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这是一个国外开源的笔记本项目。原文链接：https://resources.altium.com/p/introduction-open-source-laptop-project-part-two。此项目的将持续更新,包括以下内容:
每月的文章和视频,我记录的每个阶段的设计过程和我在过程中遇到的问题。一个播客系列,我将深入探讨设计一个开源项目的复杂性,并回答来自社区的问题。开源项目中的所有文件,如你喜欢,你可以查看或使用它们。
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导言-开放源码笔记本项目介绍|Created:May18,2023概念阶段-初步CAD设计|Created:June16,2023概念相-气流和套管刚度考虑|马上就来概念阶段–关于力学和热的思考|马上就来概念阶段-盖子装配设计|马上就来设计阶段-盖子组装机械|马上就来设计阶段-盖子组装电子|马上就来更多的里程碑|马上就来
这一部分的开源笔记本电脑项目开发日志将引导您通过早期的概念和头脑风暴阶段。第一步是收集终端设备的想法和要求,并将它们尽可能最好地压缩成一个简化的草案。在这个阶段,不需要过多地注意技术细节–这是为了奠定基础。创建一个可以在以后的步骤中细分和完善的框架。
我们开始吧。(你需要一支笔和一张纸)。
概述要求
写下系统的功能和美学要求,使下一步的可视化更容易,并为早期的产品规范提供基础。在企业环境中,需求是由市场研究和需求分析推动的.
由于这个项目是第一个此类项目,我不能依靠客户的反馈或对笔记本电脑市场的深入了解。拟议中的笔记本电脑的设计标准主要来自个人的想法、经验和研究。
以下几点是我希望在最后制度中反映出来的关键技术方面:
薄和轻形成因子体重小于1.6公斤总厚度小于20mm13&34;静态&34;静态&34;静态&34;电缆和连接器规范”的文档类型。这些文档可用于USB-C型电缆和USB-A型电缆。机械规格的一部分是最大的超塑尺寸,应该用于相应的连接器。在USBa型接口上,最大的超塑宽度应等于或小于16mm。
然而,许多制造商不遵守这一建议,使指定正确的连接器间距变得更加困难。
因为通过规范文档并不是一个选择,我选择了获取一个更大的物理USB电缆和USB电缆三维模型样本集。然后,我手动测量最大尺寸。
那里有很多工程师和设计师–比如在3台中央或格拉巴卡德–分享他们令人敬畏的3d模型。我扫描了这些库以及制造商网站,找到适合我的应用程序的各种连接器和电缆的3D模型。然后,我将所有这些数据集合并到一个CAD文件和手动测量。结果是为笔记本电脑项目中使用的接口的每一个匹配连接器提供了一个最大的包围框。
使用这种方法,我相当有信心不会碰到相邻连接器之间发生冲突的问题。
用3D模型和手动测量制作的边框模型的屏幕
回到笔记本电脑本身的概念3d模型。我已经按照上面概述的系统安排了连接器。下面的截图显示连接器位置的第一次迭代。请注意,这些连接器之间的间距仍然太小。这是后来在机械设计中更新的。
笔记本电脑概念的首个CAD模型
随着外部接口的理想定位到位,我开始安排内部关键组件,以衡量可用空间的大小。在这样做的时候,我试图确定哪些组件是决定最终系统高度的关键。我想在概念阶段找出的另一个重要方面是,有哪些选项可以用来创建一个冷却解决方案,而不从系统底部吸收冷空气。
在这个阶段,我仍然主要依靠制造商的CAD模型来保持最小的设计时间。所使用的3D模型不一定反映最终部分,而是作为三维概念建模的占位符或视觉辅助工具。
大致安排了膝上型计算机的内部组件,得出了以下CAD模型:
计算机辅助设计模型的屏幕图显示内部部件的粗略排列
在上面的草图中,一个绿色的电路板显示在设备的右前角,四个SMA连接器伸出膝上电脑的一侧。我想探索提供一个可用于定制电子项目的空槽的想法。由于额外的复杂性和增加的空间需求,我不得不在接下来的步骤中忽略这一方法。然而,有一种补救办法,它将允许以不同的方式进行定制化–在下一次更新中,更多关于这一点!
键盘
现在,要最终确定笔记本电脑下半部的草稿,缺少的只是一个机械键盘。机械键盘有几个优点,使它在这个项目中使用起来很有吸引力:
比膜键盘更好的外观和感觉/写作体验提供几种不同的开关更容易定制和维修易于原型
缺点包括:
昂贵的增加空间需求,因为与较大的开关旅行相关的厚度增加
切里mx和凯赫都有一个超低姿态的SMD键开关在他们的产品阵容中,将适合于这个应用程序。开关的总体高度在未启动状态下为3.5mm。键盘盖本身又增加了一个0.6mm的高度。键盘电路板厚度为1.2mm,键盘组件在z轴上消耗了5.3mm。市场上大多数13英寸瘦笔记本电脑的厚度约为15mm。在我们的例子中,仅键盘装配就占Z尺寸可用空间的三分之一。将必要的电子设备集成到键盘下面将是一个重大的设计挑战.
采用代表性的键盘开关3d模型,第一个键盘草案已经制定并整合到系统草案中:
计算机辅助设计模型草案的顶图
笔记本电脑案例的透明视图显示了迄今为止草案的主要组件。有四台13,3小时的脂肪电池放在驱动垫下面。在电池系统的右侧,一些空间被分配给定制的电子扩展海湾。
键盘下面的空间被主板和CPU冷却器占用。
计算机辅助设计模型草案的线框视图
屏幕
要完成系统草案,缺少的只是笔记本电脑盖子和显示面板。在第一稿中,我决定成立一个具有1920×1080号决议的小组。在该决议中有许多具有类似形式因素的低价格面板。这样就更容易找到替换面板或交换面板制造商,以防面板中断。16:9长宽比对于移动设备应用程序来说并不理想,这就是为什么这个面板在稍后的过程中被更高分辨率的3:2屏幕所取代的原因。
我选择的作为一个机械表示形式的小组是一个N133hcg-G52。这个面板的数据表很容易找到,这个面板的形式因素也很受欢迎。我根据小组的数据表图模拟了一个典型的3D模型:
显示显示面板3d模型的屏幕照片,并覆盖了机械绘图
把一切都整理好
既然大多数子部件都有草图,我们就可以把所有的东西放在一起,想象第一稿。
为此,我使用了搅拌机3D。搅拌机是一个免费的开放源代码工具,用于三维建模,绘制,动画,视频编辑等等。强大的基于节点的绘制引擎在搅拌机中允许容易的产品呈现或概念可视化设置。
输出笔记本电脑的机械概念。OJJ格式允许我们将这个CAD数据导入到搅拌机中。一个材料库文件和.在导出时,在对象文件旁边创建MTL扩展名。该材料库文件由搅拌器使用,以分配默认材料到导入的网格对象。可以修改这些默认材料,以表示相关对象的预期外观。
完成概念草案的第一个可视化设计:
首先提供显示键盘和屏幕的笔记本概念草稿
首次呈现笔记本电脑概念的草稿,显示盖子的背面
这就建立了开源笔记本电脑项目的第一个机械草案!
我们将使用这个CAD模型作为即将到来的设计迭代的起点,该迭代将考虑到我们在第一阶段有意掩饰的所有技术方面。
在第一稿阶段,我们获得了一些重要信息:
键盘下面的空间非常有限.在第一稿的CAD模型只有大约3-4mm可用空间,我们可以工作。放置在笔记本电脑侧面的连接器不能向笔记本电脑伸出超过15mm,否则它们会与键盘组件发生碰撞。这对可以使用的连接器和安装类型造成了一些限制。扬声器只能在电池的左右位置实现,并将声音输出到笔记本电脑的侧面或底部。为笔记本电脑上使用的所有接口创建了连接器碰撞模型。
随着最初的草稿被排除,我们可以深入研究整个设计的技术方面。
请继续关注下一阶段,我们将更仔细地查看笔记本电脑的实际结构,以及一些非常有用的模拟工具,我们可以用来评估设计的机械完整性。
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