描述

OverEngineered 筆筒

大家好，歡迎回來。今天的瘋狂和激動(dòng)人心的項(xiàng)目是過度設(shè)計(jì)的筆架，它主要由 PCB 和一些 3D 打印組件構(gòu)成。

這個(gè)故事的概念是，在將馬克杯用作筆筒多年之后，是時(shí)候進(jìn)行升級了——過度工程升級。

我使用了四個(gè)方形 PCB 和一些 3D 打印組件來創(chuàng)建一個(gè)新的筆架。三個(gè) PCB 僅用于美觀目的，但設(shè)備背面的一個(gè)有一個(gè)電源管理 IC，可用于操作任何 5V 設(shè)備，例如 Arduino 板，甚至可以為智能手機(jī)充電。

它還具有一些紅色 LED，可照亮整個(gè)系統(tǒng)，使其在黑暗中看起來像一盞燈。

一個(gè) 3D 打印的筆筒很容易制作，但它的樂趣在哪里呢？這款筆架的過度設(shè)計(jì)和內(nèi)置電池提高了它的可用性和視覺吸引力，在我看來，這使其遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于完全 3D 打印的筆架。

這篇文章是關(guān)于這個(gè)項(xiàng)目是如何構(gòu)建的，所以讓我們開始吧。

所需材料

這些是這個(gè)建筑中使用的材料-

IP5303集成電路

定制印刷電路板

10uF電容0805封裝

2歐姆電阻1206封裝

USB 微型端口

USB端口

輕觸開關(guān)

開/關(guān)

紅色 LED 5mm（您可以使用任何顏色）

3D 打印部件

OverEngineered 筆筒 3D 模型

整個(gè)項(xiàng)目的基礎(chǔ)是一個(gè)簡單的模型，由兩部分組成，每部分從頂部和底部固定四個(gè) 95mm x 95mm PCB。

內(nèi)部支架的每一側(cè)都有兩個(gè)孔，PCB 通過螺釘連接到支架上。

背面 PCB 將容納為 USB 端口和 LED 供電的電路和電池，而正面、左側(cè)和右側(cè)將保持空白，并添加美學(xué)特征以使其看起來更具吸引力。

電路板設(shè)計(jì)

兩塊板構(gòu)成PCB設(shè)計(jì)；一個(gè)是為正面、左側(cè)和右側(cè)設(shè)計(jì)的，另一個(gè)是為背面設(shè)計(jì)的，里面裝有所有的電子元件。

我們首先創(chuàng)建背面 PCB 的原理圖，其中裝有 IP5303 IC，這是一款具有 3.7V 輸入和可靠 5V 輸出的電源管理 IC，可用于為各種 5V 設(shè)備供電。

我在我以前的許多項(xiàng)目中都使用過這個(gè) IC，你可以在這里查看 -

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

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

IP5303 IC 在原理圖中首先放置，在輸入側(cè)的充電 IN 和 GND 之間以及輸出側(cè)的 5V 引腳和 GND 之間有幾個(gè)電容器。

此外，14 個(gè) LED 并聯(lián)排列并串聯(lián)連接到開關(guān)和 5V 電源以控制 LED。

創(chuàng)建原理圖后，我使用 3D 模型的尺寸來創(chuàng)建基本 PCB 的布局。USB端口和USB Micro端口位于左側(cè)，鋰電池座位于底部。

LED 位于電路板的底部，因此它們會在筆架內(nèi)發(fā)光。

基板的所有組件都已從美學(xué)板上移除，僅保留輪廓。

我在電路板的 TOP 蝕刻層上應(yīng)用了線條圖案，并從該區(qū)域去除了阻焊層，使整個(gè)線條圖案呈現(xiàn)銀色和光澤。為了讓內(nèi)部的光線通過 FR4 板進(jìn)入并創(chuàng)造出可愛的閃亮效果，底部的阻焊層也被去除了。

線路服務(wù)

完成PCB后，我生成了Gerber數(shù)據(jù)，然后將其發(fā)送給PCBWAY用于樣品。一份訂單是為美化板下的，另一份訂單是為底板下的。

美學(xué)板的訂單使用黑色阻焊層和白色絲印；在這種情況下，顏色無關(guān)緊要，因?yàn)殡娐钒逶陧攲雍偷讓佣加凶韬笇娱_口，旨在讓光通過它們。

由于白色阻焊層通常看起來非常棒，因此訂購了白色阻焊層和黑色絲印的基板訂單。

我在一周內(nèi)收到了 PCB，正如預(yù)期的那樣，它們非常好。

我喜歡 PCBWAY 制造的 PCB 的質(zhì)量。還有其他制造商可用，但他們的服務(wù)總是在另一個(gè)層次上。

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印刷電路板組裝

第一步是將焊膏涂到每個(gè)元件焊盤上。

然后，我們使用 ESD 鑷子仔細(xì)挑選所有 SMD 組件并將其一一放置在指定位置。

接下來，我們小心翼翼地把整個(gè)電路板抬起來，放在我的DIY SMT Hotplate上，這個(gè)Hotplate和這個(gè)項(xiàng)目一樣也是自制的。

一旦加熱板達(dá)到焊膏熔化的溫度，所有組件將在短時(shí)間內(nèi)使用這種熱回流焊程序進(jìn)行焊接。

回流后，我們添加剩余的 THT 組件，即 ON-OFF 開關(guān)、USB 微型端口按鈕和 USB 端口。

最后，我們使用普通烙鐵焊接每個(gè)元件焊盤。

添加 LED

該板組裝的最后一步是添加 5mm LED。雖然在這種情況下使用了紅色 LED，但可以使用任何 LED。

我們首先將 LED 放在它們的位置，然后彎曲它們的腿以便我們可以焊接它們。

使用標(biāo)準(zhǔn)烙鐵和焊錫絲，然后我們將 LED 焊接到它們的位置。

最后，我們用切割機(jī)剪掉它們的引線，板子組裝就完成了。

結(jié)果

這是 PCB 組裝過程的最終結(jié)果，底座或底板，其中包含所有電子部件，包括 SMD IC 和所有 THT 部件，例如 USB 端口和紅色 LED。

能量源

然后，SMD 電池座裝有 3.7V 2600mAh 鋰離子電池。

當(dāng)我們按下觸覺開關(guān)打開此設(shè)置時(shí)，指示 LED 會亮起，表示它正在運(yùn)行。

測試板

然后測量 USB 端口的輸出電壓；如果是 5.1V，則 IP5303 IC 正在工作。

之后，我們通過按下 ON-OFF 開關(guān)打開紅色 LED。

最后，我們包括一個(gè)帶有嵌入式 RGB LED 到 5V USB 端口的 XIAO 開發(fā)板。

電路板工作，這意味著我們可以進(jìn)行下一步，組裝筆筒。

3D 打印 PCB 支架

這是將在下一個(gè)過程中使用的 3D 打印部件，即筆架組件。

這些組件用作 PCB 的支撐和支架，可以使用穿過其中孔的螺釘將其連接到它們上。

頂部支架僅用于將 PCB 固定在一起，而底部支架有一個(gè)底座或網(wǎng)，用作筆架的底蓋。

這些部件均使用橙色 PLA 打印，層高為 0.2 毫米，填充率為 20%，噴嘴為 0.4 毫米。

筆架組件

筆筒的組裝非常容易；使用四顆 M2 螺絲，我們首先將背面 PCB 擰緊到底座和 3D 打印的 PCB 支架上。

接下來，使用 12 個(gè)額外的 M2 螺釘（每側(cè)四個(gè)），我們將最后三個(gè)美觀的 PCB 連接到設(shè)備的正面、左側(cè)和右側(cè)。

最終結(jié)果

這是這個(gè)瘋狂構(gòu)建的最終結(jié)果：一個(gè)完全由 PCB 制成的筆筒。

該項(xiàng)目測試了使用 PCB 作為材料的限制。通常，PCB 用作 XYZ 電子設(shè)備的電路板，但 FR4 是一種結(jié)構(gòu)合理的材料，也可用于為某些設(shè)備準(zhǔn)備主體。在這種情況下，電路和車身準(zhǔn)備都使用了PCB，這很了不起。

該項(xiàng)目已完成，您可以使用附件創(chuàng)建自己的項(xiàng)目。

總的來說，這是一個(gè)值得的項(xiàng)目，比我之前使用的馬克筆筆筒要好得多。

感謝您走到這一步；如果您需要此項(xiàng)目的任何幫助，請發(fā)表評論。

特別感謝PCBWAY對本項(xiàng)目的支持；一定要以較低的成本檢查它們以獲得出色的 PCB 服務(wù)。

再次感謝，我很快就會帶著一個(gè)新項(xiàng)目回來。

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