OverEngineered笔筒开源分享

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。