做这个外壳的初衷,是之前做桌面环境温湿度采集节点的时候,裸板加传感器堆在桌面既容易落灰短路,接线拉扯的时候还经常把microUSB接口扯松,之前试过方方正正的通用接线盒,放在工位上和周边的数码设备、工具堆在一起毫无辨识度,好几次打扫卫生差点被当成闲置废料收走,才想着做个有辨识度的防护结构,刚好那段时间看了不少业余探空火箭的开源结构资料,就顺着火箭的气动外形做了适配设计。
先从安装边界说起,内部腔体首先要完整容纳WemosD1开发板,预留的安装柱高度刚好让板载microUSB接口对齐壳体尾部的开口,插线之后接口不会和壳体发生硬干涉,电源线可以顺着尾部端面平出,不会因为线材弯折顶到壳体内部的元器件。DHT22温湿度传感器的安装位设在弹头段,对应位置的壳体上开了阵列式的通风小孔,既不会让外界的灰尘、泼溅的水滴直接落到传感器探头上,又能保证空气正常流通,避免封闭腔体导致温湿度检测数据出现滞后或者偏差,毕竟温感如果被封闭在密闭壳体内,自身元器件发热会让温度检测值比实际环境高1-2℃,这个开孔的排布密度是之前做同类传感外壳反复验证过的,孔径1.2mm,孔间距3mm,既能保证通风效率,又能维持壳体的结构强度,日常手持挪动的时候不会轻易按裂开孔区域。
尾翼部分没有做多余的装饰性加厚,四片尾翼沿壳体尾部周向90°均匀分布,厚度1.5mm,和主体外壳做了一体化的过渡圆角,一方面是3D打印的时候不需要额外加支撑,FDM设备打印的时候尾翼部分可以直接自支撑成型,减少后期打磨支撑的工作量,另一方面尾翼刚好可以作为壳体放置的支撑脚,把整个外壳平放在桌面的时候,四片尾翼和弹头的圆弧端形成三点以上的支撑面,不会随便滚动滑落,之前做过的圆柱类外壳没有支撑结构,放在倾斜10°的桌面上就会滚下去,这个设计刚好规避了这个问题。
壳体的分模面设在弹身中段,采用止口式的卡扣配合,公母止口的配合间隙留了0.2mm,刚好适配PLA材料3D打印的成型公差,不需要额外打螺丝或者加胶水,对准之后稍微用力按压就能扣合牢固,需要更换开发板或者调整接线的时候,用指甲顺着分模面的缝隙就能撬开,不会像过盈配合的外壳那样撬的时候把边缘撬崩。弹头和弹身的衔接处做了15°的锥面过渡,既还原了火箭的气动外形特征,又不会因为过渡太突兀导致打印的时候出现层纹堆积的问题。
实际应用场景上,这个外壳除了做桌面温湿度采集节点的防护,还可以用在中小学科创教育的实践项目里,学生做简易气象观测装置的时候,这个造型比普通方盒更有吸引力,安装难度也低,不需要额外的紧固件,只要把开发板和传感器对准内部的定位槽放进去,扣合上下壳就能完成组装,接线的时候也不用拆整个外壳,尾部的USB开口直接插线就能供电。另外在业余物联网节点部署的时候,这个外壳可以直接用双面胶或者扎带固定在墙面、支架上,尾翼的平面刚好可以贴双面胶,固定之后不会像圆柱壳那样打转,传感器的通风孔朝向外侧,检测数据的准确性也能得到保障。
设计的时候特意把内部的走线空间留了足够余量,开发板和壳体内壁之间留了2mm的间隙,除了DHT22的接线,还可以额外加一路光敏电阻或者红外发射模块的走线,不需要修改壳体结构就能扩展简单的功能,壳体壁厚统一设为1.8mm,对于FDM3D打印来说,这个壁厚刚好是3层0.6mm喷嘴的线宽,或者4层0.4mm喷嘴的线宽,打印的时候不需要做薄壁填充,结构强度足够,成年人单手握持施加正常的握力不会把壳体捏变形,掉落到1米高的水泥地面上,只要不是尾翼直接尖角着地,基本不会出现开裂的问题。之前测试过第一版样件,当时把传感器安装位设得太靠近开发板,板载的稳压芯片发热影响了温感读数,后来把传感器安装位往前移了12mm,中间加了一圈薄薄的挡墙,隔开芯片发热区域和传感器腔体,复测之后温湿度检测的误差就控制在器件允许的范围内了,还有第一版的USB开口留小了,普通的microUSB线头插进去会被壳体卡住,后来把开口尺寸调整为宽8mm高4mm,兼容市面上绝大多数的microUSB公头,哪怕是带加固护套的数据线也能正常插接。
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- 系统要求: Rendering,STL,STEP / IGES
- 软件分类: 3D打印机


















