Проектирование корпуса для электронной самоделки05.03.2025 08:31

Хочу поделиться подходом к проектированию корпуса с нуля для электронной самоделки, которая переросла стадию беспаечной макетной платы и вороха проводов на столе.

Устройство начиналось как замена китайскому модулю ZB2L3, который не отличается точностью из-за отсутствия измерения напряжения по четырёхпроводной схеме, и поддерживает напряжение только до 15 В и ток до 3 А. В какой-то момент мне стало этого недостаточно. Можно было пойти и купить готовое устройство коих на AliExpress вполне достаточно, но это не «спортивно» и не соответствует духу DIY.

Сейчас пишу прошивку для микроконтроллера и дорабатываю принципиальную схему. Чтобы немного уменьшить градус бардака на рабочем столе решил потратить несколько часов и смоделировать корпус в OpenSCAD для печати на 3D принтере (если у вас дома нет 3D принтера, то это не проблема — услуги 3D печати сейчас распространены).

Чтобы смоделировать корпус для начала нужно понимать компоновку электроники. Изначально вся электроника задумывалась на одной большой печатной плате, но позже я вынес изолированной преобразователь USB UART в отдельный модуль и заказал изготовление печатных плат в Китае. Это позволит использовать повторно эту функциональность в других проектах.

Модель платы преобразователя экспортировал из Kicad в формат STL который можно импортировать в OpenSCAD. Делается это через PCB Editor — в меню «File» / «Export» / «STEP/GLB/BREP/XAO/PLY/STL…», выбрать формат STL и остальные параметры оставить без изменения.

Остальная электроника смонтирована на макетной плате и в Kicad я нарисовал только её габаритный аналог с отверстиями для крепления и тактовыми кнопками. Далее экспортировал в STL аналогично плате преобразователя.

Шунт на 20 А упрощённо смоделировал чтобы посмотреть на габариты и совпадение отверстий для крепления.

После прикидки взаимного расположения печатных плат внутри корпуса его размеры получились 150×150х50 мм. Это с запасом чтобы было удобно собирать и разбирать если мне потребуется вносить изменения на основную плату.

Чтобы показать как расположена начинка внутри корпуса сделал его стенки прозрачными (в OpenSCAD есть удобные операции для этого)

Модель нижней часть корпуса в которой будут установлены все печатные платы и реле выполнена в виде квадрата со скруглёнными гранями и включает в себя стойки для печатных плат и стойки для крепления верхней части корпуса.

Толщина стенок корпуса — 2 мм. Для установки верхней части корпуса сделана выборка шириной 1 мм и высотой 2 мм.

Модель верхней части корпуса к которой будет крепиться символьный экран 20×4. Толщина крышки 2 мм. Для колпачков кнопок сделаны своеобразные колодцы которые исключат перекос и облегчат сборку

Модель колпачков для тактовых кнопок. Колпачок ставится на тактовую кнопку и удлиняет её до лицевой панели корпуса. Юбка внизу играет роль ограничителя и не даёт колпачку выпасть из корпуса. В нижней части есть внутренняя выемка в которую заходит толкатель кнопки.

Напечатал нижнюю, верхнюю части корпуса и колпачки для кнопок. В стойки вплавил вставки под резьбу М3. Такой подход позволяет многократно разбирать корпус и доставать электронику без повреждения пластиковых стоек.

Вид собранной верхней части с установленным экраном

Так выглядит полностью смонтированная начинка перед соединением верхней и нижней частей корпуса

Внешний вид после окончательной сборки

На круг получилось около 4 часов на моделирование корпуса (я ещё только учусь использовать OpenSCAD) и около 6 часов на печать всех деталей на 3D принтере. В итоге за условный выходной день можно сделать вполне приличный прототип и дальше заниматься написанием прошивки для микроконтроллера.