树莓派Pico W开发板精细三维结构

　　做嵌入式项目做原型验证的时候，经常会碰到选主控板的环节，树莓派Pico W这类带无线功能的微控制器开发板，是很多小型物联网项目、教学实验、快速原型搭建的首选，这次做的这个三维结构，完全是按照实物的实际装配尺寸来还原的，每一个元件的位置、高度、引脚排布都和实物一一对应，方便做结构设计的时候直接调用，不用再自己花时间去测绘实物。

　　从实际应用场景来说，这块开发板的适用范围非常广，小到个人DIY的温湿度采集节点、桌面小摆件的控制核心，大到工业现场的小型数据采集终端、教学实验平台的主控模块，都能看到它的身影。很多时候做设备结构设计，需要把主控板嵌入到外壳或者设备机架内部，这时候如果没有精准的三维模型，很容易出现安装孔位对不上、接口位置被结构件挡住、元件高度和外壳内壁干涉的问题，之前就碰到过有同行自己估尺寸画模型，结果打样出来的外壳Micro USB接口位置偏了2mm，插不上线，又得重新改图打样，耽误项目进度，所以精准还原开发板的三维结构，对做配套结构设计来说是很有必要的。

　　从功能特性对应的结构设计来看，这块板的核心是搭载了带WiFi功能的RP2040微控制器，板上除了主控芯片之外，还有无线模块、Micro USB供电下载接口、复位按键、BOOTSEL按键、板载LED，以及两侧引出的20pin排针焊盘，所有这些元件的高度都做了精准还原：无线模块因为带金属屏蔽罩，是板上除了USB接口之外高度最高的元件，大概有3mm左右，设计外壳的时候这个位置必须留够避让空间，不能压到屏蔽罩，不然会影响无线信号的传输，甚至可能压坏模块；USB接口是Micro USB母座，突出板面的高度大概2.5mm，接口的开口位置、插接头的插入深度都做了还原，设计外壳的时候开口尺寸和位置可以直接参考这个模型来做，不用再反复核对实物尺寸；两个按键的高度比周边的贴片电容电阻要高，大概1.8mm，设计外壳的时候如果要做外接按键的话，要算好这个高度差，留好按键的活动行程，不然会出现按键按不动或者误触发的问题。

　　设计思路上，这个模型没有做过度的简化，也没有把没必要的细节做的太冗余：板上的贴片电阻、电容、电感这些小元件，都按照实际的封装尺寸做了还原，位置和实物完全一致，不是随便摆上去的占位件，这样在做结构干涉检查的时候，哪怕是很小的元件，也能检查到有没有和结构件碰到；两侧的排针焊盘位置，孔的间距是标准的2.54mm排针间距，焊盘的大小、过孔的尺寸都按照实际PCB的参数来做，如果设计的时候需要把排针换成卧式的或者直接焊线，也能在这个模型基础上调整对应的安装空间；PCB板的厚度是标准的1.6mm，四个角的安装孔位置、孔径都和实物一致，孔径是2.1mm，适合用M2的螺丝来固定，安装孔到板边的距离也做了精准还原，固定的时候不会和板边的走线或者元件干涉。

　　外形尺寸和安装边界这块，整个开发板的外形尺寸是51mm×21mm，和官方公布的尺寸完全一致，板边的圆角半径也做了还原，设计安装槽的时候，槽的内尺寸要比板的外形大0.2mm左右，方便装配的时候顺利放进去，不会因为尺寸公差卡板；排针从板面伸出来的高度，如果是焊常规的直排针，高度大概是8.5mm，这个高度也在模型里做了可选的参考，要是设计的时候用排针座接插，就要把这个高度算进整体的安装空间里，避免排针顶到外壳的内壁；另外板上的USB接口是在板的短边一侧，中心距离板边的位置是10.5mm，设计外壳的USB开口的时候，中心要和这个位置对齐，开口的宽度要留够6mm，高度留3mm，才能保证Micro USB插头能顺利插进去，不会被外壳挡住。

　　很多做嵌入式结构设计的工程师，平时找这类开发板的模型，经常碰到模型尺寸不准、元件缺失、接口位置不对的问题，拿过来用还要自己改半天，这个模型在制作的时候，每一个尺寸都是对照实物和官方的机械图纸反复核对过的，小到板上的丝印位置对应的元件定位，大到整体的安装孔位，都没有偏差，不管是做外壳设计、安装支架设计，还是做整个设备的装配干涉检查，都可以直接调用，能省不少测绘和核对尺寸的时间。另外在做教学演示或者项目方案展示的时候，这个高精度的模型也能用来做装配动画、爆炸图，比简化的方块模型要直观很多，能清楚的展示每个元件的位置和装配关系，给客户或者学生讲解的时候也更容易理解结构组成。

　　还要注意的是，这块板的无线模块在PCB的一侧，设计外壳的时候，这个位置尽量不要用全金属的结构覆盖，不然会屏蔽WiFi信号，模型里把无线模块的位置做了明确的区分，设计的时候可以很直观的看到哪个区域是信号区，方便调整外壳的材质和开孔位置；板上的复位按键和BOOTSEL按键在USB接口旁边，两个按键的中心间距是5mm，要是设计外壳的时候需要把按键引出来，按键帽的尺寸不要超过4mm，不然两个按键会互相干涉，按一个的时候会碰到另一个。还有PCB板的底部是没有元件的，所有的贴片元件都在顶层，所以安装的时候底部可以直接贴在安装柱上，不用留额外的避让空间，只要四个安装柱的高度一致，把板撑平就行，安装柱的高度建议做3mm以上，要是底部有走线或者焊盘突出的话，也不会碰到安装面造成短路。