
- Om ervoor te zorgen dat ik mijn monitor ook als een rugzak aan mijn rug kan dragen heb ik naast het handvat aan beide kanten standaarden vastgemaakt voor extra ondersteuning;
- Ik heb een verbetering gemaakt van de beschermplaat aan de voorkant (Het bleek geen goed idee te zijn om acrylaat aan de voorkant te gebruiken aangezien het heel makkelijk beschadigd);
- De bedrading aan de binnenkant is in deze versie een heel stuk verbetert. Nu heb ik mijn eigen custom keyboard gemaakt (Voor meer informatie zie onderaan de nieuwe en verbeterde Eplan tekening);
- En tot slot heb ik de speakermontage bruggen aan de binnenkant een stuk dikker gemaakt, zodat er geen mogelijkheid bestaat dat het per ongeluk kapot geknepen kan worden.
- De schroefjes die ik heb gebruikt voor de standaard en het handvat zijn voorzien van loctite 243. Ik heb alleen op deze specifieke plekken loctite gebruikt, omdat anders beide onderdelen kunnen losschieten van de behuizing. Meer informatie over loctite staat beschreven in de sectie machineonderhoud.
Kort samengevat is dit meer dan alleen maar een hobby project. Het laat zien hoe ik mezelf vanaf Mechatronica heb ontwikkeld vanaf de allereerste dag toen ik een blokje leerde te tekenen in Autodesk Inventor tot aan het bouwen en installeren van machines en het ontwikkelen van nieuwe producten of systemen.