NodeBrix Modular Case System cho Heltec LoRa32 v3 và RAK19007 cho Meshtastic

Cập nhật mặt sau hút chân không cho pin 18650 để giảm hỗ trợ in.

Cập nhật ngày 22-05-24

Đã tải lên núm xoay lớn STL mà tôi quên đưa vào.

NodeBrix Modular Case System

Dành cho Heltec LoRa 32 v3 và RAK19007 

LƯU Ý: Hỗ trợ RAK19007 và hướng dẫn này vẫn đang được phát triển!

Nó là gì?
NodeBrix Modular Case System là một bộ mô hình để chế tạo vỏ di động cho hai trong số các bo mạch LoRa phổ biến nhất hiện nay thường được sử dụng cho truyền thông Meshtastic ngoại tuyến. Hệ thống thường bao gồm các tấm mặt trước, khung để giữ bo mạch và mặt sau để giữ một hoặc nhiều pin. Tôi đã bao gồm tất cả các kết hợp khả dụng của chúng. Vỏ máy ban đầu được chế tạo bằng cách bắt vít từng cái một vào nhau theo một chồng. Có nhiều tùy chọn cho các trường hợp sử dụng khác nhau. Ngoài ra, tôi đã cố gắng đảm bảo có đủ không gian cho các bộ phận như chân header và các bộ phận bổ sung. Những vỏ máy này được thiết kế để sửa đổi và thử nghiệm. Mã nguồn mô hình và tệp dự án đã được bao gồm cũng như một số mô hình công cụ có thể giúp bạn sửa đổi hoặc tự làm điều gì đó độc đáo.

Tại sao tôi lại tạo ra nó?
Ngày xửa ngày xưa, tôi là một nhà phát triển. Tôi cảm thấy cần có một hệ thống cung cấp cho người dùng các tùy chọn có thể hoán đổi cho nhau và cũng miễn phí để người dùng sửa đổi và sử dụng theo bất kỳ cách nào họ muốn. Hệ thống này có thể cung cấp một số bản dựng đơn giản cho người mới bắt đầu cũng như các bản dựng nâng cao cho những người kỳ cựu. Hy vọng lớn nhất của tôi là người dùng sửa đổi và kết hợp lại các bộ phận hoặc toàn bộ hệ thống này và phát hành lại nó ra cộng đồng.

Giấy phép?
Các tệp này được phát hành dưới dạng Miền công cộng để mang lại lợi ích cho tất cả mọi người. Vâng, điều này có nghĩa là bạn có thể sử dụng chúng hoặc các sản phẩm phái sinh cho mục đích thương mại. Không cần ghi công, nhưng nếu bạn muốn, vui lòng ghi công hoặc cảm ơn “Open Source Country”. Bạn cũng có thể sao chép/dán một tính năng vào dự án của riêng mình và tôi đã để lại một số bộ phận và công cụ trong các tệp có thể giúp ích cho bạn. Pixel của tôi là pixel của bạn.   Tôi có thích nhạc Country không?
Không hẳn. Open Source Country là một ý tưởng. Tất cả chúng ta là công dân, internet là nhà của chúng ta, thông tin là tiền tệ của chúng ta và biên giới duy nhất là tường lửa. Nếu bạn biết, bạn sẽ biết.

In Các Mô Hình

Định hướng:
Hầu hết các mô hình đều ở định hướng mà chúng nên được in. Nhưng đừng ngần ngại thử nghiệm. Đó là thời gian và sợi in của bạn. Các mô-đun mặt sau có giá đỡ kẹp cần được xoay 180 độ để hai lỗ cho kẹp hướng lên trên và vâng, hãy sử dụng hỗ trợ.   Hỗ trợ:
Xin lỗi những người đam mê máy in, vâng, bạn cần sử dụng hỗ trợ. Nếu bạn muốn trở thành một người thông minh in nó ở góc 45 độ, thì /tiphat. Có lẽ có một số khung Heltec và một số mô-đun mặt sau bạn có thể không cần sử dụng hỗ trợ. Phiên bản strap back attachment ezprint và magnetic back attachment không yêu cầu sử dụng hỗ trợ. Tôi cũng đã thử lật mặt trước và đặt mặt trước chìm xuống giường để dễ in và đã có kết quả tốt.

Bộ chặn hỗ trợ:
Các tấm mặt trước BME680 sẽ cần bộ chặn hỗ trợ trên lỗ thông hơi BME680 và ống khói kết nối. Các khung ngoài PCB sẽ cần bộ chặn hỗ trợ trên ống lục giác của ăng-ten.

Các bộ phận & Vật liệu
  Đai ốc và Bu lông:
Sử dụng 4 bu lông và đai ốc lục giác M3 để bắt vít mặt trước, khung và mặt sau với nhau ở các góc. Tôi không biết người ta sẽ trộn và sử dụng những mô-đun mặt sau, khung và mặt trước nào. Vì vậy, chiều dài của các bu lông này khác nhau. 20mm hoạt động tốt trên cấu hình Heltec 4ah. Thành thật mà nói, bạn nên có một chiếc thước hoặc một bộ thước kẹp rẻ tiền để đo độ dày của cấu hình của bạn và bắt đầu từ đó. Một trong những mẹo tôi sử dụng là dùng một cặp kìm linemen hoặc kìm cắt bên/chéo và chỉ cắt bu lông dài cho vừa. Bu lông M2 đầu tròn hoặc đầu lục giác cho các bộ phận bên trong như màn hình, BME680, công tắc nguồn RAK19007, nút người dùng/đặt lại RAK19007 và cũng được sử dụng để gắn kẹp dây đeo trên một số mô-đun mặt sau nhất định.   USB-C:
Khuyến nghị sử dụng nút đậy bụi USB-C bằng silicon. Ngoài ra, để đặt thiết bị vào túi, cáp góc vuông hay còn gọi là cáp 90 độ có thể hữu ích.

• Nút đậy bụi USB-C bằng silicon https://a.co/d/1jmwQX4

Khung Heltec:
Tấm giữ cho khung Heltec có hai lỗ vít. Bạn sẽ cần tháo hai bu lông màn hình trên bo mạch Heltec của mình và lắp lại chúng qua tấm giữ vào màn hình Heltec. Hãy cẩn thận không tháo hết 4 bu lông vì cáp ruy băng gắn vào màn hình rất mỏng manh.

Mặt trước màn hình:
Các lỗ màn hình có không gian cho cửa sổ acrylic 1mm hoặc 3mm để bảo vệ màn hình. Tôi đã bao gồm hai khuôn để cắt cửa sổ từ các tấm acrylic 4” x 6” 1mm. Acrylic 1mm dễ cắt bằng dao rọc giấy và mang lại sự bảo vệ tuyệt vời theo ý kiến của tôi. Tấm acrylic 3mm yêu cầu máy cắt laser, CNC hoặc các công cụ xưởng tốt, sự kiên nhẫn và tay chắc chắn. Acrylic sẽ bị nứt và vỡ khi bạn cố gắng tách nó ra nếu các vết cắt của bạn không thẳng và xuyên suốt. Nếu cửa sổ hơi lớn để vừa, hãy sử dụng giấy nhám loại tốt cỡ 80 trên cạnh và thử lại. Tôi vẫn cần làm khuôn cho cửa sổ RAK19007. Để gắn cửa sổ vào khe hở, bạn sẽ cần keo dán. Tôi thích keo silicon hoặc keo sửa giày. Một chai kim lớn (14ga) giúp dễ dàng bôi và để chai trong bát nước nóng làm cho keo sệt lại (“chảy”) và dễ dàng chảy qua kim. Tất cả những điều đó được nói, bạn cũng có thể sử dụng keo siêu dính (và baking soda?) nhưng tôi nhận thấy keo siêu dính để lại một lớp mờ màu trắng trên một số bộ phận của cửa sổ nhưng nó vẫn có thể đọc được.

• Tấm acrylic 1mm https://a.co/d/gxVuyVz
• Tấm acrylic 3mm https://a.co/d/8GPrwv1
• Chai kim https://a.co/d/19WiSp6

Mặt trước còi báo động:
Trên các bộ phận mặt trước này có một khe tròn 12mm để lắp còi báo động. Dán siêu dính còi báo động với lỗ hướng ra ngoài bộ phận và các đầu dây hướng ra ngoài. Có thể sử dụng cả còi báo động thụ động hoặc chủ động. Tôi sử dụng còi báo động chủ động và có thể phát nhạc chuông. Tuy nhiên, còi báo động thụ động dường như là lựa chọn phổ biến, vì vậy hãy tự nghiên cứu. Khe còi báo động có một lỗ thông ra bên ngoài vỏ máy, vì vậy bạn cũng có thể dán đèn LED vào lỗ thay vì còi báo động.

• Còi báo động thụ động https://a.co/d/hy7j6Ae
• Còi báo động chủ động https://a.co/d/f0lLVJH

Thêm thông tin tại: https://meshtastic.org/docs/configuration/module/external-notification/ https://adrelien.com/blog/how-to-add-buzzer-to-diy-esp32-heltec-lora-meshtastic-node/

Mặt trước rung:
Các mặt trước này có một khe tròn 10mm cho mô-đun rung và một rãnh nhỏ cho dây dẫn. Về cơ bản, nó giống hệt như còi báo động ngoại trừ nếu bạn sử dụng còi báo động, bạn sẽ chọn một chân GPIO khác.  

• Động cơ rung mini https://a.co/d/49uhxek

Mặt trước xoay:
Các mặt trước này có một lỗ cho bộ mã hóa xoay EC11 với trục 15mm. Ngoài ra còn có hai tệp mô hình cho núm xoay. Bộ mã hóa xoay dùng để sử dụng mô-đun tin nhắn được lưu trữ sẵn trong Meshtastic. Nó cho phép bạn chọn từ các tin nhắn được xác định trước và gửi chúng độc lập mà không cần sử dụng thiết bị di động. Tôi đã để dung sai trên lỗ vừa đủ chặt đến mức bạn sẽ cần phải vặn bộ mã hóa vào lỗ.  

• Bộ mã hóa xoay EC11 https://a.co/d/9zSADVF

Thêm thông tin tại: https://adrelien.com/blog/how-to-setup-canned-pre-defined-messages-with-rotary-knob-button-for-meshtastic-node/ https://meshtastic.org/docs/configuration/module/canned-message/

Mặt trước BME680:
Các mặt trước này có ống thông gió cho cảm biến và bo mạch cảm biến được gắn vào tấm mặt trước bằng 2 bu lông M2 4mm. Cảm biến BME680 đo nhiệt độ, độ ẩm, áp suất khí quyển và chất lượng không khí (gần đúng).

• BME680 https://a.co/d/bKv1FOo

Thêm thông tin tại: https://meshtastic.org/docs/configuration/module/telemetry/  

Mặt trước RAK19007:
Các mặt trước này có lẽ đòi hỏi nhiều công việc nhất. Các nút người dùng và đặt lại là các công tắc xúc giác 6mm x 6mm. Cao 5mm cho các nút lõm và 6mm cho các nút có thể nhấn nhưng vẫn được bảo vệ. Chúng được giữ cố định bằng 2 bu lông lục giác M2 6mm hoặc 3 vít lục giác M2 6mm. Mô hình tấm nút là cần thiết nếu sử dụng mặt trước RAK có nút. Công tắc nguồn được giữ cố định bằng 2 bu lông M2 4mm. Công tắc trượt SS12F55 được sử dụng cho nguồn. Màn hình tùy chọn là bo mạch OLED 0,96 inch và được giữ cố định bằng 4 bu lông M2 4mm (bất kỳ loại nào cũng được) và 2 vòng đệm M2.

• Nút xúc giác micro 5mm cao https://a.co/d/2qAhX23
• Nút xúc giác micro 6mm cao https://a.co/d/fs39sei
• Vít lục giác M2 6mm https://a.co/d/i6nneE8
• Màn hình OLED 0,96 inch https://a.co/d/0bhJPGn
• Công tắc trượt SS12F55 https://a.co/d/0Q8RVnt

Thêm thông tin tại: https://meshtastic.org/docs/hardware/devices/rak/screens/?rakscreens=OLED

Khung SMA:
Các khung này có lẽ sẽ được sử dụng phổ biến nhất. Chúng có một lỗ với một mặt phẳng để lắp đầu nối SMA cho ăng-ten ngoài. Đây là cùng một đầu nối với cáp pigtail (ăng-ten) đi kèm với các bo mạch Heltec. Đầu kia của cáp pigtail được gọi là U.FL hoặc IPEX và kết nối với bo mạch LoRa. Cáp pigtail dài 3-5 inch sẽ hoạt động tốt. Lưu ý rằng RP-SMA có cùng kích thước nhưng sẽ yêu cầu một ăng-ten khác.

• Cáp pigtail SMA sang U.FL 5 inch https://a.co/d/1vH79z5

Khung N-Type:
Các khung này sử dụng đầu nối ăng-ten RF N-Type lớn. Lưu ý cá nhân, đây là một trong những lý do tôi bắt đầu dự án này. Các khung này sâu hơn các khung khác và để lại nhiều không gian thừa chưa sử dụng trong vỏ máy. Có lẽ tốt cho việc bổ sung các bộ phận hoặc bạn có thể sử dụng mô-đun mặt sau 2ah và sử dụng không gian thừa trong khung cho pin. Tôi thực sự hy vọng khung này sẽ được mọi người sửa đổi.

• Cáp pigtail nối bích N-Type cái https://www.digikey.com/en/products/detail/gradconn/CABLE-329-RF-100-A/9859837
• Ăng-ten Alfa N-Type 5dbi https://store.rokland.com/collections/all-helium-antennnas/products/alfa-aoa-915-5acm-5-dbi-omni-outdoor-915mhz-802-11ah-mini-antenna-for-lora-halow-application

Khung nam châm:
Các khung này hiện chỉ có sẵn cho bo mạch Heltec. Khung cho phép lắp 2 nam châm neodymium 30x10x5mm phẳng chồng lên nhau ở đáy khung. Chúng được lắp chặt bằng áp lực nhưng bạn có thể sử dụng keo để cố định chúng. Tôi đã ném một thiết bị sử dụng khung này vào chiếc xe tải cũ của mình và nó đã dính. Nam châm rất mạnh nhưng có thể gây khó chịu khi làm việc trên vỏ máy. Nếu bạn không tìm thấy một con vít hoặc công cụ bị mất, hãy kiểm tra khu vực nam châm. ;)

• Nam châm neodymium 30x10x5mm https://a.co/d/98kjIIK

Khung PCB:
Các khung này không có lỗ ăng-ten và không có vị trí cụ thể để lắp ăng-ten bên trong hoặc bên ngoài. Tôi đã bao gồm chúng để bạn có thể khéo léo đặt ăng-ten pcb bên trong bằng băng dính hai mặt hoặc keo dán hoặc khoan lỗ cho đầu nối tùy chọn của bạn. Bộ khởi động Meshtastic RAK Wireless đi kèm với một ăng-ten PCB có thể được sử dụng. Chúng cũng có thể được mua riêng.

• Ăng-ten PCB U.FL https://store.rakwireless.com/products/pcb-antenna-for-lora?variant=43045890326726

Khung ngoài PCB:
Các khung này có ống lục giác bên ngoài để giữ ăng-ten gốc đi kèm với Heltec. Để sử dụng ăng-ten Heltec, bạn cần nhẹ nhàng tháo lớp vỏ nhựa che cuộn dây ăng-ten. Bên cạnh đó, ăng-ten Heltec không tốt lắm và nên được điều chỉnh bằng VNA. Các khung này được bao gồm để cung cấp một ăng-ten ngắn bền bỉ sẽ không dễ bị gãy. Ngoài ra, PETG là sợi in duy nhất tôi tìm thấy không làm giảm SWR của ăng-ten quá nhiều. Vì vậy, tôi khuyên dùng sợi PETG nếu bạn đang sử dụng các khung này.

• Ăng-ten SMA 2 dbi https://a.co/d/9BeR1Ni

Mô-đun GPS:
Trong tất cả các khung, có một khe ở trên cùng cho mô-đun hoặc ăng-ten GPS 15x15mm. Khe có thể vừa với ăng-ten Mini M100 hoặc GT-U7. Tôi thích Mini M100 hơn. Một lần nữa, tôi cảm thấy cần phải đề cập rằng PETG là vật liệu trong suốt nhất với sóng radio nhưng tôi đã lắp đặt các đơn vị này trong vỏ PLA+ và chúng hoạt động tốt.

• Mô-đun GPS Mini M100 https://a.co/d/6Q380wM
• Mô-đun và ăng-ten GPS GT-U7 https://a.co/d/e0tYg18

Thêm thông tin tại: https://meshabout.com/how-to-add-gps-module-to-heltec-v3-meshtastic-node/ https://meshtastic.org/docs/configuration/radio/position/

Mặt sau kẹp:
Các mô-đun mặt sau này có một phần nhô lên và hai lỗ cho các bộ phận chèn nhiệt. Một kẹp lò xo giống như loại dùng trên radio và máy nhắn tin cũ có thể được bắt vít vào những lỗ này. Các mô-đun mặt sau này cần được xoay 180 độ trong slicer để chúng được in với hai lỗ hướng lên trên. Một bàn là được sử dụng để ép các bộ phận chèn nhiệt vào mặt sau. Hai lỗ có đường kính 3mm và về lý thuyết, bạn có thể sử dụng bu lông M3 và bỏ qua các bộ phận chèn nhiệt nhưng tôi lo ngại chúng sẽ bị bung ra trong quá trình sử dụng hàng ngày hoặc sử dụng mạnh.

• Kẹp dây đeo radio https://a.co/d/7kzoEll
• Bộ phận chèn nhiệt M2 3x3mm https://a.co/d/3nzpsYY

Mặt sau Tripod:
Các mô-đun mặt sau này sử dụng bộ phận chèn nhiệt 1/4-20 ở đáy tương thích với hầu hết các giá đỡ ba chân và giá đỡ máy ảnh. Bàn là được sử dụng để lắp chúng. Loại tôi đã sử dụng dài 7mm.

• Bộ phận chèn nhiệt 1/4-20 https://a.co/d/2BHtif1

Mặt sau hút chân không:
Các mô-đun mặt sau này có bốn cánh tay vươn ra từ các góc và có lỗ để lắp cốc hút ren M5. Thay vì sử dụng đai ốc nhựa đi kèm với chúng, tôi khuyên bạn nên sử dụng đai ốc khóa nylon M5. Chúng thực sự bám dính tốt và hoạt động tốt cho cửa sổ ô tô hoặc kính chắn gió hoặc cửa sổ trên cao trong nhà hoặc tòa nhà.

• Cốc hút ren M5 https://a.co/d/a2v0Dh9

Mặt sau 2ah:
Đây là mô-đun mặt sau mỏng nhất trong bộ. Việc tìm một pin vừa vặn khá là ngẫu nhiên. Tôi cảm thấy cần phải có một mô-đun mặt sau siêu mỏng cho pin dung lượng nhỏ cũng như cung cấp một mẫu để mọi người tự thiết kế. Pin 804050 2000mah có thể vừa khít vào mô-đun mặt sau này.

• Pin Lipo 804050 2000mah 3.7v https://a.co/d/1gaO5BC

Mặt sau 3ah:
Đây là mô-đun pin mỏng mà tôi thiết kế cho thiết bị mang theo hàng ngày. Đó là mô-đun đầu tiên tôi gắn kẹp dây đeo. Nó chứa pin lipo 3000mah 105151 3.7v.

• Pin Lipo 105151 3.7 3000mah https://a.co/d/jceRgJm

Mặt sau 4ah:
Đây là mô-đun mặt sau đầu tiên tôi làm và là cái mà tôi coi là “tiêu chuẩn”. Nó chứa pin lipo 4000mah 125054 3.7v.

• 1 pin Lipo 125054 4000mah 3.7v https://a.co/d/4En0eTE
• 10 pin Lipo 125054 4000mah 3.7v https://www.aliexpress.us/item/2255800988664812.html

Mặt sau 18650:
Mô-đun mặt sau này chứa 2 pin 18650 song song. Ở mỗi đầu của khe pin có khoảng trống để lắp lò xo và tiếp điểm tấm. Ngoài ra còn có không gian ở hai bên để lắp BMS (hệ thống quản lý pin) nhỏ nếu bạn không sử dụng các cell được bảo vệ. Nên sử dụng các cell được bảo vệ và chúng sẽ vừa. Có hai loại tiếp điểm lò xo và tấm phù hợp với các khe này. Một loại là các tấm riêng lẻ mà bạn lắp vào mỗi đầu và cần hàn các đầu lại với nhau song song, + với + và - với -. Loại còn lại là các dải có thể cắt rời được sử dụng trong các pin dự phòng DIY 18650. Bạn có thể mua các dải này hoặc có thể khôi phục chúng từ một pin dự phòng. Có thể tận dụng các tiếp điểm lò xo cỡ AA hoặc các cỡ khác.

• Tiếp điểm lò xo 18650 https://a.co/d/fy8Oi9K
• Bo mạch BMS 3.7v 18650 https://a.co/d/b4bkl5w
• Dải tiếp điểm pin dự phòng DIY 8 khe https://www.aliexpress.us/item/2251832864941882.html

Phụ kiện mặt sau dây đeo và nam châm:
Cả hai phụ kiện này đều giống như lớp thứ tư của chồng vỏ. Chúng được thêm vào phía sau mô-đun mặt sau và sử dụng cùng các bu lông góc (bạn sẽ cần bu lông dài hơn). Chúng sẽ không khớp phẳng với các mô-đun mặt sau kẹp.

Khuôn cửa sổ:
Có hai khuôn để cắt cửa sổ acrylic 1mm cho màn hình Heltec. Một là để cắt các dải khỏi tấm và cái kia là để cắt các dải thành cửa sổ. Tôi sẽ thêm một cái nữa cho RAK19007 khi có thời gian.

Gioăng:
Cả gioăng mặt trước và mặt sau đều được bao gồm và được đặt ở các mặt tương ứng của khung trước khi lắp ráp. Chúng nên được in bằng TPU dẻo. TPU là một vật liệu tuyệt vời và có thể chịu được nhiệt độ khắc nghiệt và hóa chất nhưng nó có thể gây khó khăn khi in trên máy in ống dẫn hướng Bowden. Tôi cũng muốn đề cập rằng chúng có thể được in bằng bất kỳ vật liệu nào làm mẫu để sử dụng dao rọc giấy cắt gioăng ra khỏi silicon. Gioăng không cần thiết để lắp ráp vỏ máy nhưng nếu bạn đã bỏ nhiều công sức như vậy, tại sao không làm thêm một chút để giúp bảo vệ thiết bị của bạn?

Nút Heltec:
Mô hình là các bộ phận chèn cho mặt trước Heltec để cho phép nhấn các nút trên bo mạch. Nếu một nút dường như không có hành trình, hãy thử chà nhám đáy của bộ phận chèn nút bằng giấy nhám cỡ 80.

Lắp ráp & Đi dây

Pin:
Bo mạch Heltec V3 sử dụng đầu nối pin JST 1.25 chân cái 2 chân. Bo mạch RAK19007 sử dụng đầu nối JST 2.0 chân cái 2 chân. Tùy thuộc vào bản dựng của bạn, bạn có thể phải nối và thay thế đầu nối pin. Hầu hết các pin tôi liệt kê đều đi kèm với đầu nối JST 2.0 cái. Cũng hãy chú ý đến cực của các đầu nối, màu đỏ với + màu đen với - trên bo mạch. Nếu không, bạn sẽ làm hỏng bo mạch của mình và ngửi thấy mùi khói ma thuật.

Cảnh báo ăng-ten:
Tuyệt đối không được bật thiết bị của bạn mà không có ăng-ten được kết nối. Nó có thể làm giảm độ nhạy của radio của bạn và phạm vi của bạn có thể bị suy giảm vĩnh viễn.

Các bản sửa đổi/bổ sung đa dạng:
Tôi đã cố gắng bao gồm các liên kết đến hầu hết các mục này trong phần bộ phận và vật liệu. Tài liệu này thực sự nói về vỏ máy chứ không phải các bản sửa đổi. Vì vậy, bạn sẽ tự lo phần đó. Nhưng thông tin có ở đó.