描述

大家好，歡迎回來。今天的瘋狂和激動人心的項目是過度設計的筆架，它主要由 PCB 和一些 3D 打印組件構成。

這個故事的概念是，在將馬克杯用作筆架多年之后，是時候進行升級了——過度工程升級。

我使用了四個方形 PCB 和一些 3D 打印組件來創建一個新的筆架。三個 PCB 僅用于美觀目的，但設備背面的一個有一個電源管理 IC，可用于操作任何 5V 設備，例如 Arduino 板，甚至可以為智能手機充電。

它還具有一些紅色 LED，可照亮整個系統，使其在黑暗中看起來像一盞燈。

一個 3D 打印的筆筒很容易制作，但它的樂趣在哪里呢？這款筆架的過度設計和內置電池提高了它的可用性和視覺吸引力，在我看來，這使其遠遠優于完全 3D 打印的筆架。

這篇文章是關于這個項目是如何構建的，所以讓我們開始吧。

所需材料

這些是這個建筑中使用的材料-

• 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
• 開/關
• 紅色 LED 5mm（您可以使用任何顏色）
• 3D 打印部件

OverEngineered 筆筒 3D 模型

整個項目的基礎是一個簡單的模型，由兩部分組成，每部分從頂部和底部固定四個 95mm x 95mm PCB。

內部支架的每一側都有兩個孔，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、左側和右側將保持空白，并添加美學特征以使其看起來更具吸引力。

電路板設計

兩塊板構成PCB設計；一個是為正面、左側和右側設計的，另一個是為背面設計的，里面裝有所有的電子元件。

我們首先為背面 PCB 創建原理圖，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 操作設備供電。

我在我以前的許多項目中都使用過這個 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，在輸入側的充電 IN 和 GND 之間以及輸出側的 5V 引腳和 GND 之間有幾個電容器。

此外，14 個 LED 并聯排列并串聯連接到開關和 5V 電源以控制 LED。

創建原理圖后，我使用 3D 模型的尺寸來創建基本 PCB 的布局。USB端口和USB Micro端口位于左側，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發光。

基板的所有組件都已從美學板上移除，僅保留輪廓。

我在電路板的 TOP 蝕刻層上應用了線條圖案，并從該區域去除了阻焊層，使整個線條圖案呈現銀色和光澤。為了讓內部的光線通過 FR4 板進入并創造出可愛的閃亮效果，底部的阻焊層也被去除了。

線路服務

完成PCB后，我生成了Gerber數據，然后將其發送給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，顏色無關緊要，因為電路板在頂層和底層都有阻焊層開口，旨在讓光線通過它們。

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。

我在一周內收到了 PCB，正如預期的那樣，它們非常好。

我喜歡PCBWAY 制造的 PCB 的質量。還有其他制造商可用，但他們的服務總是在另一個層次上。

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印刷電路板組裝

• 第一步是將焊膏涂到每個元件焊盤上。
• 然后，我們使用 ESD 鑷子仔細挑選所有 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電路板抬起來，放在我的DIY SMT Hotplate上，這個Hotplate和這個項目一樣也是自制的。

一旦加熱板達到焊膏熔化的溫度，所有組件將在短時間內使用這種熱回流焊程序進行焊接。

• 回流后，我們添加剩余的 THT 組件，即 ON-OFF 開關、USB 微端口按鈕和 USB 端口。
• 最后，我們使用普通烙鐵焊接每個元件焊盤。

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。
• 使用標準烙鐵和焊錫絲，然后我們將 LED 焊接到它們的位置。
• 最后，我們用切割機剪掉它們的引線，板子組裝就完成了。

結果

這是 PCB 組裝過程的最終結果，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。

當我們按下觸覺開關打開此設置時，指示 LED 會亮起，表示它正在運行。

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 開關打開紅色 LED。

最后，我們包括一個帶有嵌入式 RGB LED 到 5V USB 端口的 XIAO 開發板。

電路板工作，這意味著我們可以進行下一步，組裝筆筒。

3D 打印 PCB 支架

這是將在下一個過程中使用的 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，而底部支架有一個底座或網，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 個額外的 M2 螺釘（每側四個），我們將最后三個美觀的 PCB 連接到設備的正面、左側和右側。

最終結果

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這是這個瘋狂構建的最終結果：一個完全由 PCB 制成的筆筒。

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

該項目已完成，您可以使用附件創建自己的項目。

總的來說，這是一個值得的項目，比我之前使用的馬克筆筆筒要好得多。

感謝您走到這一步；如果您需要此項目的任何幫助，請發表評論。

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

再次感謝，我很快就會帶著一個新項目回來。