PCB OverEngineered笔筒构建

描述

OverEngineered 笔筒

大家好，欢迎回来。今天的疯狂和激动人心的项目是过度设计的笔架，它主要由 PCB 和一些 3D 打印组件构成。

这个故事的概念是，在将马克杯用作笔筒多年之后，是时候进行升级了——过度工程升级。

我使用了四个方形 PCB 和一些 3D 打印组件来创建一个新的笔架。三个 PCB 仅用于美观目的，但设备背面的一个有一个电源管理 IC，可用于操作任何 5V 设备，例如 Arduino 板，甚至可以为智能手机充电。

它还具有一些红色 LED，可照亮整个系统，使其在黑暗中看起来像一盏灯。

一个 3D 打印的笔筒很容易制作，但它的乐趣在哪里呢？这款笔架的过度设计和内置电池提高了它的可用性和视觉吸引力，在我看来，这使其远远优于完全 3D 打印的笔架。

这篇文章是关于这个项目是如何构建的，所以让我们开始吧。

所需材料

这些是这个建筑中使用的材料-

IP5303集成电路

定制印刷电路板

10uF电容0805封装

2欧姆电阻1206封装

USB 微型端口

USB端口

轻触开关

开/关

红色 LED 5mm（您可以使用任何颜色）

3D 打印部件

OverEngineered 笔筒 3D 模型

整个项目的基础是一个简单的模型，由两部分组成，每部分从顶部和底部固定四个 95mm x 95mm PCB。

内部支架的每一侧都有两个孔，PCB 通过螺钉连接到支架上。

背面 PCB 将容纳为 USB 端口和 LED 供电的电路和电池，而正面、左侧和右侧将保持空白，并添加美学特征以使其看起来更具吸引力。

电路板设计

两块板构成PCB设计；一个是为正面、左侧和右侧设计的，另一个是为背面设计的，里面装有所有的电子元件。

我们首先创建背面 PCB 的原理图，其中装有 IP5303 IC，这是一款具有 3.7V 输入和可靠 5V 输出的电源管理 IC，可用于为各种 5V 设备供电。

我在我以前的许多项目中都使用过这个 IC，你可以在这里查看 -

https://www.instructables.com/Sandwich-Dot-IO/

https://www.instructables.com/Grove-Raspberry-Pi-Power-Hat/

IP5303 IC 在原理图中首先放置，在输入侧的充电 IN 和 GND 之间以及输出侧的 5V 引脚和 GND 之间有几个电容器。

此外，14 个 LED 并联排列并串联连接到开关和 5V 电源以控制 LED。

创建原理图后，我使用 3D 模型的尺寸来创建基本 PCB 的布局。USB端口和USB Micro端口位于左侧，锂电池座位于底部。

LED 位于电路板的底部，因此它们会在笔架内发光。

基板的所有组件都已从美学板上移除，仅保留轮廓。

我在电路板的 TOP 蚀刻层上应用了线条图案，并从该区域去除了阻焊层，使整个线条图案呈现银色和光泽。为了让内部的光线通过 FR4 板进入并创造出可爱的闪亮效果，底部的阻焊层也被去除了。

线路服务

完成PCB后，我生成了Gerber数据，然后将其发送给PCBWAY用于样品。一份订单是为美化板下的，另一份订单是为底板下的。

美学板的订单使用黑色阻焊层和白色丝印；在这种情况下，颜色无关紧要，因为电路板在顶层和底层都有阻焊层开口，旨在让光通过它们。

由于白色阻焊层通常看起来非常棒，因此订购了白色阻焊层和黑色丝印的基板订单。

我在一周内收到了 PCB，正如预期的那样，它们非常好。

我喜欢 PCBWAY 制造的 PCB 的质量。还有其他制造商可用，但他们的服务总是在另一个层次上。

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印刷电路板组装

第一步是将焊膏涂到每个元件焊盘上。

然后，我们使用 ESD 镊子仔细挑选所有 SMD 组件并将其一一放置在指定位置。

接下来，我们小心翼翼地把整个电路板抬起来，放在我的DIY SMT Hotplate上，这个Hotplate和这个项目一样也是自制的。

一旦加热板达到焊膏熔化的温度，所有组件将在短时间内使用这种热回流焊程序进行焊接。

回流后，我们添加剩余的 THT 组件，即 ON-OFF 开关、USB 微型端口按钮和 USB 端口。

最后，我们使用普通烙铁焊接每个元件焊盘。

添加 LED

该板组装的最后一步是添加 5mm LED。虽然在这种情况下使用了红色 LED，但可以使用任何 LED。

我们首先将 LED 放在它们的位置，然后弯曲它们的腿以便我们可以焊接它们。

使用标准烙铁和焊锡丝，然后我们将 LED 焊接到它们的位置。

最后，我们用切割机剪掉它们的引线，板子组装就完成了。

结果

这是 PCB 组装过程的最终结果，底座或底板，其中包含所有电子部件，包括 SMD IC 和所有 THT 部件，例如 USB 端口和红色 LED。

能量源

然后，SMD 电池座装有 3.7V 2600mAh 锂离子电池。

当我们按下触觉开关打开此设置时，指示 LED 会亮起，表示它正在运行。

测试板

然后测量 USB 端口的输出电压；如果是 5.1V，则 IP5303 IC 正在工作。

之后，我们通过按下 ON-OFF 开关打开红色 LED。

最后，我们包括一个带有嵌入式 RGB LED 到 5V USB 端口的 XIAO 开发板。

电路板工作，这意味着我们可以进行下一步，组装笔筒。

3D 打印 PCB 支架

这是将在下一个过程中使用的 3D 打印部件，即笔架组件。

这些组件用作 PCB 的支撑和支架，可以使用穿过其中孔的螺钉将其连接到它们上。

顶部支架仅用于将 PCB 固定在一起，而底部支架有一个底座或网，用作笔架的底盖。

这些部件均使用橙色 PLA 打印，层高为 0.2 毫米，填充率为 20%，喷嘴为 0.4 毫米。

笔架组件

笔筒的组装非常容易；使用四颗 M2 螺丝，我们首先将背面 PCB 拧紧到底座和 3D 打印的 PCB 支架上。

接下来，使用 12 个额外的 M2 螺钉（每侧四个），我们将最后三个美观的 PCB 连接到设备的正面、左侧和右侧。

最终结果

这是这个疯狂构建的最终结果：一个完全由 PCB 制成的笔筒。

该项目测试了使用 PCB 作为材料的限制。通常，PCB 用作 XYZ 电子设备的电路板，但 FR4 是一种结构合理的材料，也可用于为某些设备准备主体。在这种情况下，电路和车身准备都使用了PCB，这很了不起。

该项目已完成，您可以使用附件创建自己的项目。

总的来说，这是一个值得的项目，比我之前使用的马克笔笔筒要好得多。

感谢您走到这一步；如果您需要此项目的任何帮助，请发表评论。

特别感谢PCBWAY对本项目的支持；一定要以较低的成本检查它们以获得出色的 PCB 服务。

再次感谢，我很快就会带着一个新项目回来。