Sci-Pi Crate: 5 ขั้นตอน

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:03

"Sci-Pi Crate" เป็นเคสสำหรับ Raspberry Pi 4 ที่มีตัวเลือกการติดตั้งสำหรับฮาร์ดไดรฟ์ 3.5 นิ้วและพัดลม 120 มม.

มีการกำหนดค่าสองแบบสำหรับ Sci-Pi Crate:

• การกำหนดค่า "A" รองรับ Raspberry Pi หนึ่งตัวและ 3.5 สองตัวในฮาร์ดไดรฟ์
• การกำหนดค่า "B" รองรับ Pi สามตัวและฮาร์ดไดรฟ์ 3.5 สามตัว

เป้าหมายของฉันในการออกแบบนี้คือการสร้างเคสที่ฉันสามารถใช้ได้สำหรับ NAS ที่ใช้ Raspberry Pi (ที่เก็บข้อมูลบนเครือข่าย) ที่ดูน่าสนใจ มันพัฒนาจากสิ่งนั้นไปสู่การรองรับ Pi หลายตัวเพื่อใช้เป็นคลัสเตอร์

สิ่งที่คุณทำกับ Pi นั้นขึ้นอยู่กับคุณ แต่ฉันคิดว่าการใช้งานตามธรรมชาติของเคสนี้มีไว้สำหรับคลัสเตอร์ NAS หรือ docker/k8s

ขั้นตอนที่ 1: เครื่องมือและวัสดุ

เครื่องมือ:

• เครื่องพิมพ์ 3 มิติ
• หัวแร้ง
• คีย์ฐานสิบหก
• เครื่องตัดลวด

เครื่องมือเสริม:

• Dupont Crimps
• การเจาะคีย์สโตน

วัสดุ:

• ชิ้นส่วนพิมพ์ 3 มิติ
• ราสเบอร์รี่ Pi 4 (1-3)
• ฮาร์ดไดรฟ์ 3.5 นิ้ว (1-3)
• สกรู M4 (8) [40-45 มม.]
• น็อต M4 (8)
• #6-32 ลูกเรือ UNC (4-12) [4-6mm]
• สกรู M3 (4-12) [4-7 มม.]
• ตัวแปลงกระแสตรง/กระแสตรง 5V/3A
• Sata เป็น USB3 พร้อมไฟ 12V
• พัดลม 120 มม
• ขั้วต่อไฟ DC FC681493
• สกรู M2 (2) [4-7 มม.]
• แจ็คสโตน-6 คีย์สโตน

• สาย Cat 5e/6

วัสดุเสริม:

• ขั้วต่อดูปองท์
• สกรู M3 เสริม (4-12) [10-15]
• น็อต M3 เสริม (8)
• ตัวต้านทานสำหรับพัดลม

ขั้นตอนที่ 2: กระบวนการออกแบบ

ฉันใช้ Fusion 360 สำหรับการออกแบบนี้ ฉันไม่ใช่มือโปรแต่ฉันก็ดีขึ้นเรื่อยๆ และฉันก็พอใจกับการออกแบบนี้

วิธีการของฉันสำหรับโปรเจ็กต์นี้คือการดาวน์โหลดโมเดลของส่วนประกอบต่างๆ ให้มากที่สุดเท่าที่ฉันจะทำได้จาก grabcad ฉันชอบที่จะทำสิ่งนี้เพื่อที่ฉันจะได้เห็นว่าสิ่งต่าง ๆ จะมีลักษณะและเข้ากันได้อย่างไร ฉันพบว่า grabcad.com เป็นแหล่งข้อมูลที่ยอดเยี่ยม และฉันมักจะพบโมเดลที่ฉันสามารถใช้เพื่อเร่งการออกแบบของฉัน และให้ฉันมุ่งเน้นไปที่ส่วนที่ฉันกำลังสร้าง และไม่ต้องกังวลกับการวัดโดยละเอียด 100 ครั้งหรืออ่านเอกสารทางเทคนิคเพื่อให้แน่ใจ ชิ้นส่วนจะพอดีเมื่อพิมพ์

เมื่อฉันมีส่วนประกอบมาตรฐานครบแล้ว ฉันก็จะเริ่มออกแบบได้ ฉันนำเข้ารายการทั้งหมดที่ฉันต้องการในเคสและย้ายไปรอบๆ โดยลองใช้เลย์เอาต์ต่างๆ ทุกครั้งที่ฉันได้รับส่วนประกอบที่ฉันชอบ ฉันจะวาดกล่องรอบๆ ส่วนประกอบเหล่านั้น และพิจารณาว่าปริมาตรและรูปร่างภายในของฉัน จากนั้นฉันก็คิดว่าฉันจะจัดการสายไฟได้อย่างไร และการออกแบบภายนอกแบบใดที่พอดีกับรูปร่างภายในนั้นและดูน่าสนใจ หลังจากผ่านรอบเหล่านี้ไปสองสามรอบแล้ว ฉันก็สรุปได้ว่าฉันจะลงเอยด้วยสี่เหลี่ยม ตอนนี้ฉันเริ่มคิดและค้นหางานศิลปะจากภาพยนตร์ เกม อะไรก็ตามที่ฉันนึกได้นั่นอาจเป็นแรงบันดาลใจ

ในที่สุด ฉันก็พบงานของ LoneWolf3D ที่ artstation.com ฉันคิดว่าการออกแบบของพวกเขาจะสมบูรณ์แบบสำหรับโครงการของฉัน เป็นการออกแบบที่น่าสนใจซึ่งมีคุณลักษณะต่างๆ ที่ฉันรู้สึกมั่นใจว่าสามารถเลียนแบบได้ ฉันยังคิดว่ารายละเอียดวงกลมที่ปลายจะทำงานได้ดีสำหรับฉันเพื่อใช้เป็นช่องทางเข้าและไอเสียสำหรับพัดลมของฉัน

ทุกครั้งที่ฉันออกแบบงานพิมพ์ 3 มิติ ฉันจะนึกถึงการวางแนวชิ้นส่วนและวิธีที่ฉันสามารถแยกวัตถุเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพการพิมพ์ ประสิทธิภาพการพิมพ์สำหรับฉันคือสิ่งต่างๆ เช่น การวางแนวเลเยอร์เพื่อความแข็งแรงหรือรายละเอียด ลดระยะยื่นและสะพาน และหลีกเลี่ยงงานพิมพ์แบบเสาหินที่อาจทำให้เกิดความพ่ายแพ้ครั้งใหญ่หากการพิมพ์ล้มเหลว นอกจากเป้าหมายเหล่านี้แล้ว ฉันยังต้องการลองและลดการใช้พลาสติกโดยรวมด้วย สิ่งนี้มีประโยชน์หลักสองประการ ลดต้นทุน และลดเวลาในการพิมพ์

ขั้นตอนที่ 3: การพิมพ์

การพิมพ์ตรงไปตรงมา เนื่องจากฉันใช้เวลาเพิ่มเติมใน CAD เพื่อวางแผนการพิมพ์ ฉันจึงไม่ต้องกังวลเกี่ยวกับสิ่งต่างๆ เช่น การรองรับงานพิมพ์ส่วนใหญ่ มีส่วนหนึ่ง (B-bottom) ที่ฉันตัดสินใจว่าการใช้การสนับสนุนเป็นทางเลือกที่ดีกว่าการพยายามแยกหรือเปลี่ยนการออกแบบของชิ้นส่วนเพื่อหลีกเลี่ยงการสนับสนุน

ฉันใช้ Cura สำหรับการแบ่งส่วน แต่คุณควรจะสามารถใช้ตัวแบ่งส่วนข้อมูลใดก็ได้ที่คุณต้องการ เนื่องจากเราไม่ต้องการคุณสมบัติขั้นสูงใดๆ เช่น การสนับสนุนด้วยตนเอง

คุณสามารถดูและดาวน์โหลด STL ได้จากหน้า Thingiverse ของฉัน

ขั้นตอนที่ 4: การประกอบ

ฉันคิดว่ารูปภาพเข้าใจง่ายกว่าคำอธิบาย ดังนั้นคุณสามารถดูแบบจำลองได้ที่ลิงก์เหล่านี้ Full Config A Assembly, Config B Assembly แบบจำลองต่างๆ สามารถหมุน ระเบิด และดูได้ เพื่อให้คุณเห็นว่าชิ้นส่วนต่างๆ มีจุดประสงค์เพื่อร่วมกันอย่างไร

ส่วนที่ยากที่สุดของการประกอบคือการสร้างแผงจ่ายไฟ สามารถข้ามขั้นตอนนี้ได้โดยการซื้อ pico-PSU แต่ฉันมีตัวแปลงและตัวเชื่อมต่อบางตัวอยู่แล้ว ดังนั้นฉันจึงตัดสินใจสร้างบอร์ดของตัวเอง ฉันไม่ได้รวมแผนผังของฉันเพราะฉันไม่ได้สร้างไว้ ? แต่ฉันจะอธิบายเป้าหมายการออกแบบเพื่อให้คุณเข้าใจถึงสิ่งที่ต้องการ

เราต้องการ 5v และ 12v พลังงานเข้ามาในเคสเป็น 12v ดังนั้นจึงเป็นเรื่องง่าย แต่เราต้องแปลงบางส่วนเป็น 5v สำหรับ RPi ฉันใช้ตัวแปลงบั๊ก MP1584EN DC-DC บางตัวเพราะนั่นคือสิ่งที่ฉันมี ฉันยังตัดสินใจว่าฉันไม่ต้องการให้พัดลมทำงานที่ 100% ดังนั้นฉันจึงต่อตัวต้านทานบางตัว หากคุณเลือกที่จะเพิ่มตัวต้านทานให้กับวงจรพัดลมของคุณ ตรวจสอบให้แน่ใจว่าได้ติดตามจำนวนวัตต์ที่พวกมันจะต้องกระจายไปและระดับของตัวต้านทานของคุณ ในการคำนวณวัตต์ที่จำเป็นสำหรับตัวต้านทาน คุณใช้กฎของโอห์ม (V = I × R) และกฎกำลัง (P = I × V)

ขั้นตอนที่ 5: บทสรุป

กรณีนี้เป็นเพียงจุดเริ่มต้นของโครงการ Raspberry Pi มีการบรรจุสำหรับ 1-3 Pi's และ 1-3 ฮาร์ดไดรฟ์ขนาดเต็ม ฉันสนุกกับการออกแบบเคสนี้ และถ้าคุณใช้มันในโครงการ ฉันชอบที่จะได้ยินเกี่ยวกับสิ่งที่คุณทำ