Mengapa itu dibutuhkan
Ide untuk merakit komputer tablet buatan sendiri muncul di benak saya beberapa tahun yang lalu. Pada akhir tahun 2000-an, yang disebut UMPC sangat populer - perangkat berbasis prosesor arsitektur x86, yang mampu menjalankan semua program biasa untuk komputer desktop (yah, tidak semua, tetapi program yang dimungkinkan oleh kekuatan "perangkat keras") tetapi pada saat yang sama muat jika tidak di saku celana. lalu setidaknya di saku jaket musim dingin Anda. Seringkali perangkat tersebut, selain layar sentuh, memiliki keyboard QWERTY, terlebih lagi, dalam faktor bentuk yang dioptimalkan untuk bekerja "pada bobot", serta touchpad atau trackball untuk posisi tepat kursor mouse (yang sangat penting mengingat rendahnya akurasi layar sentuh pada waktu itu dan antarmuka " program desktop tidak dirancang untuk layar kecil dan input sentuh). Saat itu, banyak yang mengira masa depan adalah milik perangkat semacam itu.Mereka seharusnya menjadi pembantu yang nyata dalam pekerjaan, memungkinkan Anda untuk bekerja tidak hanya di kantor dan di rumah, tetapi secara umum di mana saja, dan bahkan tidak perlu pada saat yang sama akan ada permukaan horizontal untuk meletakkan gadget Anda. Saya sendiri adalah pemilik bangga salah satu perangkat ini. UMPC saya adalah faktor bentuk slider horizontal dengan keyboard QWERTY, touchpad dan layar sentuh 7 inci. Dan perangkat ini sangat membantu menghemat waktu. Dengan bantuannya, sebagian besar tesis saya selesai - dan tidak hanya catatan penjelasan yang ditulis, tetapi juga kode program ditulis, dikompilasi, dan di-debug. Saya melakukan semua ini dengan benar di kereta bawah tanah dalam perjalanan ke perguruan tinggi, ke kantor, dan kemudian di rumah,dan untuk ini bahkan tidak perlu mencari tempat duduk - ukuran dan faktor bentuk perangkat memungkinkan untuk bekerja dengan tenang sambil berdiri. Perjalanan berjam-jam tidak lagi sia-sia, dan ketika saya kembali ke rumah, saya mampu menghabiskan malam dengan melakukan hal-hal lain.
Namun, tidak ada perangkat yang kekal, peralatan elektronik dengan cepat menjadi usang. UMPC saya awalnya memiliki perangkat keras yang sangat lemah bahkan menurut standar masanya, dan setelah beberapa tahun tidak mungkin lagi menggunakannya bahkan untuk tugas yang paling sederhana. Saya mencoba lama untuk mencari penggantinya, tetapi perangkat seperti itu ketinggalan zaman, dan mereka tidak lagi diproduksi. Kemudian (beberapa tahun kemudian) saya memutuskan untuk merakit sendiri perangkat seperti itu. Akibatnya, proses perakitan memakan waktu yang sangat lama, saya terlibat di dalamnya secara langsung, pada saat yang sama memompa keterampilan bekerja dengan besi solder. Sekarang banyak hal harus ditinggalkan, dan tampilan perangkat masih menyisakan banyak hal yang diinginkan. Tapi anehnya, meskipun pendekatan desainnya benar-benar amatir, secara umum, perangkat itu ternyata efisien.
Yang penting tentang laptop buatan sendiri
Ada banyak deskripsi dari berbagai komputer laptop buatan sendiri di Internet. Motherboard industri dari berbagai faktor bentuk kompak sering digunakan sebagai alasnya. Motherboard ini biasanya berisi CPU dengan konsumsi daya rendah atau sangat rendah, slot memori "laptop" faktor bentuk SO-DIMM atau memori yang sudah disolder, dan konektor LVDS yang memungkinkan Anda menyambungkan layar laptop. Saya pergi dengan cara yang sama. Tetapi masalah utama yang tidak dapat saya selesaikan untuk waktu yang lama adalah bagaimana membuat komputer rakitan "menganggap dirinya portabel", yaitu, pada tingkat sistem operasi, ia "tahu" tentang keberadaan baterai, akan menampilkan statusnya saat ini dan perkiraan sisanya waktu layar,mendukung berbagai mode konsumsi daya (termasuk mode hemat daya maksimum) dan mengalihkan mode ini dengan beberapa klik, dan bukan urutan tindakan yang rumit, dan jika terjadi penurunan kritis pada level baterai, secara otomatis akan masuk ke mode hibernasi sebelum voltase turun sedemikian rupa sehingga pekerjaan akan terhenti. Perintah "darurat". Dalam semua deskripsi perangkat yang dapat dikenakan buatan sendiri yang dapat saya temukan, masalah ini dilewati, atau sistem operasi dengan kode sumber paling terbuka dan peluang besar digunakan untuk mengembangkan driver perangkat, memodifikasi modul sistem utama atau membuat yang baru (sering kali berdasarkan Arduino). Saya juga perlu memberikan dukungan untuk sistem operasi "desktop" tradisional, termasuk Windows. Anehnya, tidak ada informasi terkait tentangbagaimana melakukan manajemen baterai yang kompatibel dengan Windows, saya belum menemukan. Ini masih mengejutkan saya, mungkin saya hanya melihat di tempat yang salah, tetapi bagaimanapun, ide yang dijelaskan di bawah muncul di benak saya sendiri, dan oleh karena itu saya membicarakannya di sini.
Jadi, saya menyadari bahwa saya membutuhkan semacam pengontrol baterai yang mendukung standar ACPI. Dan saya tahu bahwa ada beberapa catu daya non-intermiten yang mendukung standar ini. Di komputer yang terhubung dengan UPS tersebut (melalui port USB), ikon baterai Windows standar muncul di bilah tugas, dan semua fungsi yang dijelaskan di atas juga muncul bersamanya. Saya sudah berpikir untuk membeli UPS serupa, menghapus papan kontrol darinya dan mencoba mem-reflashnya untuk karakteristik baterai baru, tetapi saya menemukan cara yang lebih mudah - untuk menggunakan perangkat yang disebut OpenUPS. Perangkat ini adalah papan pengontrol baterai universal, mudah disesuaikan untuk berbagai kebutuhan. Ini mendukung berbagai jenis baterai (timbal dan polimer lithium) dan sejumlah sel baterai yang berbeda.Ada juga fungsi menyeimbangkan sel saat mengisi daya, dan sangat mudah untuk mengatur semua parameter yang diperlukan menggunakan program khusus dengan antarmuka grafis. Inilah yang saya butuhkan.
Kumpulan komponen
Dengan demikian, konsep umum perangkat terbentuk. Itu harus berisi komponen wajib berikut:
- Motherboard PicoITX;
- Pengontrol baterai OpenUPS;
- baterai polimer litium dari 4 sel yang dihubungkan secara seri (untuk memberikan tegangan suplai minimal 12 volt, bahkan dengan muatan minimum);
- layar dengan konektor LVDS, panel sentuh internal atau terpisah dengan pengontrol yang mendukung mode multitouch.
Selain itu, komponen tambahan dimungkinkan - sejauh ukuran perangkat dan kapasitas baterainya. Sangat diinginkan untuk memiliki modul GSM built-in, dan jika memungkinkan dengan fungsi suara, sehingga perangkat dapat digunakan sebagai smartphone. Saya juga ingin melengkapi perangkat ini dengan keyboard QWERTY fisik, baik yang terletak di bawah layar (dapat digeser dalam bentuk slider horizontal) atau terdiri dari dua bagian di kedua sisi layar. Bagaimanapun, ini harus menjadi perangkat untuk bekerja, dan bukan hanya untuk menonton foto di jejaring sosial?
Bahkan:
- prosesor harus berarsitektur x86-64, seri "notebook" dengan konsumsi daya yang lebih rendah, tetapi pada saat yang sama yang paling kuat;
- perangkat harus masuk secara normal di telapak tangan Anda jika Anda mengambilnya di sisi sempit layar (yaitu, seperti yang ditunjukkan pada foto judul), dan setidaknya entah bagaimana masuk ke dalam setidaknya kantong terbesar dari semua jaket saya - baik musim dingin maupun musim panas. Jaket musim dingin lebih mudah - biasanya memiliki saku besar. Musim panas lebih sulit.
Ini kira-kira yang ingin saya dapatkan:
Nah, kondisi batas telah ditentukan, beberapa detail telah dipilih. Pergi bekerja!
Proses pembangunan
Setelah melihat-lihat berbagai motherboard PicoITX, saya menemukan model Axiomtek PICO512. Itu didukung oleh prosesor Intel Core i7-7600U, dan setidaknya pada saat itu, itu adalah opsi paling kuat yang dapat saya temukan. Satu modul RAM faktor bentuk SO-DIMM dengan kapasitas hingga 16 GB dapat dipasang di papan. Saya ingin membangun perangkat yang paling kuat, dan segera membeli RAM 16 gigabyte, serta SSD mSATA terabyte.
Segera ada masalah dengan pendinginan. Seperti biasa, papan didinginkan oleh radiator aluminium besar, yang dimensinya memungkinkan untuk mempertimbangkan papan sebagai memenuhi standar PicoITX hanya secara formal: dimensi radiator secara signifikan melebihi dimensi papan itu sendiri. Untuk alasan yang jelas, opsi ini tidak cocok untuk saya. Oleh karena itu, saya memutuskan untuk menggunakan heatsink tembaga yang sangat kecil yang dipasang pada prosesor, dan di sisi lain, heatsink ini harus dipasang melalui pasta termal ke rangka umum perangkat, yang terbuat dari aluminium. Pada saat yang sama, rangka harus menjadi radiator semu tambahan. Kipas laptop kecil harus diletakkan di sisi radiator tembaga Sayangnya, saya tidak berhasil pada notebook tipe liquid-cooled. Tabung termotub tidak punya tempat tujuan - perangkat harus sangat kecil,dan satu-satunya ruang kosong ada tepat di atas prosesor. Saya takut sistem pendingin baru tidak akan berfungsi sama sekali. Namun ternyata semuanya tidak begitu menakutkan, meski jauh dari ideal. Dalam mode "kantor", sistem pendingin mengatasi pembuangan panas prosesor. Pada beban penuh, ini berlangsung sekitar beberapa menit - kemudian panas berlebih dan pelambatan dimulai. Ini tidak cocok untuk game, tetapi dalam pekerjaan sehari-hari programmer (kami menulis kode untuk waktu yang lama, sementara sebagian besar prosesor menganggur, kemudian kami menyusun kode ini secepat mungkin) sistem pendingin seperti itu memanifestasikan dirinya secara normal. Dan dalam beberapa rencana yang jauh - untuk mencoba menggunakan ruang penguapan. Mungkin itu akan membantu membawa heat sink ke ideal.bahwa semuanya tidak begitu menakutkan, meski jauh dari ideal. Dalam mode "kantor", sistem pendingin mengatasi pembuangan panas prosesor. Pada beban penuh, ini berlangsung sekitar beberapa menit - kemudian panas berlebih dan throttling dimulai. Ini tidak cocok untuk game, tetapi dalam pekerjaan sehari-hari programmer (kami menulis kode untuk waktu yang lama, sementara sebagian besar prosesor menganggur, maka kami menyusun kode ini secepat mungkin) sistem pendingin seperti itu memanifestasikan dirinya secara normal. Dan dalam beberapa rencana yang jauh - untuk mencoba menggunakan ruang penguapan. Mungkin itu akan membantu membawa heat sink ke ideal.bahwa semuanya tidak begitu menakutkan, meski jauh dari ideal. Dalam mode "kantor", sistem pendingin mengatasi pembuangan panas prosesor. Pada beban penuh, ini berlangsung sekitar beberapa menit - kemudian panas berlebih dan throttling dimulai. Ini tidak cocok untuk game, tetapi dalam pekerjaan sehari-hari seorang programmer (kami menulis kode untuk waktu yang lama, sementara sebagian besar prosesor menganggur, lalu kami menyusun kode ini secepat mungkin) sistem pendingin seperti itu memanifestasikan dirinya secara normal. Dan dalam beberapa rencana yang jauh - untuk mencoba menggunakan ruang penguapan. Mungkin itu akan membantu membawa heat sink ke ideal.tetapi dalam pekerjaan sehari-hari seorang programmer (kami menulis kode untuk waktu yang lama, sementara prosesor sebagian besar menganggur, kemudian kami menyusun kode ini secepat mungkin) sistem pendingin seperti itu memanifestasikan dirinya secara normal. Dan dalam beberapa rencana yang jauh - untuk mencoba menggunakan ruang penguapan. Mungkin itu akan membantu membawa heat sink ke ideal.tetapi dalam pekerjaan sehari-hari seorang programmer (kami menulis kode untuk waktu yang lama, sementara sebagian besar prosesor menganggur, kemudian kami menyusun kode ini secepat mungkin) sistem pendingin seperti itu memanifestasikan dirinya secara normal. Dan dalam beberapa rencana yang jauh - untuk mencoba menggunakan ruang penguapan. Mungkin itu akan membantu membawa heat sink ke ideal.
Sedangkan untuk kipas angin, ada masalah tambahan dengannya. Hanya ada dua kabel dari motherboard ke kipas angin. Tidak ada program kontrol kipas sama sekali yang melihat kehadirannya di sistem. Ini berarti bahwa kecepatannya tidak diatur dengan cara apa pun dan, selalu berputar pada kecepatan maksimum yang sama, bahkan ketika tidak diperlukan. Dalam hal konsumsi baterai dan kebisingan perangkat, ini tidak bagus. Tetapi saya pikir saya hanya akan mencolokkan kipas melalui transistor yang dikendalikan oleh termistor dan itu akan memperbaiki masalah.
Saya memilih layar dengan diagonal 5,6 inci. Saya menemukan model dengan konektor LVDS dan resolusi 1280 x 800 piksel. Menurut standar modern, resolusi ini cukup kecil, tetapi untuk layar sekecil itu menurut saya cukup (terutama untuk sistem operasi "desktop" yang tidak dirancang untuk layar kecil). Dengan mempertimbangkan dimensi layar, motherboard (10 x 7 cm) dan papan pengontrol baterai (pada kenyataannya, ternyata terlalu besar untuk keperluan saya, sebanyak 10 x 5 cm, dan dengan kapasitor besar yang mencuat), dimensi keseluruhan perangkat secara kasar ditentukan. Panjangnya akan sedikit lebih dari 21 cm, lebarnya - 9 cm Adapun ketebalannya ... Ya, semuanya buruk di sini. Tidak kurang dari 3 cm, tetapi lebih dekat ke 4. Dibandingkan dengan smartphone modern, yang mana seseorang telah mengatakan bahwa mereka dapat memotong keju, ini hanya bencana.Tetapi menurut standar UMPC pergantian nol-persepuluh, ini adalah ukuran normal. Dan di telapak perangkat serupa harus terbaring cukup nyaman.
Seperti inilah tampilan bingkai aluminium, tempat dipasangnya semua komponen perangkat lainnya. Saya melipat bingkai dari sudut yang biasa saya beli di toko bahan bangunan. Ini memungkinkan saya untuk merakit prototipe yang berfungsi, tetapi kemudian saya akan mencoba memesan produksi kerangka baru dengan cara pabrik.
Dua penutup plastik dipasang pada bingkai di bagian atas dan bawah. Bagian atas adalah bingkai layar, bagian bawah adalah tempat baterai. Saya memesan komponen plastik dari perusahaan percetakan 3D. Layarnya berisi panel sentuh, tapi itu resistif, jadi saya harus mencari panel kapasitif terpisah. Praktis tidak ada pilihan panel siap pakai dengan ukuran yang diperlukan, dan satu-satunya spesimen yang kurang lebih cocok ditemukan sedikit lebih lebar dari layar. Panel tersebut dapat dikalibrasi dengan ukuran sebenarnya dari area yang terlihat pada layar, tetapi tepinya menonjol kuat ke samping, mengambil permukaan yang berharga di mana sesuatu yang lain dapat ditempatkan.
Baterai mudah dilepas. Keempat selnya dimasukkan ke dalam wadah plastik terpisah dengan kontak datar di satu sisi. Kontak kawin untuk mereka terpaku pada bingkai. Terdapat kait di bagian belakang tablet yang memudahkan Anda melepaskan baterai dari perangkat.
Setiap sel baterai adalah baterai polimer lithium 3500 mAh biasa. Menurut perhitungan, ini seharusnya cukup untuk sekitar 5 jam pengoperasian perangkat dalam mode "kantor". Namun sayangnya, kapasitas baterainya ternyata dua kali lebih rendah dari yang disebutkan. Dan ada juga "bug" dari pengontrol - ia tidak tahu bagaimana memperhitungkan dengan benar kemungkinan pengurangan kapasitas baterai. Berapa banyak yang ditetapkan dalam pengaturan - kami mengandalkan begitu banyak. Saat baterai habis, driver OpenUPS, seperti yang saya pahami, menghitung muatan saat ini dari energi yang dikonsumsi (yaitu, mengintegrasikan daya dan mengurangi nilai yang dihasilkan dari nilai kode keras asli dari kapasitas total) ... dan kemudian tiba-tiba ternyata baterai benar-benar nol. Tidak nyaman. Apa yang harus dilakukan dengan itu, saya belum tahu.
Hasil saat ini
Sayangnya, proses pembuatan selanjutnya berlangsung selama beberapa tahun. Tidak ada cukup waktu luang, sejumlah besar masalah teknologi muncul. Sebagian besar masalah ini bermuara pada cara memasukkan sejumlah besar komponen ke dalam wadah yang sangat ringkas. Saya awalnya ingin merancang dan memproduksi dengan satu atau lain cara beberapa "papan periferal" umum di mana semua komponen tambahan akan disolder. Tapi sejauh ini saya tidak punya cukup waktu untuk ini. Oleh karena itu, untuk membuat prototipe, perlu, dalam tradisi terbaik pembangun rumah pemula, untuk menjejalkan semua kemungkinan papan siap pakai ke dalam wadah yang bisa muat di sana. Sebagai alasan, saya dapat mengatakan bahwa UMPC lama saya, meskipun dirakit di pabrik, juga terdiri dari banyak syal kecil.
Berikut ini adalah tampilan lengkap dari luar perangkat seperti saat ini. Port USB tunggal terlihat dari samping (saya harap akan ada lebih banyak lagi nanti, tetapi ini akan membutuhkan hub tambahan), serta input / output audio gabungan 3,5 mm standar. Juga di sisi yang sama terdapat tombol untuk menyalakan perangkat. Slot ventilasi terlihat di sepanjang tepi di bawah penutup atas.
Tepi yang berlawanan paling baik dilihat pada foto bingkai tanpa penutup atas yang ditunjukkan di atas. Konektor HDMI terletak di tepi ini. Di sebelahnya pada motherboard adalah konektor LAN, yang tidak saya butuhkan, dan bahkan terus terang mengganggu - tanpanya, dimungkinkan untuk membuat desain beberapa milimeter lebih tipis. Saya tidak membuat lubang untuk kasus itu. Dan konektor daya yang menonjol di sebelah HDMI juga sama sekali tidak diperlukan dan bahkan berbahaya dalam konfigurasi saat ini. Daya sekarang masuk melalui papan pengontrol baterai dan selanjutnya di sepanjang kabel yang disolder ke lubang pada motherboard di sebelah konektor standarnya. Konektor standar harus benar-benar diuapkan, dan ini ada dalam rencana langsung saya.
Beginilah tampilan perangkat saat dihidupkan:
Keyboard perangkat keras belum dibuat, tetapi saya berharap untuk tetap menerapkan elemen penting ini di masa mendatang. Kemudian perangkat tersebut dapat digunakan untuk tujuan aslinya. Saya berharap keyboard dapat ditempatkan di tepi motherboard di bagian yang paling tipis, dan perangkat akan mengambil bentuk slider horizontal, seperti yang saya maksudkan pada awalnya. Sudah ada artikel tentang membuat keyboard buatan sendiri di Habré, jadi saya harap saya juga bisa membuat keyboard dengan cara yang sama.
Dan saya sudah mencoba memasang modul GSM dengan dukungan untuk panggilan suara (sekali lagi, dalam bentuk papan siap pakai yang terpisah). Itu berhasil, itu dapat digunakan, tetapi dalam konfigurasi saat ini itu tidak cocok dengan kasing sedikit dan mencuat sekitar beberapa milimeter. Sejauh ini saya sudah menghapusnya. Jika saya dapat memindahkan semua komponen sedikit, itu harus sesuai, dan saya akan memiliki smartphone pribadi saya sendiri berdasarkan Core i7.
Kesimpulan utama
Perangkat tersebut, tentu saja, masih cukup "mentah" sekarang. Saya berhasil membawanya ke kondisi yang lebih atau kurang bisa diterapkan, tetapi pengembangan lebih lanjut bisa memakan waktu bertahun-tahun lagi jika saya tidak meninggalkannya sama sekali. Lalu apa hasil terpenting dari proyek ini yang bisa saya bagikan disini? Saya percaya bahwa ini adalah konsep dari skema "motherboard industri + pengontrol OpenUPS atau serupa". Skema seperti itu memungkinkan Anda untuk merakit komputer laptop yang berfungsi penuh untuk kebutuhan apa pun, bahkan untuk orang yang sangat kurang berpengalaman dalam elektronik. Dan jika, saat membuat perangkat khusus saya, saya harus terus berjuang dengan kurangnya ruang untuk komponen dan membuat kompromi, maka tablet atau laptop dengan ukuran normal pada platform seperti itu akan bebas dari masalah ini. Mereka akan dengan mudah memasang periferal yang dibutuhkan. aku ingatbeberapa waktu lalu, beberapa Khabrovites sudah memimpikan "laptop normal untuk bekerja", mengeluh, seperti saya, tentang dominasi perangkat yang hanya cocok untuk melihat jejaring sosial. Dengan keinginan yang kuat, dia akan dapat menjadikan dirinya "laptop impian" sendiri, dengan prinsip yang sama dengan perangkat saya. Dan komputer semacam itu akan mudah untuk ditingkatkan - tentu saja, dimungkinkan untuk mengganti RAM dan penyimpanan jangka panjang, tetapi jika Anda mau, Anda bahkan dapat mengganti motherboard jika motherboard baru memiliki faktor bentuk yang sama dengan yang lama.Dan komputer seperti itu akan mudah untuk ditingkatkan - tentu saja, dimungkinkan untuk mengganti RAM dan penyimpanan jangka panjang, tetapi jika Anda mau, Anda bahkan dapat mengganti motherboard jika motherboard baru memiliki faktor bentuk yang sama dengan yang lama.Dan komputer semacam itu akan mudah untuk ditingkatkan - tentu saja, dimungkinkan untuk mengganti RAM dan penyimpanan jangka panjang, tetapi jika Anda mau, Anda bahkan dapat mengganti motherboard jika motherboard baru memiliki faktor bentuk yang sama dengan yang lama.
Akhirnya, saya ingin bermimpi bahwa suatu hari nanti seseorang akan mengatur startup untuk mengembangkan "konverter motherboard industri ke laptop" universal - papan yang akan memiliki pengontrol baterai yang kompatibel dengan ACPI, mirip dengan OpenUPS, dan beberapa periferal laptop standar. Pertama-tama, harus ada antarmuka nirkabel, mungkin juga pengontrol panel sentuh (jika cukup universal untuk menghubungkan panel dari pabrikan yang berbeda dan standar yang berbeda). Penciptaan perangkat semacam itu akan memungkinkan penggemar DIY biasa untuk mengembangkan laptop dan tablet mereka sendiri. Mereka dapat mencairkan sejumlah besar perangkat yang ada dengan jenis yang sama, mirip satu sama lain seperti dua tetes air.
Siapa yang akan mengerjakan proyek seperti itu?