Энтузиасты создают мини-ПК и кибердеки на базе Raspberry Pi: обзор DIY-проектов
Сообщество разработчиков и энтузиастов одноплатных компьютеров продолжает расширять границы применения Raspberry Pi. На страницах профильных блогов регулярно появляются подробные руководства по сборке переносных и настольных систем на базе «малинки» — от карманных кибердеков до компактных настольных ПК с активным охлаждением и встроенной диагностикой. Два заметных проекта, опубликованных на Хабре с интервалом в несколько лет, демонстрируют эволюцию подходов к самостоятельной сборке таких устройств.
Проект Decktility: карманный кибердек собственной разработки
В июне 2023 года автор блога RUVDS.com под ником ByteWelder опубликовал подробное описание своего проекта Decktility — карманного компьютера, созданного как альтернатива коммерческим решениям вроде uConsole от ClockworkPi. Разработчик давно интересовался карманными ПК: первым устройством стал Palm III, позже — Sharp HC-4500. Ожидание поставки uConsole затянулось, что стало стимулом для собственной разработки.
В качестве аппаратной основы был выбран модуль BigTreeTech Pad 5 — на момент разработки самая тонкая комбинация сенсорного экрана и Raspberry Pi. Автор сознательно отказался от складного форм-фактора: по его расчётам, толщина двух половин корпуса с учетом батареи 18650 и петель составила бы около 35 мм, что делало бы устройство слишком громоздким. Также были опасения по поводу надежности петель и безопасности плоских LiPo-аккумуляторов при коротком замыкании.
Этапы прототипирования и система питания
Работа началась с закупки базовых компонентов и их замеров для проектирования корпуса. Первым этапом стала сборка схемы питания: USB-система управления батареей (BMS) для зарядки двух элементов 18650 в паре с понижающим преобразователем 5 В, необходимым для Raspberry Pi, клавиатуры и кулера. Для проверки подачи питания во время зарядки использовался тестер USB-C PD.
В процессе тестов выявилась проблема: BMS при зарядке сильно нагревался до 45 °C в открытом виде из-за повышения напряжения с 5 В до 8,4 В. В закрытом корпусе с дополнительным теплом от Raspberry Pi это стало бы критичным, что потребовало добавления системы охлаждения.
Для защиты от глубокого разряда батареи при забытом включенном переключателе в схему был добавлен микроконтроллер Arduino Nano. Он считывает напряжение батареи через делитель на резисторах 2,2 МОм и 3,9 МОм — утечка тока составляет всего 0,82 мкА, что ничтожно мало. Для фактического включения питания используется силовой MOSFET-транзистор, размещенный на отдельной печатной плате.
Мини-ПК на Raspberry Pi 4 с OLED-дисплеем и кулером Ice Tower
Еще в ноябре 2020 года Майкл Клементс (Michael Klements) в блоге Selectel описал сборку настольного мини-компьютера на базе Raspberry Pi 4. Корпус устройства сочетает 3D-печать из черного PLA и прозрачный акрил толщиной 2 мм, позволяя наблюдать за внутренностями. Для охлаждения применен кулер Ice Tower, но вентилятор закреплен не на радиаторе, а на боковой стенке корпуса — это обеспечивает приток холодного воздуха снаружи и его выхлоп через вентиляционные отверстия с противоположной стороны.
На передней панели встроен I2C OLED-дисплей, выводящий IP-адрес, загрузку и температуру процессора, использование памяти и накопителя. Дисплей крепится пластиковыми зажимами, напечатанными на 3D-принтере, и одним винтом. Подключение осуществляется через четыре провода к GPIO Raspberry Pi.
Компоненты и инструменты для сборки
Список необходимых деталей для проекта Клементса включает: Raspberry Pi 4 (любая модель), карту Micro SD, фирменный блок питания, кулер Ice Tower, I2C OLED-дисплей, ленточный кабель, штыревой разъем, крепежные винты, акрил 2 мм и черный пластик PLA для 3D-печати. Для печати корпуса автор использовал Creality Ender 3 Pro с высотой слоя 0,2 мм и заполнением 15%. Акриловые панели вырезались на настольном лазерном гравере K40, хотя автор отмечает возможность ручной резки или заказа в сервисе лазерной резки.
Монтаж Raspberry Pi выполняется на латунные стойки из комплекта Ice Tower, ориентация которых изменена для закрепления прямо в дне корпуса без сквозных отверстий. Радиатор устанавливается на термопрокладку с четырьмя винтами. Для фиксации OLED-дисплея требуется гибкий вал или угловая отвертка на 90 градусов из-за тесноты.
Программная часть и дальнейшее развитие
Оба проекта предполагают самостоятельную настройку операционной системы. Автор Decktility проектировал CAD-модели корпуса в OnShape, тратя много часов на измерение и моделирование каждого компонента. В случае настольного мини-ПК Клементс использовал Tinkercad для создания 3D-модели, которую можно скачать и адаптировать.
Эти примеры иллюстрируют доступность создания уникальных вычислительных устройств на базе Raspberry Pi. Открытые схемы, печатаемые корпуса и модульные компоненты позволяют энтузиастам реализовывать идеи, не вписывающиеся в массовый рынок — سواء это автономный кибердек для работы в полевых условиях или эстетичный настольный сервер с визуализацией нагрузки в реальном времени.