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PiScope Mini - Fabrication et montage

Le PiScope originel a été conçu autour du Raspberry Pi 3. L'ensemble a produit un appareil assez volumineux. Nous essayons une nouvelle version plus compacte, autour du Raspberry Pi Zéro WH, le PiScope Mini, sans perte de performances pour les prises de vues avec PiTANCE (time-lapse et vidéo). Avec l'aide de l'impression 3D il nous a été possible de mieux ajuster entre eux les différents éléments constituant le PiScope Mini. Le câblage a pu être simplifié grâce à la gestion simultanées des datas et de l'alimentation due aux capacités On The Go (OTG) du Raspberry PI Zéro. Les pieds du PiScope Mini sont aussi raccourcis de moitié par rapport à la version initiale pour un filmage plus proche et plus détaillé.

Composants du PiScope Mini

1 Boitier de dérivation électrique 240 x 190 x 95 mm IP66			4 Pieds de caisson 150 mm
1 Batterie Li-ion Voltcraft 20000 mAh 5 Volts par USB			1 Batterie plomb 6 Volts 12 Ah
1 Jeu de Connecteurs Pile à Clips 9V Coupleur Branchement Raccordement			1 Émetteur infrarouge (IR) 940 nm (malheureusement épuisé - n'est plus fabriqué)
1 Câble en Y Startech pour alimenter le Pi et le disque USB et assurer le transfert des données			1 Adaptateur OTG micro USB vers USB
1 Raspberry Pi Zéro WH			1 Nappe pour caméra Pi Zéro
1 Caméra Infrarouge V2 8MP			1 Carte MicroSD 32 GB
1 Boitier disque dur USB externe 2,5”			1 SSD 2,5” interne ou un disque dur SATA 2,5” de laptop recyclé compatible
1 Image de l’OS Raspbian Buster paramétré pour le PiScope avec le logiciel PiTANCE intégré			1 Plaquette Patafix
1 Base de boitier pour un Raspberry Pi Zéro modifiée et imprimée en 3D			1 Berceau support pour les batteries modélisé et imprimé en 3D
1 couvercle de boitier pour Raspberry Pi modifié et imprimé en 3D			1 diffuseur pour la lampe IR modélisé et imprimé en 3D avec du filament blanc

Impression 3D du boitier du Raspberry Pi Zéro

Adaptation du modèle initial - base du boitier

Le boitier dédié au Raspberry Pi Zéro a été imprimé à partir d’un fichier .stl issu de Thingiverse.com choisi pour l’intégration de la camera avec le Raspberry Pi Zéro en un bloc homogène.

stl boitier origine Pi zero — Pi Zero Cam by ts2a is licensed under the Creative Commons - Attribution - Non-Commercial license.

Mais ce modèle original ne permettait pas l'insertion de la caméra V2 de 8 mégapixels et présentait un ensemble de volumes internes inutiles pour notre usage. Nous l'avons modifié et simplifié à cette fin.

stl boitier modifié Pi zero — Base du boitier modifié avec **Fusion 360**

Adaptation du modèle initial - couvercle du boitier

Même problème pour le couvercle du boitier, le modèle initial n'étant plus adapté à la modification de la base.

stl couvercle origine Pi zero — Pi Zero Cam by ts2a is licensed under the Creative Commons - Attribution - Non-Commercial license.

Suppression des volumes inutiles, des trous de ventilation ont été rajoutés et le dessin du rebord interne a été modifié.

stl couvercle modifié Pi zero — Couvercle du boitier modifié avec **Fusion 360**

Mise en place du Raspberry Pi Zéro dans son boitier

Enfoncer avec une ferme délicatesse la caméra PiNOIR dans son nouveau boitier…

Camera Pi zero dans boitier — Insertion de la caméra V2 **PiNOIR** dans son logement.

…puis insérez le Raspberry Pi Zéro par les ouvertures mini USB et mini HDMI, et positionnez-le délicatement au dessus de la nappe de la caméra formée en accordéon, sans plier cette dernière, si possible.

Boitier Raspberry Pi Zéro ouvert — Placement du **Raspberry Pi Zéro** sur la nappe caméra repliée en accordéon.

Clipsez le couvercle pour maintenir le tout.

boitier Pi Zero fermé — Boitier **Raspberry Pi Zéro** refermé.

Vérifiez que la caméra est bien positionnée sur la face inférieure.

boitier Pi Zero côté camera — Vue du boitier **Raspberry Pi Zéro** côté caméra.

Placement du boitier Raspberry Pi dans le PiScope et réglage du focus de la caméra

Positionner et fixer avec un peu Patafix le boitier Raspberry Pi Zéro sur le fond du PiScope.

Position Pi Zero dans PiScope — Placement du **Raspberry Pi Zéro** avec la caméra centrée dans le **PiScope Mini**.

…de sorte que la caméra coïncide avec le trou de visée réalisé sur le point central du fond du PiScope.

trou de visée camera — Le trou de visée a été créé au centre géométrique du boitier du **PiScope Mini**. La caméra du **Raspberry Pi Zéro** doit s'aligner dessus.

Une fois fait, il faut vérifier et corriger le focus de la caméra du Raspberry Pi avant de coller la vitre de protection externe par dessus le trou de visée. Avec des pieds de 15 cm de haut, le PiScope mini est plus bas que son prédécesseur. Le réglage du focus de la caméra par défaut ne sera probablement pas bon.
Pour pouvoir modifier le focus de la camera à travers l’épaisseur du boitier du PiScope, la molette fournie avec la camera ne suffit pas à atteindre l’optique de la caméra. Il faut utiliser des outils de ce type imprimés en 3D, voire les améliorer.

https://www.thingiverse.com/thing:1941802
https://www.thingiverse.com/thing:1574661

Outil focus camera — Outils nécessaires pour régler le focus de la caméra du **PiScope Mini** avant pose de la vitre de protection.

Celui évidé en son centre bien qu'un peu limite en hauteur permet de régler le focus en visée directe via le trou central. Le Raspberry Pi doit être connecté sur un moniteur HDMI pour avoir un retour vidéo en temps réel.

Reglage focus camera — Réglage du focus caméra.

Modélisation et fabrication du berceau interne pour le support des batteries

Le berceau de maintien des batteries a été modélisé en fonction du modèle de boitier choisi pour le PiScope Mini et selon la disposition du Raspberry Pi Zéro dans ce boitier.

Modelisation support batterie 2 — Modélisation du berceau interne depuis une vue 2D du boitier du **PiScope Mini** dans **Fusion 360**.

Ce berceau doit supporter le poids de la batterie au plomb 6 Volts, placée couchée dessus, pouvoir maintenir la batterie Lithium en biais, permettre le passage de câbles, tout en utilisant le moins de matière possible pendant l'impression 3D (un remplissage à 10% semble suffisant pour la résistance de la pièce).

Impression 3D du berceau support des batteries du **PiScope Mini**.

Support batterie serie — Une série de **PiScopes Mini** en gestation...

Positionnement du berceau dans le fond du boitier PiScope Mini

Il vient se coincer autour du boitier du Raspberry Pi (déjà maintenu souplement par du Patafix) et vient en butée contre les reliefs gauche et haut du boitier du PiScope Mini (dans l’image ci-dessous). Il n’est probablement pas utile de fixer ce berceau, il se maintient en place une fois tous les éléments du PiScope assemblés. Cela facilite le démontage ultérieur.

Position Support Batterie 1 — Positionnement du berceau selon le relief du fond du boitier du **PiScope Mini**.

Il est par contre nécessaire de bien vérifier que le berceau est bien aligné sur les marquages sur le fond de chaque boitier à chaque remontage.

Détail positionnement du berceau — Un marquage préexistant de l'empreinte du berceau permet de repositionner celui-ci aisément à chaque démontage.

On est ainsi assuré que la caméra du Raspberry Pi est toujours centrée sur le trou de visée :

Connectique USB

Adaptateur OTG micro USB vers USB :

Un seul câble en Y pour gérer à la fois l'alimentation du Raspberry Pi Zéro, du disque dur USB et le transfert de données entre le Raspberry Pi Zéro et le disque USB c'est possible ! Pour rendre le câble en Y compatible avec les prises micro USB du Raspberry Pi Zéro insérez l’adaptateur OTG micro USB dans prise mâle USB standard du câble en Y.

Usb mini dans usb — Insertion de l'adaptateur **mini USB** dans le connecteur USB classique.

Câble USB en Y OTG — Ce **câble USB en Y** avec l'**adaptateur OTG mini USB** permet à la fois la fourniture de courant et le transfert de données.

Connexion sur la prise Micro USB DATA et non la prise POWER du Raspberry Pi Zéro puisque celui-ci sera utilisé comme un Gadget Ethernet via le câble USB en mode OTG (On The Go) comme expliqué en fin d'article (section Voir aussi).

Mini USB vers Pi — Détail de la connexion du **câble USB en Y** sur le port données du **Raspberry Pi Zéro**.

Disposez le câble en Y replié sur le côté avant de poser les batteries.
Placez une noisette de Patafix sur le berceau …

patafix sur berceau — Ajouter un peu de **Patafix** suffit à maintenir suffisamment la batterie au plomb sur le berceau.

… puis couchez la batterie Plomb sur le berceau, les connecteurs + et — vers le bas, en appuyant fermement pour la fixer suffisamment. Branchez les connecteurs de la lampe IR sur la batterie (1).

Batterie plomb sur support — Connexion de la batterie plomb.

Connecter les 2 prises 9 V entre-elles en opposition comme ci-dessous allume la lampe IR.

Raccordement 9 volt — Comment utiliser les prises 9 Volts comme raccordement.

Placez une nouvelle noix de Patafix sur le champ incliné supérieur du berceau (2) pour y maintenir la batterie Lithium qui viendra se coincer, inclinée, entre la paroi du boitier du PiScope Mini et le berceau :

Placement de la batterie Lithium — Positionnement en biais de la batterie Lithium entre la paroi du **PiScopeMini** et le berceau interne.

Une nouvelle noisette de Patatfix sur la face supérieure de la batterie plomb…

patafix sur batterie — Encore un petit peu de **Patafix** pour fixer le **disque USB externe**.

… pour y fixer le disque dur USB externe.

PiScope complet — Intérieur du **PiScope Mini** prêt à brancher et à refermer.

Branchez la fiche mini USB sur le disque USB externe et la fiche USB standard rouge sur une des deux sorties USB 5 volts de la batterie Lithium. Ceci démarrera aussitôt le RaspBerry Pi Zéro.
Refermez soigneusement le boitier du PiScope Mini en appuyant bien sur le couvercle pour visser les 4 loquets de serrage et assurer l’étanchéité.

Diffuseur pour éclairage IR

Ne pas oublier de fixer le diffuseur sur l'émetteur infrarouge.

Diffuseur IR sur lampe — Diffuseur placé sur l'émetteur infrarouge pour mieux étaler le halo de lumière sur la scène.

Voir aussi

Image système du PiScope

Pour télécharger une image complète de Raspbian Buster avec PiTANCE préinstallé, cliquez sur le bouton ci-dessous :

Comprendre comment transformer un Raspberry Pi Zéro en Gadget USB

Configurer un Raspberry Pi Zero avec un simple câble USB

Turning your Raspberry Pi Zero into a USB Gadget

JMT .stl files

Pour télécharger les fichiers .stl utilisés pour l'impression 3D de ce projet cliquez sur le bouton ci-dessous :

Date de modification : 05 juillet 2023 | Date de création : 05 juin 2020 | Rédaction : Jean-Marc Teulé