PiTerm Console: créer une console RPi ultra-portable avec des techniques Makers

Bonjour à tous,

Je ne sais pas pour vous mais je lorgne souvent sur les terminaux portables à base de Raspberry-Pi. Il faut dire que ces solutions sont onéreuses ou techniquement difficile à réaliser.

Je me suis demandé s'il était possible de réaliser quelque-chose avec des méthodes Makers.

Objectifs

Abordable en terme de prix
relativement facile à réaliser
sans imprimante 3D ou techniques avancées
Privilégier un mode terminal (graphique si possible)
WiFi si possible

Rassembler du matériel

J'ai commencé par rassembler un peu de matériel disponible à l'atelier.

J'ai repéré un clavier sans fil compacte en Azerty. Ce dernier dispose d'un clé USB agissant comme récepteur. Le trackpad sera le bienvenu sur une interface graphique.

Côté affichage, j'ai un TFT HDMI d'Adafruit Industries proposant une résolution de 800x480 px. Ce n'est pas énorme mais avec 5 pouces, pas utilise d'avoir une résolution de fou-furieux... il faut pouvoir lire facilement le contenu de l'écran.

Pour l'instant... l'encombrement est de 15cm x 15 cm! Plutôt compacte.

Quel Raspberry-Pi ?

J'ai bien l'un ou l'autre Raspberry-Pi 4 sous la main. Cependant, ceux-cis restent assez énergivores. J'envisage donc d'autres options.

J'ai écarté les Raspberry-Pi 5, surpuissants pour l'utilisation que je veux en faire... au prix actuel il est préférable d'en faire autre-chose.

Un Raspberry-Pi Zero 2W serait une option intéressante mais je n'en ai pas sous la main.... et ils ne seront pas disponibles avant longtemps.

J'ai quelques Raspberry-Pi 3B V1.2 sous la main et bien que ce modèle soit relativement vieux (mars 2018) il propose des caractéristiques intéressantes pour un tel projet.

Quatre Coeurs à 1.2GHz (BCM2837 64bit CPU)
1GB RAM (en DDR2)
WiFi et Bluetooth Low Energy (BLE) grâce au BCM43438
Ethernet 100 Mb
4 ports USB 2
1x HDMI et sortie stéréo
GPIO 40 broches
Connecteur CSI (camera) et DSI (display)
Connecteur microSD pour le stockage USB

Un Raspberry-Pi 3B v1.2 dispose de suffisamment de ressources pour l'affichage 5" 800x480 .
Ce modèle de réclamait aussi une alimentation 5V 2.5A, une montée en puissance compatible avec de nombreux Power-Bank proposant aussi une sortie 2.5A.
Il y a donc des possibilités intéressantes.

Encombrement

Profitons des quelques éléments à notre disposition pour étudier l'encombrement et la disposition des connecteurs.

Comme visible:

l'ensemble reste encore proche des 15x15 cm.
Il reste un volume disponible de part et d'autre du LCD
(par rapport au clavier).
Les port USBs sont accessibles (sur le dessus de l'écran)
Il reste une place conséquente à côté du Pi pour une source d'alimentation.
(voir image ci-dessous)

En relevant l'écran, nous avons un aperçu de la disposition des éléments.

Jusqu'ici c'est la meilleure disposition, cette offrant le plus d'avantages!

Voici quelques remarques:

le connecteur microSD est orienté vers le clavier (Outch!)
Il faudra trouver un moyen de pouvoir y avoir accès.
Le GPIO est orienté vers l'extérieur de la console.
Un bon point pour brancher facilement des extensions.
L'antenne WiFi est également côté clavier... je ne sais pas ce qu'en sera l'impact sur les performances WiFi.
Connecteur USB d'alimentation, port HDMI et audio orientés vers le centre du terminal (voir image suivante).

Note: je serai fort tenté d'ajouter un connecteur Qwiic (I2C) et UEXT (I2C,SPI,UART) en plus du connecteur GPIO Raspberry-Pi standard.

L'image ci-dessous présente pour les éléments vu de dos...

Les deux ports HDMI sont alignés. La réalisation d'un câble HDMI sur mesure sera probablement indiqué... mais chaque chose en son temps.

Eléments structurants

Plutôt que d'envisager des impressions 3D, je me suis dit qu'une feuille de PVC de 3mm d'épaisseur pourrait servir à la réaliser la structure d'assemblage.

Le PVC est facile a travailler puisqu'il peut être scié, collé, soudé, percé, taraudé. C'est un produit très facile à trouver et franchement abordable.

Tuyau d'égouttage - PVC-U - 3.2mm épaisseur

J'utilise du tuyaux d’égouttage orange comme source de PVC.
Un diamètre de 16cm de diamètre permet de créer une plaque de 50cm de large et de 3.2mm d'épaisseur. Ces tuyau sont

Il suffit de chauffer avec un décapeur thermique d'être assez patient pour ramollir le tube sans le brûler puis le presser entre deux plaque pendant qu'il refroidit.
Le PVC-U ramolli à partir de 60°C et il devient possible de le transformer en feuille de PVC.

En collant plusieurs plaques ensembles, cela permet d'atteindre une épaisseur supérieure, ce qui en augmente la rigidité et l'inertie thermique de l'ensemble. C'était le procédé utilisé dans le projet SuperPi avec succès.

Utilisation de PVC-U dans le projet Super-Pi

A propos du PVC-U

Le tuyau d'égouttage à la norme Benor EN1401 est un tuyau en PVC-U (polychlorure de vinyle non plastifié) destinés aux réseaux d'assainissement et d'évacuation des eaux usées enterrés.

PVC-U est rigide, résistant et durable (sa durée de vie minimale estimée à 100 ans). Indéformable, résistant aux produits chimiques, il présente une surface lisse (qu'il faudra poncé en cas de collage à la colle PVC).
Il présente un module d’élasticité élevé (module de Young), ce qui signifie qu'il résiste fortement à la déformation élastique, que cela soit en étirement ou en compression.
La PVC présente aussi une résistance continue aux températures en dessous de 60°C. Au dessus il commence à ramollir et à se déformer

Le PVC peut être utilisé dans pratiquement tous les secteurs industriels et pour les applications les plus diverses.