ラズパイゼロのケースを作る



Raspberry Pi zero W を組み込んだ自作アクリルケース 取得したIPアドレス表示用の液晶も内蔵


Raspberry pizero を購入

Raspberrypi zero が680円と知って興味をそそられ購入してしまいました。ものは小さいのですが、USBコネクターが一つだけ、wifiもブルートゥースもないので、ネットワーク接続のためのLANアダプターかもしくはWifiのアダプターが必要です。さらにキーボードやマウスを接続するためにどうしてもUSBハブが必須です。

 本体は極めて小さいのにその廻りに付けるものが大きくいかにも不格好極まりありません。設定終了後WiFiアダプター以外を取り外してWindows PCからリモートで操作できるのですが、それでもWiFiアダプターにはMicrUSB-USB-Aの変換ケーブルがぶら下がっています。

 Raspberrypi zero w が入手できればこの問題点は解消されるのでしょうが、技適認証が受けられない模様でなかなか発売になりません。そこでつい気にるRaspberrypi 3に手を出だしてしまったのです。別項のようにアクリル板でケースを製作しました。結構見栄え良く出来たのに気をよくして、こちらのRaspberrypi zero のケースも作ることにしました。

 購入したRaspberry pi zero は単品がなくケースや変換コードなどがセットになっているものでした。このケース、まさにお菓子のケースのようで、しっくりきません。自作の方がまだましというわけです。


本命はRaspberrypi zero w

Raspberrypi zero wを最終的には手に入れたいのでどうせ作るならそちらにも対応できるものをと考えるのはごく自然です。webの写真を見ているとzeroもzero wも大きさに変わりはないように見えます。

 zeroのサイズを測って作ってしまえば良いのですが、やはり現物で確認してみたくなります。今か今かと販売されるのを待つのですが、一向に朗報はもたらせません。

 そこで、思い切ってUKから直接購入することにしたのです。8ポンド、送料が5.5ポンドでした。日本円に換算すると2,000円近くになるのでずいぶん高い買い物をすることになります。しかし、背に腹は替えられません。

 注文から1週間ほどで届いたRaspberry pi zero w は、基板のサイズ、コネクターの配置などがzeroと完全に同じであることが確認できました。



図面を描く

Raspberry pi 3のケースを作ったときとRaspberry pi zeroに触れている間に気づいたことなどを参考にします。基板がぎりぎり入る大きさだが、USBとHDMIのコネクターが基板からはみ出ていることを考慮して反対側に隙間を作る。カメラのコネクターとSDカードにアクセスできるように切り欠きを入れる。そして小型のキャラクターLCDを取り付けられるようにケースの深さを考慮する。もちろんGPIOコネクターからケーブルを引き出せるスリットを入れておく。などです。

 蓋になる部分に下駄の歯をつけるべくその部材も追加、さらに基板を底面からわずかに浮かすためのスペーサーも一緒に作ることにします。スペーサーは材料のアクリルを丸く切り抜けばいいので簡単です。下駄の歯と合わせて他のパーツを切り出す余りの部分をうまく利用します。

 180×320のアクリル板にちょうど4組分をレイアウトすることが出来ました。ついでに、インターフェイスの部分へUSB、HDMIなどの文字を彫刻、天板にはRaspberry pi zeroの文字も入れてもらうことにしました。

組み立て

まずレーザーカッターで切り出してもらったいわゆる箱になる部分のパーツを展開した形で並べます。これは、材料が透明で形が似ている側壁などの裏表、左右の間違いを防止するためでもあります。念のため、基板を載せて再確認をします。

方眼の上で作業

 方眼が描かれたものの上で作業すると直線、直角などを確認しやすくなります。私の場合は手持ちのカッティングマットを利用しています。

テープで仮止め

 直線に合わせて厚みのある板、ここではアクリル板の端材をセロテープで固定しておきます。右側面パネルになる板の外側に3〜40mmに切ったセロテープを貼り付けます。半分ほどをはみ出させておきます。この状態で固定された板にぴたりと押しつけます。背面パネルを直角に立ててこちらも同様奥の板にぴたりと押しつけかつ、側面パネルの端にも押しつけます。

 材料の厚みが3mmあるのでしっかりと作業台と奥の板、さら に背面パネルに押しつけると直角にすることが出来ます。しっかり押さえながら、はみ出していたセロテープをたるませないように起こして背面パネルに貼り付けます。

 同様にして左側面パネルと背面パネルとをセロテープで仮止めします。このときは、天板側が奥になります。写真8はこのときのものです。

 同じような手順で前面パネルを借り止めすると箱ができあがります。方眼にあわせてゆがみがないことを確認します。写真9

 ここで接着剤を注入したいところですが、マットとの接触面にも接着剤が流れ込み切り口が汚れてしまうので、マットとの隙間を作るか、あるいは手で持ち上げてからにします。

接着

 各辺の内側から接着剤を注射器で注入します。一か所に注入すると液は毛細管現象でとそのままその角全体の隙間に染みこんでい来ます。多すぎると余計なところに流れていきます。少なすぎると接着面全体に行き渡らないので、注意が必要です。

  写真10と11はこうして4枚のパネルを接着し終わったところです。

スペーサー

 次は底板にスペーサーを取り付けます。このスペーサーは、レーザーカッターで各パーツを切り出すときに一緒に切り抜いてもらったものです。従って他のパーツと同じように接着することが可能です。

 底板の基板取り付けようビス穴に合わせて接着するのですが、ぴたりと合わせるために、下側からビスをはめ込みそこにスペーサーを差し込みます。念のためにRaspberry Pi zeroを乗せてみてうまくはまることを確認しておきます。こうしておいて底板とスペーサーの接続部分に接着液を注入します。ビスがあるからといってそのままではなく、一つずつ指で押さえながら作業します。

 写真14のようになります。ケースが基板とほぼ同じくらいなので、できあがった箱にスペーサーを入れながらRaspberry Pi zeroをはめ込むのが困難だからです。HDMIやUSBのコネクター部分の出っ張りがあるため上から真っ直ぐ入れられないのです。そのためビスとスペーサーを取り付け穴にセットしてからというわけにはいきません。

底板の取り付け

 最後に底板を取り付けますが左右の切り欠きが側板の切り欠きに合うように向きを合わせます。また、側板のと底板の端がぴたりと合うようにします。それには、作業台に垂直になっているものに各辺を押しつけるようにします。隣り合う辺でそれぞれ合わせれば残りの2辺は自ずと合うはずです。こうして接着し終わったケースが写真15です。

下駄の歯を取り付け

 写真16、写真17のようにケースの蓋になる部分に下駄の歯を取り付けます。これは蓋をかぶせたときにずれないようにするためのものです。ケースの内法と同一寸法(32×8mm)の細い材料を下駄の歯のように蓋の内側左右に取り付けます。Raspberry Pi zeroだけならばこれで良いのですが、完成写真のように小型のLCDを組み込む場合にはこれが邪魔になります。製作例のように片側は10mmくらいのみじかいものを取り付けます。

蓋の固定

 室内で移動する程度ならこれで十分です。外へ持ち出すような場合は蓋が外れないように両サイドから2.6mmのびすで固定します。ケースの側板とこの下駄の歯の部分には相応の穴を空けてあります。

完成したケースにこの蓋をかぶせたのが写真18です。これでケースは完成です。

ラズパイの組み込み

 Raspberry Pi zeroもしくはRaspberry Pi zero Wをはめ込んで底側から2.6×10mmのビスで固定します。ナットは基板側になります。このくらいの大きさのものだとビスの頭が「脚」の役割をしてくれます。写真19と写真20。

完成して

 今回も我ながらいい形のケースができあがったと思っています。Raspberry Pi Zeroはネットワーク接続のたのアダプターを接続しなければならないので別として、Raspberry Pi Zero Wの方は写真のように電源用のケーブルのみの接続ですむので極めてコンパクトかつスマートに使えるものとなりました。


写真15
完成したケース
底板の上に枠部分を乗せて、接着剤を注入する。側板と底板の端がぴたりと合うように写真9ののようなガイドを使用すると良い。ただし4mm以上の厚みが必要。

写真17
蓋に下駄の歯をつけた・表側
蓋になる部分の内側にケースの内法のサイズの細いパーツ(下駄の歯)を接着した。液晶を使用する場合は片側は短いものにする。

写真19
Raspberry Pi zero W を組み込んだ
完成したケースににaspberry Pi zero W を組み込み、液晶表示器を取り付けてある。

  
写真1
Raspberrypi zero の表

65×30mmの大きさの基板にコンピューターの機能が詰め込まれている。



写真2
Raspberrypi zero の裏側



写真3
専用のケースに入れた

ケースと電源ケーブル、USB変換ケープルなどがセットになっていた。USB変換ケーブルの先にはWiFiアダプターを接続してある。



写真4
ケースの蓋をした

この蓋はGPIO用の穴があけられているもの、このほかにカメラ用の穴が空いているものと穴が空いていないものの3種類が入っていた



写真5
Raspberry pi3Bの表

USB×4、RS45J、HDMI、AUDIO-OUTなどのインターフェィスが充実している。



写真6
箱になる部分の各パーツ

箱を展開した状態でパーツを並べる。



写真7
底板にむ基板を載せる

切り欠きと基板のパーツ(usbコネクタ、HDMIコネクタ、SDカードのす櫓となど)の位置が合ううことを確かめる





写真8
左側板と背面パネルを合わせている

右側板はセロテープで仮止めされている。手前が底面側奥が天板側。側面パネルと背面パネルの天板側を奥の板の端で面一に出来る。

しっかり押さえながら右側にはみ出ているテープの端を引っ張り上げ背面パネルに貼り付ける。



写真9
横板4枚を仮止めした

丁寧に組み合わせると4つの角がすべて直角になる。念のため本願に合わせて確認する。。

このまま接着剤を注入したいところだが、マットとの隙間に接着剤が染みこんでいくので形を崩さないように指でつまみ上げてから正確にに直角を出しながら箱形を組み、輪ゴムなどで固定した上で内側のそれぞれの角に接着剤を注入する。

注射器を利用するのが一番よいのだが手持ちがなかったので接着剤付属の簡易スポイトを利用した。



写真10
4枚を接着し終わった

前からみたところ



写真11
4枚を接着し終わった

後ろから見たところ。

写真12
底板ビスとスペーサー

底板にはRaspberry Pi zero を取り付ける穴が4か所空けられている。そこに底側からビスを差し込み、上からスペーサーをはめ込む。

これはスペーサーを底板の穴にぴたりと合わせるため。

写真13
Raspberry Pi zeroで確認

実際に基板を載せて位置ずれがないことを確認する。基板を取り除いてから4個のスペーサーと底板との接続部分に接着剤を注入する。



写真14
スペーサーが固定された

しばらく時間をおいて、接着が確認できたらビスを抜き取る。
写真16
蓋に下駄の歯をつけた・裏側

蓋になる部分の内側にケースの内法のサイズの細いパーツ(下駄の歯)を接着した。液晶を使用する場合は片側は短いものにする。


写真18
ケースに蓋をした

完成したケースに蓋をしたところ。




写真20
Raspberry Pi zero W を組み込んだ

完成したケースににaspberry Pi zero W を組み込み、液晶表示器を取り付けてある。背面パネルがわから見たところ


 
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