Short Stack: คอนโซล Nintendo Wii ที่เล็กที่สุดในโลก

 (github.com/loopj)
3 คะแนน โดย GN⁺ 2024-04-19 | ยังไม่มีความคิดเห็น | แชร์ทาง WhatsApp
  • Short Stack คือคอนโซล Nintendo Wii ขนาดย่อส่วนที่ใช้งานได้จริง สร้างจากเมนบอร์ด Wii ที่ตัดแต่งและ PCB แบบซ้อนชั้นที่ออกแบบเฉพาะ มาพร้อมพอร์ตจ่ายไฟ USB-C, HDMI, Bluetooth, MicroSD และพอร์ตคอนโทรลเลอร์ GameCube 4 พอร์ต
  • มีขนาดเป็น สเกล 1:2.38 ของ Wii รุ่นดั้งเดิม ใกล้เคียงกับสำรับไพ่ทั่วไป มีปริมาตร 7.4% ของ Wii รุ่นดั้งเดิม และเล็กพอที่จะใส่ได้ 13.5 เครื่องภายใน Wii รุ่นดั้งเดิมหนึ่งเครื่อง
  • ภายในใช้โครงสร้าง สแต็กแบบโมดูลาร์ ที่รวมเมนบอร์ด Wii ซึ่งตัดแต่งเหลือ 62x62mm, PCB เสริมสำหรับไฟและข้อมูล, main board, แผงหน้า และฮีตซิงก์สั่งทำเข้าด้วยกัน
  • HDMI digital A/V ใช้ GCVideo เป็นพื้นฐาน ส่วน Periphlex ดึงไลน์ข้อมูล Bluetooth, USB, GameCube รวมถึง GPIO สำหรับไฟ, ปิดเครื่อง และรีเซ็ตออกมาผ่าน FFC 14 พิน แทนสายแม่เหล็ก 11 เส้น
  • การสร้างต้องใช้ การตัดแต่งเมนบอร์ด ที่ยุ่งยาก การบัดกรีแบบ fine pitch และการประกอบ PCB จึงไม่ใช่โปรเจกต์สำหรับมือใหม่

ฟังก์ชันและขนาด

  • Short Stack คือคอนโซล Nintendo Wii ขนาดเล็กที่ใช้เมนบอร์ด Wii ที่ตัดแต่งและ PCB แบบซ้อนชั้นที่ออกแบบเฉพาะ
  • ฟังก์ชันที่มีให้มีดังนี้
    • จ่ายไฟผ่าน USB-C
    • HDMI เสียงและวิดีโอดิจิทัลแบบไม่สูญเสียคุณภาพบนพื้นฐาน GCVideo
    • Bluetooth สำหรับ Wii Remote และอุปกรณ์เสริม
    • การ์ด MicroSD สำหรับเกมและข้อมูลบันทึก แทนดิสก์ไดรฟ์และเมโมรีการ์ด
    • พอร์ตคอนโทรลเลอร์ GameCube 4 พอร์ต
    • ปุ่มเปิด/ปิด, รีเซ็ต และซิงก์
    • LED แสดงสถานะไฟและช่องใส่ดิสก์เรืองแสงสีน้ำเงินของ Wii
    • การปิดเครื่องแบบซอฟต์ และการเปิด/ปิดเครื่องผ่าน Wiimote
  • ขนาดเป็น สเกล 1:2.38 ของ Nintendo Wii รุ่นดั้งเดิม
    • ขนาดเท่ากับสำรับไพ่ทั่วไป
    • มีปริมาตร 7.4% ของ Wii รุ่นดั้งเดิม
    • มีปริมาตรเล็กพอที่จะใส่ได้ 13.5 เครื่อง ภายใน Wii รุ่นดั้งเดิม
  • ผู้ทำโปรเจกต์มองว่านี่อาจเป็นสถิติของคอนโซล Wii แบบจำลองสเกลที่ใช้งานได้จริงซึ่งเล็กที่สุด แต่ระบุว่าหากมีตัวอย่างที่เล็กกว่านี้ก็ขอให้แจ้งมา

ยังมีช่องทางทำให้เล็กลงได้อีก

  • เวอร์ชัน Omega trim ที่ใช้ในปัจจุบันยังคงรูยึดหลักทั้งสี่รูไว้ทั้งหมด จึงกว้างกว่า Omega trim แบบคลาสสิกประมาณ 7mm
  • Wesk ลดขนาดเมนบอร์ด Wii ลงเหลือ 52x52mm ใน final destination trim ซึ่งแคบกว่าการตัดแต่งปัจจุบัน 10mm
  • ประเมินว่าสามารถลดปริมาตรลงได้อีก 25~30% โดยไม่สูญเสียฟังก์ชัน แต่ต้องจัดวางอย่างแน่นมากและประกอบได้ยาก

โครงสร้างแบบซ้อนชั้นและโมดูลเมนบอร์ด

  • ตามชื่อ Short Stack ใช้โครงสร้างที่ซ้อน PCB ออกแบบเฉพาะหลายแผ่นและฮีตซิงก์สั่งทำเข้าด้วยกัน โดยออกแบบให้มีขนาดเล็กและประกบกันแบบโมดูลาร์
  • เมนบอร์ด Wii ถูกตัดให้เหลือเฉพาะองค์ประกอบจำเป็น จนมีขนาด 62x62mm
    • CPU, GPU, RAM และหน่วยความจำแฟลชยังคงอยู่
  • เนื่องจากวงจรจ่ายไฟเดิม รวมถึงคอนเนกเตอร์ USB, Bluetooth และ GameCube ถูกถอดออกไป จึงต้องจ่ายไฟและข้อมูลด้วยวิธีอื่น
  • Wii Power Strip จ่ายไฟให้เมนบอร์ด Wii ผ่านคอนเนกเตอร์ Molex Pico-Lock
    • มี footprint สำหรับย้ายคาปาซิเตอร์บางตัวที่โดยปกติจะถูกถอดออกในกระบวนการตัดแต่ง Wii มาติดตั้งใหม่ด้วย
  • Periphlex คือ flex PCB สำหรับดึงไลน์ข้อมูล Bluetooth, USB, คอนโทรลเลอร์ GameCube รวมถึง GPIO สำหรับไฟ·ปิดเครื่อง·รีเซ็ตออกมา
    • สัญญาณเหล่านี้ถูกส่งผ่าน คอนเนกเตอร์ FFC 14 พิน
    • แทนที่สายแม่เหล็ก 11 เส้นด้วยสายริบบอนแบบถอดได้เส้นเดียว
  • ด้านหลังของเมนบอร์ดใช้บอร์ดโอเพนซอร์ส 2 แผ่นที่ออกแบบโดย YveltalGriffin
    • fujiflex: ให้เอาต์พุต digital A/V บนพื้นฐาน GCVideo
    • nandFlex: ย้ายตำแหน่งชิปหน่วยความจำ Wii NAND เพื่อให้ตัดแต่งได้แน่นขึ้น

PCB เฉพาะของ Short Stack และอินพุต/เอาต์พุต

  • PCB เฉพาะของ Short Stack มี 2 แผ่น คือ main board และ แผงหน้า
  • PCB main board รับผิดชอบฟังก์ชันต่อไปนี้
    • ตัวควบคุมแรงดันไฟ
    • ลอจิก USB-to-microSD
    • คอนเนกเตอร์ HDMI
    • พอร์ต GameCube
    • ไมโครคอนโทรลเลอร์สำหรับการจัดการพลังงาน
  • main board เชื่อมต่อกับเมนบอร์ด Wii ผ่าน Periphlex ด้วยสายริบบอน 14 พิน และส่งไฟไปยัง Power Strip ผ่านสายไฟ
  • PCB แผงหน้ามีปุ่มเปิด/ปิด·รีเซ็ต·ซิงก์, LED แสดงสถานะไฟ และ LED ช่องดิสก์
    • เชื่อมต่อกับ main board ด้วยสายริบบอน 8 พินสั้น ๆ
  • คอนเนกเตอร์คอนโทรลเลอร์ GameCube เดิมของ Wii ไม่พอดีกับขนาดนี้อย่างเรียบร้อย จึงใช้ คอนเนกเตอร์หูฟัง TRRS
    • วิธีนี้เหมือนกับ GC Nano และปรับให้ pinout ของดองเกิลเข้ากันได้ด้วย

การระบายความร้อนและเคส

  • ชิ้นส่วนสุดท้ายของโครงสร้างแบบซ้อนชั้นคือ ฮีตซิงก์สั่งทำ ที่ออกแบบมาเพื่อระบายความร้อนให้ CPU และ GPU ของ Wii ได้เพียงพอ พร้อมคงความสูงให้ต่ำ
    • ออกแบบให้ผลิตจากอะลูมิเนียมหรือทองแดง
    • มีรูที่ตรงกับรูยึดเมนบอร์ด Wii
  • พัดลมใช้พัดลมโบลเวอร์ 5V Pelonis AGB208N
    • ขนาด 20x20x8mm
    • อัตราการไหลของอากาศ 0.84 CFM
    • เป่าลมผ่านครีบฮีตซิงก์และระบายออกด้านข้างของเคส
  • เคสประกอบจากชิ้นส่วน พิมพ์ 3D แบบสั่งทำ
    • ยึดด้วยสกรู M2.5 สี่ตัวและสเปเซอร์
    • ส่วนที่เหลือประกอบด้วยสกรูปลายต๊าป M1.2
    • ตำแหน่งสกรูและช่องระบายอากาศของพัดลมถูกจัดวางให้ใกล้เคียงกับเคส Wii รุ่นดั้งเดิมมากที่สุด เพื่อลดจำนวนสกรูที่มองเห็น
  • สามารถเชื่อมต่อกับคอมพิวเตอร์ผ่าน USB เพื่อเข้าถึงไฟล์ในการ์ด SD ได้ และยังมีแผงเข้าถึงด้านหน้าตรงตำแหน่งสล็อต SD card ของ Wii รุ่นดั้งเดิม
    • แผงยึดด้วยแม่เหล็ก ทำให้เข้าถึง SD card ได้โดยไม่ต้องเปิดเคส
  • พอร์ตคอนโทรลเลอร์ GameCube ถูกซ่อนไว้หลังแผงเหมือน Wii รุ่นดั้งเดิม แต่เปลี่ยนจากแบบบานพับเป็น แผงเลื่อน
  • ไฟช่องดิสก์สีน้ำเงินของ Wii ถูกจำลองด้วยแผ่นกระจายแสงอะคริลิกตัดพิเศษหนา 1.5mm และ LED addressable แบบติดตั้งด้านข้าง 2 ดวงบนบอร์ดแผงหน้า
  • เคสถูกพิมพ์แบบ FDM ด้วย ABS บน Voron 2.4 ใช้หัวฉีด 0.4mm และความสูงเลเยอร์ 0.1mm
    • หากเป็นเครื่องพิมพ์ที่ปรับจูนดีแล้ว PLA หรือ PETG ก็ใช้ได้
    • ที่ขนาดนี้ ความแม่นยำของมิติมีความสำคัญ
    • การพิมพ์ SLA ในทางทฤษฎีก็เป็นไปได้ แต่ยังไม่ได้ลอง

ความยากในการสร้างและชิ้นส่วนที่ต้องใช้

  • โปรเจกต์นี้ ไม่ใช่สำหรับมือใหม่
    • ต้องตัดแต่งเมนบอร์ดที่ยุ่งยาก
    • ต้องบัดกรีแบบ fine pitch
    • ต้องประกอบ PCB
  • ชิ้นส่วนหลักที่ต้องใช้มีดังนี้
    • 4-layer Wii motherboard
    • nandFlex หรือ 4Layer Technologies RVL-NAND
    • fujiflex ที่ประกอบแล้ว หรือ ElectronAVE
    • Wii Power Strip ที่ประกอบแล้ว ต้องเป็น revision 1 เท่านั้น
    • Periphlex ที่ประกอบแล้ว
    • Short Stack main board หนา 1.2mm แนะนำให้ใช้สเตนซิล
    • Short Stack front panel หนา 0.8mm, solder mask สีดำ, แนะนำให้ใช้สเตนซิล
    • ฮีตซิงก์ที่ผลิตจากอะลูมิเนียมหรือทองแดง
    • แผ่นกระจายแสงที่ตัดจากอะคริลิกหนา 1.5mm
    • ชิ้นส่วนและฮาร์ดแวร์ตาม bill of materials

ลำดับการประกอบ

  • ประกอบ PCB main board และแผงหน้าก่อน
    • แนะนำให้ใช้สเตนซิลบัดกรีและ hot plate หรือเตา reflow
    • หากใช้ hot plate ให้บัดกรีคอนเนกเตอร์หูฟังด้วยมือหลัง reflow ชิ้นส่วนอื่นแล้ว
    • ยึดแม่เหล็กขนาด 3 x 1mm จำนวน 2 ชิ้นไว้ด้านในรูของบอร์ดแผงหน้าด้วยกาว CA
  • แฟลชเฟิร์มแวร์ main board
  • เตรียมและตัดแต่งเมนบอร์ด Wii
    • ย้ายตำแหน่ง NAND และทดสอบการบูต
    • ทำการย้ายตำแหน่ง wireless U10 แล้วทดสอบการบูตอีกครั้ง
    • สามารถต่อสายแม่เหล็กเข้ากับ via SHUTDOWN ก่อน
    • ติดตั้ง fujiflex และทดสอบการทำงานของเอาต์พุต digital A/V
    • ตัดเมนบอร์ดตามขนาดการตัดแต่ง
  • ประกอบและติดตั้ง Power Strip กับ Periphlex
  • เชื่อมต่อบอร์ดต่าง ๆ เข้าด้วยกันและใส่ลงในเคส
    • เชื่อม main board กับเมนบอร์ดเข้ากับ Periphlex ด้วยสาย FFC 14 พิน
    • เชื่อม main board กับเมนบอร์ดเข้ากับ Power Strip ด้วยสาย Molex Pico-Lock 5 พิน
    • เชื่อมบอร์ดแผงหน้ากับ main board ด้วยสาย FFC 8 พิน
    • ต่อพัดลมเข้ากับ main board
    • ทาซิลิโคนระบายความร้อนบน CPU และ GPU
    • ซ้อนฮีตซิงก์, เมนบอร์ด, สเปเซอร์ M2.5 x 3mm และ main board ตามลำดับ
    • ยึดสแต็กกับส่วนล่างของเคสด้วยสกรูหัวแหวน M2.5 x 12mm
  • ประกอบส่วนบนของเคส, PCB แผงหน้า, เคสด้านหน้า, แม่เหล็กฝาครอบ SD card และแผงด้านข้างตามลำดับ

ไลเซนส์และคำขอบคุณ

  • โปรเจกต์เผยแพร่แบบอนุญาตกว้างภายใต้ Solderpad Hardware License v2.1
  • โปรเจกต์อาศัยผลงานและความช่วยเหลือจาก BitBuilt community
  • ผู้ที่ได้รับคำขอบคุณประกอบด้วย Wesk, Aurelio, YveltalGriffin, CrazyGadget, Y2K และ supertazon

บทความที่เกี่ยวข้อง

ยังไม่มีความคิดเห็น

ยังไม่มีความคิดเห็น