资料介绍
描述
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,在将马克杯用作笔架多年之后,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。
我们首先为背面 PCB 创建原理图,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 操作设备供电。
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,旨在让光线通过它们。
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。
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