Программистов, разработчиков и других гиков можно сравнить с модницами. А мода — это ведь, по сути, борьба за внимание с помощью демонстрации внешности (прически, одежды и т. д.). Также это является формой самовыражения и способом подчеркнуть свой уникальный вкус.
Гики тоже склонны выражать свой индивидуальный стиль, но они делают это «по-технарски». Вместо одежды и причесок они «украшают» свои компьютеры, ПО и игровые консоли. В Сети много историй как энтузиасты придумывают и разрабатывают собственные дизайны для гаджетов и игровых приставок.
Одна из них, программист Эллисон Пэрриш, сделала компактную версию портативной игровой консоли Nintendo Game Boy Pocket 1996 года выпуска. Вдохновившись более поздним Game Boy Advance SP, она изготовила специальный пластиковый корпус с шарниром, чтобы старый монохромный Game Boy можно было сложить. Она назвала его Game Boy Pocket SP.
Эллисон говорит, что всё начиналось как простой прикол. Сообщество моддеров Game Boy сейчас популярно, и один мод, который в настоящее время является распространённым, включает в себя пересадку схемы стандартного складного Game Boy Advance SP (выпущенного в 2003 году) в нескладывающуюся оболочку. И Эллисон подумала: «Если все убирают петлю из Advance SP, почему бы мне не добавить петлю в Game Boy Pocket, у которого её никогда не было?» Хоть Пэрриш и признает, что петли отстой: их сложно проектировать и изготавливать, и вообще по возможности стоит их избегать; она многому научилась, создавая Pocket SP: приобрела новые навыки в проектировании печатных плат, САПР и производстве. Она также многое узнала о дизайне самого Pocket и об истории технологии в целом.
Game Boy Advance SP
Мод Game Boy Advance без шарниров
Пэрриш, доцент кафедры искусств в Нью-Йоркском университете, построила свой складной мод летом 2022 года, используя инструменты из магазина ITP/IMA своего университетского факультета и из NYU Makerspace. Уникальный дизайн мода в виде раскладушки стал возможным благодаря материнской плате Game Boy Pocket, которую она разрезала пополам, а также специально разработанным гибким печатным платам, которые направляют сигналы между двумя складными половинками. Чтобы собрать всё это воедино, Пэрриш с помощью FreeCAD разработал пластиковый корпус, напечатанный на 3D-принтере. Дополнительные детали, такие как экран с подсветкой, этикетка, кнопки и аккумулятор, были получены в магазинах для любителей.
Готовый продукт компактен, имеет подсветку, заряжается через USB и воспроизводит оригинальные монохромные игры Game Boy. Картриджи вставляются сразу за экраном, как в оригинальном Game Boy Pocket. После анонса примерного прототипа мода в сентябре Game Boy Pocket SP занял первое место в конкурсе моддинга r/gameboy на Reddit.
В настоящее время Game Boy Pocket SP остаётся единственным в своем роде устройством. Тем не менее, если кто-нибудь захочет попытаться повторить её проект, Пэрриш предоставила файлы дизайна печатной платы и корпуса на GitHub, а также пошаговое описание процесса сборки в своём блоге.
❯ Процесс разработки
Первым делом Пэрриш разрезала материнскую плату Pocket пополам. После этого перед ней стояли две задачи: первая заключалась в том, чтобы сделать кастомный корпус, который подходил бы для обоих половин только что разделённой платы. Другая заключалась в том, чтобы придумать способ соединить две половинки вместе.
В отличие от стандартной оболочки Pocket, которая состоит всего из трёх частей (верхняя часть, нижняя часть и крышка аккумуляторного отсека), для оболочки Pocket SP потребовалось пять частей: две половины верхней части, две половины нижней части и «крышка» для шарнира.
Шарнир Advance SP
Самой сложной частью конструкции корпуса стал шарнир. Оригинальный Advance SP имеет специально изготовленный шарнирный механизм: это фрикционный шарнир (то есть шарнир, удерживающий свое положение). Шарнирный механизм защёлкивается в двух положениях: полностью закрыто; открыто примерно на 120 градусов. Шарнирный механизм очень маленький — всего несколько миллиметров в диаметре.
Эллисон потратила некоторое время на изучение альтернативных способов изготовления шарнира, соответствующего всем этим критериям, но в конце концов решила просто использовать неоригинальные шарнирные механизмы, разработанные для Advance SP.
Пэрриш нужно было сделать точную копию как внутренней, так и внешней оболочки Pocket, чтобы детали поместились внутри. Это включало в себя измерение точного местоположения каждого пластикового выступа, стенок и проёмов, а затем копирование их в технические чертежи в FreeCAD. Она также разработала небольшой логотип для проекта, основанный на логотипе оригинального Pocket, и добавила его в виде тиснения.
Эллисон знала, что одна половина платы будет в верхней части корпуса, а другая половина в нижней, и эти две половины нужно будет как-то соединить. В частности, ей нужно было соединить дорожки на плате, которые были разрезаны, когда плата ещё была целой. Всего между нижней и верхней половиной платы проходит пятнадцать различных дорожек от кнопок, разъёмов, переключателей и регуляторов.
Пятнадцать контактных площадок, идущих к разъёму сверху, зеркально отражены пятнадцатью контактными площадками, идущими к другому разъёму снизу
Пэрриш разработала пару гибких печатных плат, которые можно было припаять непосредственно к материнской плате Pocket. Одна из них заканчивалась тонкой лентой, которая проходила через узел шарнира, а затем соединялась с другой печатной платой с помощью разъёма FPC. Это упрощало сборку и разборку устройства, а также пайку. Она решила использовать KiCad, потому что он бесплатный и с открытым исходным кодом, а также является предпочтительным инструментом для многих в сообществе моддеров. Чтобы снизить затраты, она разработала их как однослойные печатные платы.
Компоновка печатной платы KiCad
Большинство прототипов были напечатаны на Ultimaker в магазине её факультета в Нью-Йоркском университете. Наличие доступа к этому ресурсу значительно упростило процесс проектирования и изготовления — можно было тестировать и повторять дизайнерские идеи за считанные часы. Единственная проблема с Ultimakers заключалась в том, что (как и принтеры FDM) они не очень хороши при работе с мелко детализированными нависающими элементами, такими как внутренняя часть опор петель. Только когда Пэрриш получила прототипы из смолы SLA, у неё действительно были убедительные доказательства того, что опоры шарниров были спроектированы правильно.
Эллисон хотела использовать оригинальный стандартный экран Game Boy Pocket в Pocket SP. Но стандартный экран не подходил. В итоге Пэрриш решила просто сделать так, что корпус Pocket SP работал только с неоригинальными экранами.
❯ Как сделать самостоятельно
Предметы в списке материалов ниже обойдутся примерно в 250 долларов США, если не больше:
- Кастомный корпус Pocket SP от Пэрриш (файлы можно скачать на GitHub);
- Гибкие печатные платы от Пэрриш (файлы можно скачать на GitHub);
- Один разъём Hirose FFC FH12-15S-0.5SH(55);
- ЖК-экран с подсветкой;
- Пара шарниров от Game Boy Advance SP;
- Комплект для зарядки Game Boy Pocket USB C от Gil Tesa;
- Аккумулятор LiPo 102045 3,7 В;
- Два дополнительных 8-миллиметровых винта Game Boy Pocket/Game Boy Color;
- Светорассеивающая трубка диаметром 3 мм.
Дополнительно:
- Резиновые накладки на отверстия для винтов Game Boy Advance SP;
- Наклейка Game Boy Pocket;
- Регулятор напряжения 5 В;
- Паяльник, немного флюса, мультиметр и хороший острый канцелярский нож.
И самое главное, вам понадобится оригинальный Game Boy Pocket — «донорское» устройство. Корпус не обязательно должен быть в хорошем состоянии, как и экран, так как их всё равно придётся заменить. Можно найти б/у Game Boy Pocket на eBay в довольно хорошем состоянии менее чем за 50 долларов США.
Вам нужно изготовить корпус в виде 3D-печати. Это включает в себя загрузку файлов STL из репозитория GitHub. Пэрриш настоятельно рекомендует печать SLA, а не печать FDM — по её опыту, принтер FDM не способен точно воспроизвести мелкие детали модели, особенно внутреннюю часть шарнирных опор. Аналогично обстоит дело с печатными платами, вы можете скачать файл KiCad из репозитория GitHub.
Пошаговая инструкция сборки
1. Извлеките материнскую плату Pocket-донора из корпуса и отсоедините стандартный экран. Специальный корпус Pocket SP совместима со стандартными кнопками, силиконовыми мембранами и крышками переключателей, так что их можно использовать, как и металлическую пластину, которая проходит под слотом для картриджа, и все винты.
Затем надо отпаять контакты аккумулятора. Они не понадобятся. Удалите весь припой из точек пайки в верхней части платы (то есть со стороны контактов кнопки) и отсоедините контакты. Теперь нужно разрезать материнскую плату Pocket пополам. Это можно сделать с помощью канцелярского ножа.
2. Подготовка гибких печатных плат. Вам нужно будет припаять разъём FPC к соответствующему отпечатку на нижней части гибкой печатной платы.
Разъём FPC припаян к нижней части гибкой печатной платы.
Конец ленточного кабеля в верхней половине гибкой печатной платы сам по себе недостаточно толст, чтобы плотно входить в разъём FPC. Пэрриш рекомендует отрезать небольшой кусочек каптоновой ленты по форме и размеру конца ленты и приклеить его на стороне ленты без открытых контактов.
Каптоновая лента на конце ленточного кабеля.
3. Гибкая печатная плата имеет небольшие сквозные отверстия, которые совпадают с соответствующими переходными отверстиями на плате. Вам нужно выровнять сквозные отверстия на гибкой печатной плате с переходными отверстиями, а затем припаять их на место. Вам также потребуется припаять два провода от контактов SW-VCC1 и VCC на гибкой печатной плате к контрольной точке, как на плате Pocket-донора. Контакт на внутреннем углу гибкой печатной платы должен совпадать с контактом заземления разъёма картриджа; соедините эти две части большим шариком припоя.
Верхняя часть гибкой печатной платы припаяна к верхней передней части платы Pocket.
Попробуйте протестировать. Соедините нижнюю половину гибкой печатной платы с верхней половиной, вставив конец ленточной секции в FPC. Контакты шлейфа должны быть обращены вниз. После подключения используйте мультиметр, чтобы убедиться в наличии электропроводности между сквозными отверстиями в нижней половине платы и соответствующими сквозными отверстиями в верхней половине. Если нет проводности, проверьте пайку как на верхней половине платы, так и на разъёме FPC.
4. Теперь нижняя половина платы. Установите батарею Gil Tesa и регулятор напряжения.
Нижняя половина платы Pocket с платой USB-C и регулятором мощности Helder Pocket Power.
Нужно припаять два провода к задней части небольшой светодиодной платы, один для заземления на плате Pocket, а другой для питания. (Свой Эллисон припаяла к выводу VDD регулятора мощности.) На этом изображении желтый провод идет на питание, а чёрный на «землю».
Задняя часть светодиодной платы Gil Tesa.
Вот как выглядит светодиодная плата со всем припаянным:
Светодиодная плата припаяна пятью проводами к плате модуля USB-C.
В этот момент, если вы подключите аккумулятор LiPo, и подключите порт USB-C к источнику питания, красный светодиод на небольшой светодиодной плате должен загореться (чтобы показать, что аккумулятор заряжается).
Все подключено
5. Теперь припаяйте нижнюю половину гибкой печатной платы к нижней части материнской платы Pocket. Как и в случае с верхней половиной гибкой печатной платы, вам необходимо выровнять сквозные отверстия гибкой печатной платы с соответствующими переходными отверстиями на самой плате Pocket, а затем прикрепить сквозные отверстия припоем.
Нижняя половина гибкой печатной платы припаяна к нижней половине материнской платы Pocket
Как показано на фото, вам нужно будет припаять четыре провода от точек пайки на гибкой печатной плате к другим точкам на плате. VCC идёт на контакт VIN регулятора напряжения; SW-VCC2 подключается к контакту VCC платы Gil Tesa. SPKR2 подключается к верхней точке пайки динамика, а SW2 подключается к контакту 5 разъёма для наушников.
6. Подключение и тестирование экрана. На этом этапе вы должны подключить нижнюю половину платы к верхней, снова подключив ленту к разъёму FPC. А потом включите Pocket SP. Светодиод должен стать белым, и через несколько секунд вы должны услышать «ba-DING!» звук рабочего Game Boy Pocket. Если нет, проверьте соединения и точки пайки.
Нижняя и верхняя гибкие печатные платы соединены вместе
Провод Боджа припаян между шлейфом экрана и выключателем питания
Тестовое включение
7. Теперь можно начать помещать всё в корпус. Первым шагом является крепление экрана EMI к верхней части корпуса.
Прикреплённый экран EMI
Отсоедините шлейф гибкой печатной платы от разъёма FPC в нижней части гибкой печатной платы. Затем наденьте верхнюю часть корпуса. Закрепите половинки верхней оболочки винтами.
8. Часть ленточного кабеля верхней печатной платы должна выходить из собранной верхней половины корпуса через небольшое отверстие рядом с шарнирной опорой. Поверните ленту примерно на 360 градусов внутри цилиндра, образованного двумя половинками шарнирной опоры.
Лента проходит через петлю
9. Теперь закрепите нижнюю половину материнской платы Pocket в нижней части корпуса. Сначала вставьте кнопки и силиконовые мембраны, а затем привинтите нижнюю половину материнской платы Pocket на место.
Закреплённая нижняя половина материнской платы
В нижней половине корпуса есть небольшая пластиковая защита, предназначенная для установки небольшой светодиодной печатной платы, входящей в комплект Gil Tesa. Вы должны зажать там печатную плату. Если он не прилипает или не хватает места, возможно, вам придётся либо обрезать его, либо использовать немного клея. Также есть небольшое отверстие в нижней внутренней части, которое должно быть достаточно большим для светорассеивающей трубки диаметром 3 мм — обрежьте трубку по длине и вставьте его в это отверстие.
10. Теперь проденьте конец гибкой ленты для печатной платы через маленькое прямоугольное отверстие в нижней внутренней части корпуса, удерживая скрученную часть ленты внутри цилиндра шарнирной опоры.
Лента, проходящая через петлю в нижнюю половину корпуса
Убедитесь, что шарнирные опоры верхней и нижней половин корпуса выровнены, а затем вставьте петли. Загляните внутрь опор петель — с обеих сторон есть небольшие «язычки», которые должны быть идеально выровнены, чтобы вы могли вставить петли. Они должны выровняться, когда корпус полностью закрыт или открыта примерно на 120 градусов. Плотно вставьте петли до щелчка — выступы на конце петли должны выйти из внутренней части опоры петли.
Правильно вставленная петля
Если вы сталкиваетесь со значительным сопротивлением при вставке шарнира, значит, либо опоры шарнира не выровнены, либо внутри опор шарнира есть какие-то засоры, которые мешают полностью вставить шарнир. (Особенно это может произойти с отпечатками FDM.)
После продевания ленты и установки петель можно снова подключить ленточный кабель к разъёму FPC. Должно быть немного люфта, но не сильно.
Ленточный кабель снова присоединён
На этом этапе надо закрепить маленькую защитную решётку. Совместите защитный кожух петли с соответствующим пазом в нижней внутренней части корпуса. Используйте один из неиспользуемых винтов экрана EMI, чтобы закрепить защитный кожух на месте.
11. Разместите аккумулятор и закрепите дно снаружи корпуса винтами. Имеются четыре отверстия для винтов. (Вот почему нужны два дополнительных винта — у оригинального Pocket было всего шесть винтов, а у Pocket SP их восемь — четыре сверху и четыре снизу.)
12. Готово! Осталось только приклеить наклейку Game Boy Pocket снизу. Наслаждаться!
Вот и все! Если у вас есть какие-либо вопросы или вы хотите связаться с разработчиков, можно отправить ей электронное письмо.
