Pourquoi est-ce nécessaire
L'idée d'assembler une tablette PC maison m'est venue il y a quelques années. À la fin des années 2000, les soi-disant UMPC étaient populaires - des appareils basés sur des processeurs d'architecture x86, capables d'exécuter tous les programmes habituels pour les ordinateurs de bureau (enfin, pas tous, mais ceux que la puissance du matériel permettra), mais en même temps rentrent sinon dans une poche de pantalon. puis au moins dans la poche de votre veste d'hiver. Souvent, ces appareils, en plus d'un écran tactile, avaient un clavier QWERTY, de plus, dans un facteur de forme optimisé pour le travail "sur le poids", ainsi qu'un pavé tactile ou une boule de commande pour un positionnement précis du curseur de la souris (ce qui était particulièrement important compte tenu de la faible précision des écrans tactiles de l'époque et de l'interface " programmes de bureau non conçus pour les petits écrans et la saisie tactile). À cette époque, beaucoup pensaient que l'avenir appartenait à de tels appareils.Ils étaient censés devenir de véritables aides au travail, vous permettant de travailler non seulement au bureau et à la maison, mais en général n'importe où, et il n'est même pas nécessaire qu'en même temps il y ait une surface horizontale sur laquelle poser votre gadget. J'étais moi-même l'heureux propriétaire de l'un de ces appareils. Mon UMPC était un facteur de forme de curseur horizontal avec un clavier QWERTY, un pavé tactile et un écran tactile de 7 pouces. Et cet appareil a vraiment aidé à gagner du temps. Avec son aide, une partie importante de ma thèse a été réalisée - et non seulement une note explicative a été écrite, mais aussi le code du programme a été écrit, compilé et débogué. J'ai fait tout ça dans le métro en allant à l'université, au travail, puis à la maison,et pour cela, il n'était même pas nécessaire de chercher une place assise - la taille et le facteur de forme de l'appareil vous permettaient de travailler tranquillement debout. Les heures de voyage n'étaient plus gaspillées et quand je suis rentré chez moi, je pouvais me permettre de passer la soirée à d'autres activités.
Cependant, il n'y a pas d'appareils éternels, les équipements électroniques deviennent rapidement obsolètes. Mon UMPC avait initialement un matériel très faible, même selon les normes de son époque, et après quelques années, il n'était plus possible de l'utiliser même pour les tâches les plus simples. J'ai longtemps essayé de lui trouver un remplaçant, mais ces appareils se sont démodés et ils ont cessé d'être produits. Puis (plusieurs années plus tard) j'ai décidé d'assembler moi-même un tel appareil. En conséquence, le processus d'assemblage a pris beaucoup de temps, j'y ai été engagé par à-coups, tout en pompant l'habileté de travailler avec un fer à souder. Maintenant, beaucoup de choses ont dû être abandonnées et l'apparence de l'appareil laisse encore beaucoup à désirer. Mais curieusement, malgré l'approche absolument amateur de la conception, en général, l'appareil s'est avéré efficace.
Ce qui est important dans un ordinateur portable fait maison
Il existe de nombreuses descriptions de divers ordinateurs portables faits maison sur Internet. Des cartes mères industrielles de divers facteurs de forme compacts sont souvent utilisées comme base pour eux. Ces cartes mères contiennent généralement un CPU à faible ou ultra-faible consommation d'énergie, un (s) emplacement (s) mémoire (s) "ordinateur portable" au facteur de forme SO-DIMM ou mémoire déjà soudée, et un connecteur LVDS permettant de connecter un écran d'ordinateur portable. Je suis allé de la même manière. Mais le principal problème que je n'ai pas pu résoudre pendant longtemps était de savoir comment faire en sorte que l'ordinateur assemblé se "considère comme portable", c'est-à-dire qu'au niveau du système d'exploitation il "savait" la présence d'une batterie, afficherait son état actuel et la prévision temps d'écran,pris en charge divers modes de consommation d'énergie (y compris le mode d'économie d'énergie maximale) et la commutation de ces modes en quelques clics, et non une séquence complexe d'actions, et en cas de diminution critique du niveau de la batterie, il passerait automatiquement en mode veille avant que la tension ne baisse à tel point que le travail sera interrompu Ordre «d'urgence». Dans toutes les descriptions de périphériques portables que j'ai pu trouver, ce problème a été soit contourné, soit un système d'exploitation avec le code source le plus ouvert et de grandes opportunités a été utilisé pour développer des pilotes de périphériques, modifier des modules système clés ou en créer de nouveaux (souvent basés sur Arduino). J'avais besoin de prendre en charge les systèmes d'exploitation "de bureau" traditionnels, y compris Windows. Curieusement, il n'y a pas d'informations pertinentes surcomment faire la gestion de la batterie compatible Windows, je n'ai pas trouvé. Cela me surprend encore, peut-être que je cherchais juste au mauvais endroit, mais néanmoins, l'idée décrite ci-dessous m'est venue à l'esprit, et donc j'en parle ici.
Donc, j'ai réalisé que j'avais besoin d'une sorte de contrôleur de batterie prenant en charge la norme ACPI. Et je savais qu'il existe des blocs d'alimentation non intermittents qui prennent en charge cette norme. Sur les ordinateurs auxquels un tel onduleur est connecté (via un port USB), l'icône de batterie Windows standard apparaît sur la barre des tâches, et toutes les fonctions décrites ci-dessus apparaissent également avec elle. Je pensais déjà à acheter un onduleur similaire, en effaçant la carte de contrôle et en essayant de le reflasher pour les nouvelles caractéristiques de la batterie, mais j'ai trouvé un moyen plus simple: utiliser un appareil appelé OpenUPS. Cet appareil est une carte contrôleur de batterie universelle qui est facilement personnalisable pour une variété de besoins. Il prend en charge différents types de batteries (au plomb et au lithium polymère) et un nombre différent de cellules de batterie.Il existe également une fonction d'équilibrage des cellules lors de la charge, et il est très facile de régler tous les paramètres requis à l'aide d'un programme spécial avec une interface graphique. C'était ce dont j'avais besoin.
Ensemble de composants
Ainsi, le concept général de l'appareil a été formé. Il doit contenir les éléments obligatoires suivants:
- Carte mère PicoITX;
- Contrôleur de batterie OpenUPS;
- batterie au lithium polymère de 4 cellules, connectées en série (pour fournir une tension d'alimentation d'au moins 12 volts, même avec une charge minimale);
- écran avec connecteur LVDS, écran tactile intégré ou séparé avec contrôleur prenant en charge le mode multitouch.
De plus, des composants supplémentaires sont possibles - en fonction de la taille de l'appareil et de la capacité de la batterie. Il est hautement souhaitable d'avoir un module GSM intégré, et si possible avec des fonctions vocales, afin que l'appareil puisse être utilisé comme un smartphone. Et je voudrais également équiper l'appareil d'un clavier QWERTY physique, soit situé sous l'écran (coulissant sous la forme d'un curseur horizontal), soit constitué de deux moitiés de part et d'autre de l'écran. Après tout, cela devrait être un appareil pour le travail, et pas seulement pour regarder des photos sur les réseaux sociaux?
De plus:
- le processeur doit être une architecture x86-64, série "notebook" avec une consommation d'énergie réduite, mais en même temps le plus puissant disponible;
- l'appareil doit tenir normalement dans la paume de votre main si vous le prenez par le côté étroit de l'écran (c'est-à-dire, comme indiqué sur la photo du titre), et au moins d'une manière ou d'une autre dans au moins la plus grande poche de toutes mes vestes - hiver et été. Les vestes d'hiver sont plus faciles - elles ont généralement de grandes poches. L'été est plus difficile.
C'est à peu près ce que je voulais obtenir:
Eh bien, les conditions aux limites sont définies, certains détails ont déjà été sélectionnés. Aller au travail!
Processus de construction
Après avoir parcouru diverses cartes mères PicoITX, j'ai trouvé le modèle Axiomtek PICO512. Il était alimenté par un processeur Intel Core i7-7600U, et du moins à l'époque, c'était l'option la plus puissante que je pouvais trouver. Un module RAM de facteur de forme SO-DIMM d'une capacité allant jusqu'à 16 Go peut être installé sur la carte. Je voulais construire l'appareil le plus puissant et j'ai immédiatement acheté 16 gigaoctets de RAM, ainsi qu'un disque SSD mSATA de téraoctet.
Immédiatement, il y a eu un problème de refroidissement. Comme d'habitude, la planche était refroidie par un énorme radiateur en aluminium, dont les dimensions permettaient de considérer la planche comme ne répondant à la norme PicoITX que formellement: les dimensions du radiateur dépassaient largement les dimensions de la planche elle-même. Pour des raisons évidentes, cette option ne me convenait pas. Par conséquent, j'ai décidé d'utiliser un très petit dissipateur en cuivre installé sur le processeur, et de l'autre côté, ce dissipateur thermique devrait être fixé au cadre général de l'appareil, en aluminium, grâce à une pâte thermique. Dans le même temps, le cadre devrait devenir un tel radiateur ersatz supplémentaire. Un petit ventilateur d'ordinateur portable devrait être situé sur le côté du radiateur en cuivre Malheureusement, je n'ai pas réussi dans le type de portable refroidi par liquide. Le tube thermique n'avait tout simplement nulle part où aller - l'appareil doit être très petit,et le seul espace libre était juste au-dessus du processeur. J'avais peur que le nouveau système de refroidissement ne résiste pas du tout. Mais il s'est avéré que tout n'est pas si effrayant, bien que loin d'être idéal. En mode «bureau», le système de refroidissement fait face à la dissipation thermique du processeur. À pleine charge, cela dure environ quelques minutes, puis la surchauffe et l'étranglement commencent. Cela ne convient pas aux jeux, mais dans le travail quotidien d'un programmeur (nous écrivons le code pendant longtemps, alors que le processeur est principalement inactif, puis nous compilons ce code le plus rapidement possible) un tel système de refroidissement se manifeste normalement. Et dans certains plans lointains - pour essayer d'utiliser la chambre d'évaporation. Cela aidera peut-être à amener le dissipateur de chaleur à l'idéal.que tout n'est pas si effrayant, bien que loin d'être idéal. En mode «bureau», le système de refroidissement fait face à la dissipation thermique du processeur. À pleine charge, cela dure environ quelques minutes, puis la surchauffe et l'étranglement commencent. Cela ne convient pas aux jeux, mais dans le travail quotidien d'un programmeur (nous écrivons du code pendant longtemps, alors que le processeur est principalement inactif, puis nous compilons ce code le plus rapidement possible) un tel système de refroidissement se manifeste normalement. Et dans certains plans lointains - pour essayer d'utiliser la chambre d'évaporation. Peut-être que cela aidera à amener le dissipateur de chaleur à l'idéal.que tout n'est pas si effrayant, bien que loin d'être idéal. En mode «bureau», le système de refroidissement fait face à la dissipation thermique du processeur. À pleine charge, cela dure environ quelques minutes, puis la surchauffe et l'étranglement commencent. Cela ne convient pas aux jeux, mais dans le travail quotidien d'un programmeur (nous écrivons du code pendant longtemps, alors que le processeur est principalement inactif, puis nous compilons ce code le plus rapidement possible) un tel système de refroidissement se manifeste normalement. Et dans certains plans lointains - pour essayer d'utiliser la chambre d'évaporation. Peut-être que cela aidera à amener le dissipateur de chaleur à l'idéal.mais dans le travail quotidien d'un programmeur (nous écrivons du code pendant longtemps, alors que le processeur est la plupart du temps inactif, puis nous compilons ce code le plus rapidement possible) un tel système de refroidissement se manifeste normalement. Et dans certains plans lointains - pour essayer d'utiliser la chambre d'évaporation. Peut-être que cela aidera à amener le dissipateur de chaleur à l'idéal.mais dans le travail quotidien d'un programmeur (on écrit le code pendant longtemps, alors que le processeur est la plupart du temps inactif, puis on compile ce code le plus rapidement possible) un tel système de refroidissement se manifeste normalement. Et dans certains plans lointains - pour essayer d'utiliser la chambre d'évaporation. Peut-être que cela aidera à amener le dissipateur de chaleur à l'idéal.
Quant au ventilateur, il y avait un problème supplémentaire avec lui. Il n'y avait que deux fils de la carte mère au ventilateur. Aucun programme de contrôle du ventilateur n'a vu sa présence dans le système. Cela signifie que sa vitesse n'est en aucun cas régulée et qu'elle tourne toujours à la même vitesse maximale, même lorsqu'elle n'est pas requise. En termes de décharge de la batterie et de bruit de l'appareil, ce n'était pas bon. Mais je me suis dit que je brancherais simplement le ventilateur via un transistor contrôlé par une thermistance et cela devrait résoudre le problème.
J'ai choisi l'écran avec une diagonale de 5,6 pouces. J'ai trouvé un modèle avec un connecteur LVDS et une résolution de 1280 x 800 pixels. Selon les normes modernes, cette résolution est assez petite, mais pour un écran aussi petit, elle me semble suffisante (surtout pour un système d'exploitation "de bureau" qui n'est pas conçu pour les petits écrans). Compte tenu des dimensions de l'écran, de la carte mère (10 x 7 cm) et de la carte contrôleur de batterie (en fait, elle s'est avérée trop grande pour mes besoins, jusqu'à 10 x 5 cm, et avec d'énormes condensateurs collés), les dimensions globales de l'appareil ont été approximativement déterminées. La longueur sera un peu plus de 21 cm, la largeur - 9 cm Quant à l'épaisseur ... Oui, tout va mal ici. Pas moins de 3 cm, mais plutôt plus proche de 4. Par rapport aux smartphones modernes, dont quelqu'un a déjà dit qu'ils pouvaient couper du fromage, ce n'est qu'un désastre.Mais selon les normes UMPC du tour de zéro dixième, ce sont des tailles normales. Et dans la paume d'une main, un tel appareil devrait se trouver assez confortablement.
Voici à quoi ressemble le cadre en aluminium auquel tous les autres composants de l'appareil sont fixés. J'ai plié le cadre à partir des coins habituels achetés dans un magasin de matériaux de construction. Cela m'a permis d'assembler un prototype fonctionnel, mais plus tard, j'essaierai de commander la production d'un nouveau cadre d'une manière ou d'une autre en usine.
Deux couvercles en plastique sont fixés au cadre en haut et en bas. Celui du haut est le cadre de l'écran, celui du bas est le compartiment de la batterie. J'ai commandé les pièces en plastique à une entreprise d'impression 3D. L'écran contenait un panneau tactile, mais il était résistif, j'ai donc dû chercher un panneau capacitif séparé. Il n'y avait pratiquement pas de choix de panneaux prêts à l'emploi de la taille requise, et le seul spécimen plus ou moins approprié trouvé était légèrement plus large que l'écran. Le panneau a pu être calibré à la taille réelle de la zone visible de l'écran, mais ses bords dépassent fortement sur les côtés, prenant une surface précieuse où quelque chose d'autre pourrait être placé.
La batterie est facilement amovible. Ses 4 cellules sont insérées dans un boîtier en plastique séparé avec des contacts plats sur un côté. Les contacts d'accouplement pour eux sont fixés sur le cadre. Il y a un loquet à l'arrière de la tablette qui vous permet de détacher facilement la batterie de l'appareil.
Chaque cellule de batterie est une batterie au lithium polymère ordinaire de 3500 mAh. Selon les calculs, cela aurait dû être suffisant pour environ 5 heures de fonctionnement de l'appareil en mode «bureau». Mais malheureusement, la capacité réelle de la batterie s'est avérée être deux fois inférieure à celle déclarée. Et il y avait aussi un "bug" du contrôleur - il ne sait pas comment prendre correctement en compte la possibilité de réduire la capacité de la batterie. Combien ont été définis dans les paramètres - nous comptons sur beaucoup. Lorsque la batterie se décharge, le pilote OpenUPS, si je comprends bien, calcule la charge actuelle à partir de l'énergie consommée (c'est-à-dire en intégrant la puissance et en soustrayant la valeur résultante de la valeur d'origine codée en dur de la pleine capacité) ... puis soudainement, il s'avère que la batterie est complètement remise à zéro. Incommode. Je ne sais pas encore quoi faire.
Résultat actuel
Malheureusement, le processus de création a été retardé de plusieurs années. Il n'y avait pas assez de temps libre, un grand nombre de problèmes technologiques se sont posés. La plupart de ces problèmes se résumaient à la manière d'insérer un grand nombre de composants dans un boîtier très compact. Je voulais à l'origine concevoir et fabriquer d'une manière ou d'une autre une "carte périphérique" commune sur laquelle tous les composants supplémentaires seront soudés. Mais jusqu'à présent, je n'ai pas assez de temps pour cela. Par conséquent, pour créer un prototype, il était nécessaire, dans la meilleure tradition des constructeurs novices, de simplement entasser toutes les planches prêtes à l'emploi possibles dans le boîtier qui pourrait y tenir. Comme excuse, je peux dire que mon ancien UMPC était, bien qu'assemblé en usine, il se composait également d'un grand nombre de petits foulards.
Voici une vue complète de l'extérieur de l'appareil tel qu'il se présente aujourd'hui. Un seul port USB est visible de côté (j'espère qu'il y en aura plus plus tard, mais un hub supplémentaire sera nécessaire pour cela), ainsi qu'une entrée / sortie audio combinée standard de 3,5 mm. Également sur le même bord, il y a un bouton pour allumer l'appareil. Les fentes de ventilation sont visibles le long des bords sous le capot supérieur.
Le bord opposé est mieux vu sur la photo du cadre sans le couvercle supérieur illustré ci-dessus. Le connecteur HDMI est situé sur ce bord. À côté de lui sur la carte mère se trouve le connecteur LAN, dont je n'ai pas besoin, et qui interfère même franchement - sans lui, il serait possible de rendre le design de quelques millimètres plus fin. Je n'ai pas fait de trou dans le boîtier pour cela. Et le connecteur d'alimentation qui dépasse à côté de HDMI est également absolument inutile et même nocif dans la configuration actuelle. L'alimentation entre maintenant par la carte contrôleur de batterie et plus loin le long des fils soudés aux trous de la carte mère à côté de son connecteur standard. Le connecteur standard doit être complètement évaporé, et c'est dans mes plans immédiats.
Voici à quoi ressemble l'appareil lorsqu'il est allumé:
Le clavier matériel n'a pas encore été fabriqué, mais j'espère encore implémenter cet élément important dans un avenir prévisible. Ensuite, l'appareil peut être utilisé pour son usage initial. J'espère que le clavier pourra être placé sur le bord de la carte mère dans la partie la plus fine, et que l'appareil prendra la forme d'un curseur horizontal, comme j'avais l'intention de le faire à l'origine. Il y a déjà eu des articles sur la création de claviers faits maison sur Habré, j'espère donc que je pourrai aussi faire mon clavier de la même manière.
Et j'ai déjà essayé d'installer un module GSM avec prise en charge des appels vocaux (encore une fois, sous la forme d'une carte prête à l'emploi séparée). Cela fonctionnait, il pouvait être utilisé, mais dans la configuration actuelle, il ne rentrait pas un peu dans le boîtier et dépassait littéralement de quelques millimètres. Jusqu'à présent, je l'ai supprimé. Si je peux déplacer un peu tous les composants, il devrait s'intégrer et j'aurai mon propre smartphone personnel basé sur Core i7.
Principales conclusions
L'appareil, bien sûr, est encore assez "brut" maintenant. J'ai réussi à l'amener dans un état plus ou moins réalisable, mais un développement ultérieur pourrait prendre des années de plus si je ne l'abandonne pas du tout. Alors quel est le résultat le plus important de ce projet que je peux partager ici? Je crois que c'est le concept même du schéma "carte mère industrielle + contrôleur OpenUPS ou similaire". Un tel système vous permet d'assembler un ordinateur portable entièrement fonctionnel pour tous les besoins, même pour une personne très peu familiarisée avec l'électronique. Et si, lors de la création de mon appareil particulier, je devais constamment lutter contre le manque d'espace pour les composants et faire des compromis, alors une tablette ou un ordinateur portable de taille normale sur une plate-forme similaire sera exempt de ces problèmes. Ils s'adapteront facilement à tous les périphériques requis. je me rappelleIl y a quelque temps, certains Khabrovites rêvaient déjà d'un «ordinateur portable normal pour le travail», se plaignant, comme moi, de la domination des appareils adaptés uniquement à la visualisation des réseaux sociaux. Avec une forte envie, il pourra se fabriquer lui-même un "portable de rêve", selon le même principe que mon appareil. Et ces ordinateurs seront faciles à mettre à niveau - bien sûr, il sera possible de remplacer la RAM et le stockage à long terme, mais si vous le souhaitez, vous pouvez même changer la carte mère si la nouvelle carte mère a le même facteur de forme que l'ancienne.Et ces ordinateurs seront faciles à mettre à niveau - bien sûr, il sera possible de remplacer la RAM et le stockage à long terme, mais si vous le souhaitez, vous pouvez même changer la carte mère si la nouvelle carte mère a le même facteur de forme que l'ancienne.Et de tels ordinateurs seront faciles à mettre à niveau - bien sûr, il sera possible de remplacer la RAM et le stockage à long terme, mais si vous le souhaitez, vous pouvez même changer la carte mère si la nouvelle carte mère a le même facteur de forme que l'ancienne.
Enfin, j'aimerais rêver qu'un jour quelqu'un organisera une startup pour développer un "convertisseur de carte mère industrielle vers ordinateur portable" universel - une carte qui aura un contrôleur de batterie compatible ACPI, similaire à OpenUPS, et quelques périphériques portables standard. Tout d'abord, il devrait y avoir des interfaces sans fil, peut-être aussi un contrôleur d'écran tactile (s'il est suffisamment universel pour connecter des panneaux de différents fabricants et de normes différentes). La création d'un tel appareil permettrait aux bricoleurs ordinaires de développer leurs propres ordinateurs portables et tablettes. Ils pourraient diluer un grand nombre d'appareils existants du même type, similaires les uns aux autres comme deux gouttes d'eau.
Qui entreprendra un tel projet?