Caixa de Sci-Pi: 5 etapas

2025 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2025-01-23 15:03

O "Sci-Pi Crate" é um gabinete para Raspberry Pi 4 que também possui opções de montagem para discos rígidos de 3,5 polegadas e uma ventoinha de 120 mm.

Existem duas configurações para a caixa Sci-Pi:

• A configuração "A" suporta um Raspberry Pi e dois 3,5 em discos rígidos.
• A configuração "B" suporta três Pi's e três 3,5 em discos rígidos.

Meus objetivos com este design eram criar um caso que pudesse usar para um NAS baseado em Raspberry Pi (armazenamento conectado à rede) que parecesse interessante. Ele evoluiu disso para também oferecer suporte a vários Pi's para uso como um cluster.

O que você faz com o Pi depende de você, mas acho que o uso natural deste gabinete é para um cluster NAS ou docker / k8s.

Etapa 1: Ferramentas e materiais

Ferramentas:

• impressora 3d
• ferro de solda
• chaves hexadecimais
• cortadores de fio

Ferramentas opcionais:

• Dupont Crimps
• Keystone punch-down

Materiais:

• Peças impressas em 3D
• framboesa Pi 4 (1-3)
• Disco rígido de 3,5 polegadas (1-3)
• Parafuso M4 (8) [40-45mm]
• Porca M4 (8)
• # 6-32 Tripulação UNC (4-12) [4-6mm]
• Parafuso M3 (4-12) [4-7 mm]
• Conversor 5V / 3A dc / dc
• SATA para USB3 com alimentação de 12 V
• Ventoinha de 120mm
• Conector de alimentação DC FC681493
• Parafuso M2 (2) [4-7mm]
• Jack Cat-6 Keystone

• Cabo Cat 5e / 6

Materiais opcionais:

• Conectores Dupont
• Parafuso M3 opcional (4-12) [10-15]
• Porca M3 opcional (8)
• resistores para ventilador

Etapa 2: Processo de Design

Usei Fusion 360 para este projeto. Não sou um profissional, mas estou melhorando e estou feliz com o resultado desse design.

Meu método para este projeto foi baixar modelos de tantos componentes quanto eu pudesse do grabcad. Gosto de fazer isso para ver como as coisas ficarão e se encaixarão. Acho que o grabcad.com é um ótimo recurso e muitas vezes consigo encontrar modelos que posso usar para acelerar meus projetos e me deixar focar na parte que estou criando e não me preocupar em fazer 100 medições detalhadas ou ler documentos técnicos para garantir as peças caberão depois de impressas.

Depois de ter todos os componentes padrão, poderia começar meu design. Importei todos os itens de que precisaria no estojo e os movi tentando diferentes layouts. Cada vez que recebia uma pilha de componentes de que gostava, desenhava uma caixa ao redor deles e considerava meu volume e forma internos. Então, eu pensaria em como poderia gerenciar os fios e quais designs externos poderiam se encaixar naquele formato interno e parecer interessantes. Depois de passar por alguns desses ciclos, concluí que iria acabar com um retângulo. Então agora comecei a pensar e pesquisar arte em filmes, jogos, qualquer coisa que eu pudesse pensar que pudesse ser uma inspiração.

Eventualmente, encontrei o trabalho de LoneWolf3D em artstation.com. Achei que o design deles seria perfeito para o meu projeto. Era um design interessante que tinha recursos que eu tinha certeza de que poderia imitar. Também achei que os detalhes circulares nas pontas funcionariam bem para eu usar como entrada e exaustão do meu ventilador.

Sempre que faço um design para impressão 3D, penso na orientação da peça e como posso dividir objetos para melhorar o desempenho de impressão. Para mim, o desempenho de impressão envolve coisas como orientação da camada para resistência ou detalhes, redução de saliências e pontes e evitar impressões monolíticas que podem causar grandes contratempos se a impressão falhar. Além desses objetivos, eu também queria tentar reduzir o uso geral de plástico. Isso tem dois benefícios principais: custo reduzido e tempo de impressão reduzido.

Etapa 3: impressão

A impressão foi direta. Como dediquei um tempo extra no CAD para planejar a impressão, não precisei me preocupar com coisas como suporte para a maioria das impressões. Há uma parte (B-bottom) onde decidi que usar o suporte era uma escolha melhor do que tentar dividir ou alterar o design da peça para evitar o suporte.

Usei o Cura para fatiar, mas você deve ser capaz de usar o fatiador de sua preferência, pois não devemos precisar de nenhum recurso avançado, como suporte manual.

Você pode visualizar e baixar os STLs da minha página Thingiverse

Etapa 4: Montagem

Eu acho que as imagens são mais fáceis de entender do que as descrições, então você pode ver os modelos nestes links Full Config A Assembly, Config B Assembly. Os modelos podem ser girados, explodidos e visualizados para permitir que você veja como as peças devem ficar juntas.

A parte mais difícil da montagem para mim foi construir o quadro de distribuição de energia. Esta etapa poderia ser ignorada comprando uma pico-PSU, mas eu já tinha alguns conversores e conectores de buck, então decidi construir minha própria placa. Não estou incluindo meu esquema porque não fiz um? mas descreverei o objetivo do design para que você possa entender o que é necessário.

Precisamos de 5v e 12v. a energia entra no gabinete como 12v, então é fácil, mas precisamos converter um pouco para 5v para o RPi. Usei alguns conversores buck MP1584EN DC-DC porque era isso que eu tinha. Eu também decidi que não queria que o ventilador funcionasse a 100%, então instalei alguns resistores. Se você decidir adicionar resistores ao circuito da ventoinha, certifique-se de controlar quantos watts eles precisarão dissipar e a classificação de seus resistores. Para calcular os watts necessários para os resistores, você usa a lei de Ohm (V = I × R) e a regra de potência (P = I × V).

Etapa 5: Conclusão

Este caso é apenas o início de um projeto Raspberry Pi. Ele oferece contenção para 1-3 Pi's e 1-3 discos rígidos de tamanho normal. Gostei de projetar este case e se você usá-lo em um projeto, adoraria ouvir sobre o que você fez.