Не так давно мы с командой разработали небольшой встраиваемый компьютер для решения задач IIoT и промышленной автоматизации. Первую статью о нашем устройстве можно посмотреть здесь.
Разрабатывать устройство решили на распространенном и оттестированном модуле Raspberry CM3+, что позволило нам создать компьютер с большими вычислительными способностями, огромным сообществом и простотой его использования. Под катом расскажу по этапам, от чего отталкивались и к чему пришли в итоге.
Муки выбора корпуса
Для устройств даже в промышленной сфере очень важен внешний вид устройства и законченность, таким образом начались долгие поиски корпуса, подходившие под наши требования по размеру. Хотелось максимально много уместить в одну коробку и самые минимальные параметры платы получались 10*10 см.
После того, как мы заказали несколько вариантов корпусов, пришлось большее количество из них выбросить, так как они подходили только для домашних поделок и продавать их людям в таком виде не представлялось возможным. Основным претендентом на тот момент стал алюминиевый корпус с пластиковыми крышками 10*10*5 см (рисунок 1).
Рисунок 1 — Первый вариант корпуса
Получив этот корпус в руки, было принято решение остановиться на нем. В этот же момент разработка платы подходила к концу и уже можно было по чертежам предварительно оценить, каким образом обрабатывать торцы для выводных разъемов. Однако пластиковые крышки корпуса после механической обработки сделали вид не товарным и мы опять пришли к поделке, а не к законченному коммерческому продукту.
Глянец весь быстро поцарапался и в этой блестящей рамке отверстия выглядели очень асимметрично (рисунок 2). Ожидание и реальность, как говорится.
Рисунок 2 — Пластиковые крышки корпуса
Однако отказываться от корпуса не пришлось, потому что у производителя был такой же, но с алюминиевыми торцами, мы быстро его заказали и удивились, насколько он идеально выглядел (рисунок 3). Торцы очень красивые, матовые и бонусом была дополнительная помехозащищенность. Стоил такой корпус уже немного дороже, но красота требует жертв.
Рисунок 3 — Металлический корпус
Вторая попытка обработать торцы была гораздо ��дачнее. Технологию надписей мы выбрали путём гравировки (рисунок 4), однако были недостатки которые пришлось решать. Самое главное это то, что гравер (сверло) очень маленький и нежный, скорость нанесения гравировки достаточно низкая. Плюс само сверло часто ломается. Из-за всего этого сильно растёт цена из-за потребляемой электроэнергии и трудозатрат. Также внутрь гравировки набивается грязь и постепенно окисляется алюминий, делая надписи менее заметными.
Рисунок 4 — Гравировка металлического корпус
Эту технологию пробовали менять на лазерную гравировку, но получилось некрасиво. Лазер выжигал краску некорректно, а надписи получались темными.
В итоге мы пришли к шелкографии с запеканием в печи (рисунок 5). Эта технология оказалась самой быстрой и очень крепкой. Всё свелось к тому, чтобы заказать единожды шаблон (фотовывод) и по нему делать партию до 50 штук в день.
Рисунок 5 — Шелкография корпуса
Исправление недоработок
С корпусом закончили, а вот с платой оставались недоработки. Задумка нашего компьютера в том, чтобы любой пользователь мог спокойно установить дополнительное оборудование в устройство, открутив четыре болта на корпусе, как в свой ноутбук. Я думаю прошли те времена, когда на корпуса клеили наклеечки «Не вскрывать, потеря гарантии».
Внутри корпуса есть периферия для прошивки вычислительного модуля, SIM-карта и многое другое. Однако была одна проблема с монтажом платы в корпус, а именно выводные светодиоды на ножках, которые постоянно гнулись у наших клиентов, взявших прототипы на тест (рисунок 6).
Рисунок 6 — Выводные светодиоды на ножках
В этой связи пришлось поменять диоды на ножках на SMD-светодиоды, которые светят в бок и проблема с установкой платы в корпус решилась, больше ничего не гнулось (рисунок 7).
Рисунок 7 — SMD-светодиоды
Индикация была глубоко внутри корпуса и чтобы увидеть свет приходилось смотреть под прямым углом на торец. В голову пришла идея световодов из полимерных прозрачных материалов (рисунок 8). Оставалось найти бюджетный, но эстетически красивый вариант. В голову пришел молочный плексиглас с прозрачностью 20% с толщиной листа 3 мм, в первой же фирме лазерной резки подобрали диаметр миниатюрного цилиндра, он был равен диаметру отверстия в корпусе. Особенность в том, что станок при лазерной резке дает небольшой скос нижнего диаметра на 0.1 мм и таким образом мы получили мешок миниатюрных усеченных конусов с нижним диаметром 2,9 мм и верхним 3 мм, а высота была 3 мм как и толщина торцов нашего корпуса. Вставляем конус в отверстие и запрессовка крепко загоняет эти световоды в отверстие, а небольшая капелька клея с обратной стороны фиксирует их намертво.
Рисунок 8 — Световоды из плексигласа
Итак, устройство получило эстетичный вид при небольших вложениях в корпус, однако этот путь хорош на старте производства и уменьшение издержек планируется путем изготовления подобного корпуса при наращивании производства. Литье из пластика не рассматривается в виду дорогого запуска производства и низких экранирующих способностей по сравнению с металлом.
Итог
Спасибо за внимание! Надеемся, что мы вдохновим читателей на переработку Ваших личных проектов в более масштабное производство с коммерческими перспективами. В нашей великой стране на полочках у инициаторов пылятся действительно нужные вещи, которые могут заменять зарубежные производства.
В следующей статье мы расскажем Вам историю тестирования и тонкости настройки mPCIe 3G-модема Huawei и mPCIe LoraWan-модуля MikroTik.
