Mini Arcade Bartop Raspberry Pi Pantalla 7"

Mini arcade bartop

¿Quieres una mini recreativa pero no encuentras un modelo que se adapte a la cama de tu impresora 3d?

Por ese motivo he diseñado esta mini recreativa. Todo lo que encontraba para poder imprimir eran diseños para camas de impresión más grandes que la mía (20cms x 20cms), así que me decidí a realizar el diseño adaptándolo a las posibilidades de impresión de mi Anycubic Mega S pro.

Se compone de una Raspberry Pi 3b (puede usarse Raspberry Pi 3b+, Raspberry Pi 2 e imagino que Raspberry Pi 4, aunque no lo he comprobado), una pantalla de 7 pulgadas panorámica, un joystick con botonera de membrana e iluminación, amplificador de 3w, dos altavoces de 2 pulgadas y un consumo de corriente bajo (15w).

Montaje, electrónica y sistema

La electrónica no es complicada de realizar, puedes poner cualquier tarjeta microSD que tengas (yo he usado una de 128Gb) y el sistema que más te guste (yo uso RetroPie).

Imprimirla me ha supuesto entorno a 80h de impresión, a parte de las horas de lijar, enmasillar, pintar, pegar y montar las piezas y realizar la electrónica. Por otro lado, configurar RetroPie también me ha supuesto unas cuantas horas. Calculo que en total andará entorno a unas 140h de trabajo aproximadamente, sin contar las 80h de impresión.

Diseño y medidas

He diseñado dos traseras inferiores según el tipo de conector de corriente que quieras usar. Las medidas que tiene la recreativa son 20cms de ancho, 19cms de largo y 21,5cms de alto (patas aparte).

Materiales

-. 1x Raspberry Pi 3b (también Raspberry Pi 2, imagino que Raspberry Pi 4 se ajustará sin problemas)

-. Pantalla (dos opciones):

• 1x Pantalla de 7" waveshare Rev. C (mejor calidad de imagen):

https://www.waveshare.com/7inch-hdmi-lcd-c.htm

• 1x Pantalla de 7" genérica (menor calidad de imagen, aunque compatible igualmente):

https://www.amazon.es/Lazmin-Pantalla-Pulgadas-1024x600-Raspberry/dp/B07YBDY4QJ

-. 1x Joystick y 10x pulsadores (8x 28mm + 2x 24mm) arcade sin microswitch (con pulsador de membrana) con iluminación led:

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-. 1x Amplificador de audio de 3w con potenciómetro:

https://es.aliexpress.com/item/32681042149.html

-. 2x Conectores HDMI A2:

https://www.aliexpress.com/item/4000014554460.html

-. 1x Cable plano HDMI 10cms:

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-. 2x Conectores micro USB macho tipo G (una para la pantalla y otro para Raspberry):

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-. 2x Altavoces de 2" (medidas largo 52mm x 52mm ancho x 38cms alto, 45mm entre orificios):

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-. 1x Perilla 6mm para potenciómetro:

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-. 1x Interruptor encendido SPST 2 posiciones:

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-. 1x Interruptor deslizante 2 posiciones para encendido y apagado leds:

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-. Conector de corriente (dos opciones):

• 1x Conector corriente DC017 de 5.5mm:

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• 1x Conector corriente redondo 5.5mm x 2.1mm:

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-. 1x Alimentador 5V 3A 5.5mm:

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-. 1x Tarjeta micro SD (yo he usado de 128Gb)

-. 1x Ventilador de 40mm x 40mm x 10mm (yo he usado un revoltec airguard 40mm):

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-. 1x Elevador de voltaje MT3608 para ventilador:

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-. Conector USB (dos opciones. La segunda no la he probado):

• A) 1x Conector USB doble (para soldarlo a una PCB y hacer tú las conexiones):

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• B) 1x Conector USB doble presoldado en placa y un cable USB a 9 pines macho:

https://es.aliexpress.com/item/1005002548356439.html

https://es.aliexpress.com/item/1005001737818864.html

-. 2x Conector 2 pines macho-hembrado:

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-. 1x Placa PCB 3x7cms:

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-. 2x Condensadores electróliticos 6.3v 3300uf:

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-. 7x Espadines acodados (para el amplificador):

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-. Cables de puente hembra-hembra:

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-. 4x Patas goma adhesivas (3mm de alto es suficiente):

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Tornillería:

-. 22x Tuercas de inserción de latón M3 x 5mm (para cierre de las tapas traseras e inferior):

https://www.aliexpress.com/item/32890237459.html

-. 22x Tornillos M3 x 6mm (para el cierre de las tapas traseras e inferior):

https://es.aliexpress.com/item/32946954901.html

-. 4x Tornillos roscados cabeza phillips M3 x 20mm (también 18mm) (para unión entre laterales inferior y superior):

https://es.aliexpress.com/item/4001232071266.html

-. 8x Arandelas M3 (para la unión entre laterales inferior y superior):

https://es.aliexpress.com/item/1005002959458546.html

-. 4x Tornillos roscados cabeza phillips M3 x 8mm (para sujección del joystick):

https://es.aliexpress.com/item/4001232071266.html

-. 8x Tuercas M3 (para unión entre laterales inferior y superior y sujección del joystick):

https://es.aliexpress.com/item/32977174437.html

-. 4x Tornillos autorroscante M2.5 x 6mm (para sujección de la pantalla):

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-. 4x Tornillos autorroscante M3 x 8mm (para sujección del ventilador):

https://es.aliexpress.com/item/1005003576244356.html

-. 2x Tornillos M1.4 x 3mm (para sujección interruptor deslizante encendido leds):

https://es.aliexpress.com/item/1005003576244356.html

-. 4x Tornillos M2 x 3mm (para sujección raspberry):

https://es.aliexpress.com/item/1005003576244356.html

-. 8x Tornillos M3 x 4mm (para sujección altavoces):

https://es.aliexpress.com/item/1005003576244356.html

Otros

-. Adhesivo de pegado rápido

-. Funda termorretractil para cubrir las soldaduras

-. Cableado (yo he usado retales de cables USB)

-. 2x Cables USB tipo A 30cms

-. 1x Cable conector minijack 3.5mm 30cms

-. Silicona caliente

-. PLA 1Kg (he gastado algo más de medio kilo) color a elegir

-. Lija fina

-. Masilla para cubrir desperfectos en la impresión en caso de que los hubiere.

Piezas STL para imprimir

Impresión en 3D

Lo primero es imprimir las piezas. He gastado entorno a 600gr de PLA para imprimir todas las piezas. Yo he utilizado PLA genérico negro, imprimiendo a una temperatura de 200º y 60º para la cama con soportes en todos los lados.

El imprimir el total de piezas me ha supuesto entorno a 80 horas de impresión. He diseñado dos tapas traseras inferiores (la que lleva el ventilador, interruptores y conector de carga) con dos conectores de carga diferentes. Uno redondo y otro con forma curva en la parte superior, y cuadra en la inferior. Para este conector he subido un pequeño soporte de sujección.

Una vez impresas las piezas, lo primero es unir los que serán los laterales de la máquina. Para ello, uniremos mediante los tornillos M3 y sus respectivas arandelas y tuercas los laterales inferiores y superiores de ambos lados.

Una vez hemos unido las dos piezas de los ambos laterales, procedemos a pegar el cubre pantalla a los laterales con pegamento tipo superglue. He utilizado unas pinzas para sujetar las piezas entre sí mientras seca el pegamento. Podemos empezar por cualquiera de los dos lados, y una vez pegado ese lado, proceder a pegar el otro.

Podemos aprovechar que la tapa de la botonera no está pegada aún para hacer los agujeros para nuestro joystick, dado que una vez montada será algo más complicado. Para hacerlos puedes usar un punzón o un minitaladro.

Una vez hechos los agujeros (yo los hice después de estar todas las piezas pegadas) procedemos a pegar el frente, la tapa de la botonera y la tapa superior

Ahora toca lijar. Lijamos todo el modelo con una lija fina y procedemos a dar masilla para tapar los posibles defectos en caso de que los tenga. Tras dejar secar la masilla, pintamos con el color a gusto. En un principio di una imprimación sobre el modelo pero no me terminó de gustar su acabado (por mi mala destreza con las pinturas) y lo quité para pintar después directamente

Para montar los botones es posible que tengas que lijar un poco los orificios. Luego ir roscando cada uno de ellos hasta el final. El juego de botones que he montado (y para el que está diseñado el modelo) consta de 8 botones de 28mm x 32mm (6 de acción + select y start) y 2 de 24mm x 26mm (los laterales para el pinball)

Como dije antes, en esta ocasión no hice los agujeros del joystick antes de realizar el montaje y se hace un poco más complicado hacerlos con el modelo montado. Para sujetarlo al modelo usaremos los 4 tornillos roscados cabeza phillips M3 x 8mm y sus respectivas tuercas.

Para el conector USB doble yo he optado por la una PCB y un conector USB doble para soldar que tenía por casa. Necesitarás además un par de cables USB tipo A para soldarlos a la PCB.

Otra posible opción es buscar un conector USB presoldado a placa y un cable USB con pines macho para conectarlo. Esta combinación no la he probado, aunque me imagino que funcionará sin problemas.

Si te decides por soldarlo, primero hay que soldar el conector a la PCB. Los cables USB tipo A tienen que tener unos 25 - 30cms de largo (mejor que sobre un poco) y luego has de unir los 4 cables de cada uno de los cables USB a los 4 pines de cada conector (el conector tiene 8 pines, 4 por cada USB). El orden de los cables por colores es:

-. Pin 1 rojo (5v)

-. Pin 2 blanco (d-)

-. Pin 3 verde (d+)

-. Pin 4 negro (negativo)

Para mi ha sido más sencillo soldar los 8 cables a la PCB, y puentear entre los pines de los conectores USB y los cables.

Una vez soldado, reservamos.

El amplificador de audio viene preparado para soldar los cables directamente a los pines o bien soldar unos espadines y conectar a ellos el cableado. Yo opté por la segunda opción utilizando después cableado de puentes hembra hembra a los que soldé el cableado necesario para llegar hasta los altavoces y la toma de corriente.

Soldamos los espadines al amplificador y conectamos 7 cables hembra hembra a los espadines.

rout

2 Cables (positivo y negativo). Es la salida de audio del canal derecho. A estos cables soldé otro tramo de cableado para que tuvieran una longitud de unos 25cms para poder llegar al altavoz derecho.

lout

2 Cables (positivo y negativo). Es la salida de audio del canal izquierdo. A estos cables soldé otro tramo de cableado para que tuvieran una longitud de unos 20cms para poder llegar al altavoz izquierdo.

power

2 Cables (positivo y negativo). Es la entrada de corriente del amplificador. Necesitarás una longitud de unos 20cms para llegar a la toma de corriente

input

3 Cables. (izquierdo, negativo y derecho). Es la entrada de audio del amplificador. A los cables hembra hembra les soldé el cable con el conector minijack de 3.5mm, soldando el cable blanco al conector L, el cable negro al conector G y el cable rojo al conector R

Montamos el amplificador y el USB en el modelo, y lo fijamos con silicona caliente. Una vez fijados, cableamos todos los botones con sus respectivos cables (los cables rojo y negro son indiferentes como los conectes, el cableado amarillo negro que da la iluminación si tiene polaridad).

Para la pantalla y para la Raspberry necesitamos 2 conectores USB soldados para poder alimentarlos, así que haremos dos cables. La longitud del cable debe ser de unos 30cms cada uno (luego se cortará lo que sobre).

Montamos el cable HDMI introduciendo la faja en los conectores y fijándola con la presilla de cada conector

Conectamos uno de los cables USB que hemos soldado en el punto 11 y el cable HDMI que hemos montado en el punto 12 a la pantalla. Ajustamos la pantalla y con un punzón marcamos los agujeros en el modelo. Atornillamos con los tornillos M2.5 x 6mm la pantalla al modelo sin apretar demasiado para no romperla.

Colocamos los altavoces en el modelo y los atornillamos.

Conectamos los cables de los pulsadores de los botones (el cableado de los leds de color amarillo y negro irá conectado a un interruptor más adelante) a la placa zero delay:

K1 - Botón A

K2 - Botón B

K3 - Botón C

K4 - Botón D

R1 - Botón E

L1 - Botón F

R2 - Botón derecho

L2 - Botón izquierdo

ST - Start

SE - Select

Y el conector del joystick

** No he conectado los leds a la placa zero delay porque cuando se le exige mucho a la Raspberry (cualquier juego de FBA por ejemplo) tiene picos de tensión que afectan a la iluminación y hacen que parpadee.

Una vez conectados todos los cables de los pulsadores pegamos entre los altavoces con silicona caliente al modelo

El cable USB que viene con los joystick es muy largo, así que lo he cortado para darle un largo de aproximadamente 25 - 30 cms, volviéndolo a soldar tras cortarlo

Soldamos los 2 pares de cables a cada altavoz (respetando los polos positivo y negativo) y embridamos todo el cableado, dejando libres los cableados amarillo y negro de la iluminación led y el cableado negro y rojo de la alimentación del amplificador a parte de los cables USB y el cable con el conector minijack.

Con ayuda de la punta de un soldador caliente, procedemos a colocar las 8 tuercas de inserción en los respectivos orificios de la parte superior del modelo (2 de ellas en el soporte de unión entre las tapas traseras superior e inferior)

Atornillamos la Raspberry a la tapa trasera superior con los 4 tornillos M2 x 3mm y conectamos el otro cable con el conector USB acodado que hemos soldado antes al puerto de carga de la Raspberry, el conector minijack 3.5mm de audio a la salida de audio analógica de la Raspberry y los 3 cables USB (los dos cables que vienen de los 2 puertos USB externos, el cable USB del joystick) a los puertos USB de la Raspberry y el cable HDMI que une la pantalla.

Embridamos todo el cableado para que no se muevan los cables USB y atornillamos la tapa trasera superior.

Interruptor encendido SPST

Soldamos 2 cables a los dos pines del conector de encendido SPST y cubrimos las soldaduras con funda termorretractil. Colocamos el conector desde el exterior en la tapa trasera inferior.

Interruptor leds

Soldamos 1 conector hembra cableado macho-hembrado a los dos pines superiores y otros 2 cables rojo y negro a los pines centrales (respetando el color que hayamos soldado en los pines superiores, es decir, en el central mismo color que en el superior). Cubrimos las soldaduras con funda termorretractil y atornillamos a la tapa trasera inferior desde el interior con los dos tornillos M1.4 x 3mm.

Conector de corriente

Colocamos el conector de corriente en la tapa trasera inferior desde el exterior y colocamos su rosca. Apretamos hasta que quede el conector fijado. Soldamos al pin positivo uno de los cables rojos del interruptor SPST (comprobar con un tester en continuidad, el pin positivo es interior del conector) y un cable negro al otro pin (comprobar con un tester en continuidad, el pin negativo es el exterior del conector). Cubrimos las soldaduras con funda termorretractil.

Elevador de voltaje

Pegamos con silicona caliente el elevador de voltaje junto al ventilador. Soldamos dos cables rojo y negro a los pines VIN del elevador de voltaje (rojo al VIN+ y negro al VIN-).

Soldar los cableados

Soldamos los tres cables positivos rojos: Rojo VIN+ del elevador de voltaje, rojo de los pines de enmedio del interruptor de los leds y rojo del interruptor SPST a el cable rojo del conector macho macho-hembrado recordando usar funda termorretractil.

Después los tres cables negativos negros: Negro VIN- del elevador de voltaje, negro de los pines de enmedio del interruptor de los leds y negro del conector de corriente al cable negro del conector macho macho-hembrado y cubrimos la soldadura con funda termorretractil.

Regular velocidad del ventilador

Conectamos el alimentador de corriente al conector de corriente y pulsamos el interruptor SPST para dejarlo en posición I (encendido). Con un pequeño destornillador plano y el tester ajustamos el voltaje (tester en medición de corriente continua CC para medir 30v) hasta dejarlo entorno 7.5v. Si el ruido producido por el ventilador es muy alto, una vez soldado el cableado del ventilador se puede ajustar a menor voltaje.

Desconectar el alimentador de corriente.

Ventilador

Si el ventilador tiene 3 cables, solo usaremos el positivo (rojo) y el negativo (negro). El cable restante se puede cortar. Colocamos el ventilador en su lugar en la tapa trasera inferior y pegamos con silicona caliente el elevador de voltaje junto al ventilador. Soldamos el cableado del ventilador a los pines VOUT del elevador de voltaje (rojo al VOUT+ y negro al VOUT-).

El potenciómetro del amplificador de 3W tiene una posición de apagado que al volver a encender tiene un pico de consumo elevado que hacía que se apagara la pantalla. Para solucionarlo y reducir el pico, he soldado un condensador electrolítico de 3300uf al cableado de alimentación del amplificador y otro al cableado de alimentación de la pantalla (respetando las polaridades). Una vez soldados los condensadores a ambos cableados, soldamos los 3 cables rojos del amplificador, pantalla y Raspberry a el cable positivo (rojo) de un conector hembra macho-hembrado y los 3 cables negativos del amplificador, pantalla y Raspberry a el cable negativo (negro) del conector hembra macho-hembrado recordando cubrir las soldaduras con funda termorretractil.

Por último, soldamos un conector macho macho-hembrado al cableado amarillo-negro de los leds (rojo - amarillo, negro - negro) cubriendo las soldaduras con funda termorrectractil.

Atornillamos los 22 tornillos M3 * 6mm para sujetar todas tapas, colocamos las patas inferiores adhesivas y la perilla del amplificador.

Grabamos la imagen del sistema que más nos guste y solo nos queda configurarla y jugar.