chiark / gitweb /
fairphone-case: hinge: Arms on lid
[reprap-play.git] / fairphone-case.scad
index 44da902..ea8207e 100644 (file)
@@ -1,17 +1,35 @@
 // -*- C -*-
 
-phone_height = 146.5 - .80;
-phone_width = 76.75;
+include <utils.scad>
+
+phone = [ 75.0, 145.0 ];
+
+bumper = [ 0.250, -0.025 ];
+// ^ One side.  Overall size is increased by twice this.
+// If no bumpers, is the gap around the phone.
 
 phone_cnr_rad = 6.0;
 
+button_cutout_depth = 9;
+
 phone_edge_thick = 9.0;
 phone_total_thick = 12.0;
 phone_backside_slope_inner = 1.5; // larger means shallower
 phone_backside_slope_outer = 1.0; // larger means shallower
 
-camera_pos_tl = [  7.0, 13.0 ]; // measured from tl corner
-camera_pos_br = [ 24.0, 39.5 ]; // tl/br as seen from back
+camera_pos_tl = [  6.450, 12.750 ]; // measured from tl corner
+camera_pos_br = [ 22.300, 37.600 ]; // tl/br as seen from back
+
+jack_pos = [ 13.92, 7.96 ];
+jack_dia = 9.1 + .5; // some jack I had lying around
+
+noisecancelmic_pos = [ 19.54, 7.37 ];   // from rhs
+noisecancelmic_dia = 1.75;
+
+fingerpushhole_dias = [ 14, 17 ];
+
+rearspeaker_pos_bl = [ 14.92, 18.72 ];
+rearspeaker_size   = [  3.76,  7.36 ];
 
 case_th_bottom = 2.5;
 case_th_lid = 2.5;
@@ -19,14 +37,15 @@ case_th_side = 2;
 case_th_lip = 1.2;
 
 case_struts_count = 6;
-case_struts_solid_below = 0.75;
-case_struts_solid_above = 1.00;
+case_struts_solid_below = 1.00;
+case_struts_solid_above = 0.75;
 case_struts_width = 0.10;
 
 keeper_th_z = 0.75;
 keeper_th_x = 0.75;
-keeper_inner_width = 1.75;
-keeper_inner_height = 1.75;
+keeper_inner_width = 2.75;
+keeper_inner_height = 2.75;
+keeper_slant_slope = 2; // larger means steeper
 
 keeper_gap_z_top = 0.25;
 keeper_gap_z_bot = 0.75;
@@ -39,10 +58,45 @@ lid_gap_x = 0.25;
 lid_gap_z = 0.25;
 lid_lip = 1.75;
 
+foldover_gap = 0.50;
+foldover_lever_gap = 0.50;
+
+hingescrew_shaft_dia = 2.0 + 0.25; // M2 x 12mm machine screw
+hingescrew_shaft_len = 12;
+hingescrew_nut_thick = 1.93 + 0.20; // incl. washer
+hingescrew_nut_dia = 4.72 + 0.50; // washer, actually
+hingescrew_head_th = 1.38 + 0.75;
+lever_cover_th = 0.75;
+hingemount_th = 2.5;
+
 $fa = 5;
 $fs = 0.1;
 
-// calculated
+button_l_fudge = 4.4;
+buttonishleg_default_l_is_fudge = 10;
+
+strut_min_at_end = 1.5;
+
+hinge_x_gap = 0.125;
+hinge_x_postscrew_gap = 0.75;
+hinge_x_arms_gap = 0.35;
+hinge_r_arms_gap = 0.55;
+
+rearspeaker_gap    = [ 1.0, 1.0 ]; // each side
+
+// ---------- calculated ----------
+
+phone_width =  (phone + bumper*2)[0];
+phone_height = (phone + bumper*2)[1];
+
+inside_br = [phone_width, -phone_height];
+
+//echo(camera_pos_tl + bumper,
+//     camera_pos_br + bumper);
+
+// ----- could be changed -----
+lid_buttoncover_gap = lid_gap_x;
+lid_buttoncover_overlap = case_th_lip + keeper_gap_z_top;
 
 phone_backside_slope_thick = phone_total_thick - phone_edge_thick;
 
@@ -66,18 +120,57 @@ kppa = [ kppb[0], kppf[1] ];
 
 lpp10 = [ epp5[0] + lid_gap_x, kppc[1] + lid_gap_z ];
 lpp11 = [ lpp10[0],            epp5[1] + lid_gap_z ];
-lpp12 = [ epp4[0] + lid_lip,   lpp11[1] ];
-lpp13 = [ lpp12[0],            lpp12[1] + lid_lip ];
-
-module rectfromto(a,b) {
-  ab = b - a;
-  translate([min(a[0], b[0]), min(a[1], b[1])])
-    square([abs(ab[0]), abs(ab[1])]);
-}
-module circleat(c,r) { translate(c) circle(r); }
 
-module KeeperProfile(){
-  polygon([kppe, kppd, kppc, kppb, kppa, kppf]);
+lp_r12 = case_th_lid - (lpp11[1] - lpp10[1]);
+
+lpp12 = [ epp4[0] + lp_r12,    lpp11[1] ];
+lpp13 = [ lpp12[0],            lpp12[1] + lp_r12 ];
+
+// button profile
+bppM = epp4 + [0,5];
+bppN = [ 0.5 * (epp0[0] + epp4[0]), bppM[1] ];
+bppR = [ bppN[0] + lid_buttoncover_gap, -button_cutout_depth ];
+bppS = [ epp1[0], bppR[1] ];
+bppQ = [ bppM[0], bppR[1] - lid_buttoncover_overlap ];
+bppP = bppQ + [0,1] * lid_buttoncover_gap;
+bppO = [ bppN[0], bppP[1] ];
+bppL = lpp10 + [5,0];
+bppK = [ bppL[0], bppN[1] ];
+bppJ = [ bppN[0], bppL[1] ];
+
+// hinge plan
+hp_rn = hingescrew_nut_dia/2;
+hp_r2 = hp_rn + lever_cover_th;
+hp_rs = hingescrew_shaft_dia/2;
+hp_r1 = hp_rs + hingemount_th;
+
+hppU = lpp13;
+hppS = epp2o + [0,-1] * case_th_bottom;
+hp_k = 0.5 * (hppU[1] - hppS[1] + foldover_gap);
+
+hppM = [ epp4[0] - foldover_lever_gap - hp_r2,
+        0.5 * (hppU + hppS)[1] ];
+hppT = hppM + 0.5 * [0,+1] * hp_k;
+hppB = hppM + 0.5 * [0,-1] * hp_k;
+
+// hinge elevation x coords
+
+hingescrew_portion_len =
+  0.5* (hingescrew_shaft_len - hingescrew_nut_thick - hinge_x_gap);
+
+hex20 = max(epp2o[0],
+           phone_cnr_rad,
+           kppd[0] + hingescrew_head_th + keeper_gap_x_holes);
+hex21 = hex20 + hingescrew_portion_len;
+hex22 = hex21 - hinge_x_gap;
+hex23 = hex22 + hingescrew_portion_len;
+hex24 = hex23 + hinge_x_postscrew_gap;
+
+// ---------- modules ----------
+
+module KeeperProfile(slant=0){
+  use_e = kppe + [0,-1] * slant * keeper_inner_width / keeper_slant_slope;
+  polygon([use_e, kppd, kppc, kppb, kppa, kppf]);
 }
 
 module EdgeProfile(){
@@ -104,25 +197,81 @@ module LidEdgeProfile(){
            lpp10 + [10, 0]
            ]);
   intersection(){
-    circleat(lpp12, r=lid_lip);
+    circleat(lpp12, r=lp_r12);
     rectfromto( lpp12 + [-10,   0],
                lpp12 + [+10, +10] );
   }
 }
 
-module CaseBase_rhsflip(yn=[0,1]) {
-  for (rhs=yn) {
+module ButtonCoverProfile(){
+  intersection(){
+    polygon([ bppM, bppP, bppO, bppJ, bppL, bppK ]);
+    hull(){
+      EdgeProfile();
+      LidEdgeProfile();
+    }
+  }
+}
+
+module ButtonPlan(l, deep, cut){
+  epsilon =
+    (cut  ? 0 : lid_buttoncover_gap);
+
+  delta =
+    (deep ? lid_buttoncover_overlap : 0);
+
+  C = [0,0]; // by definition
+  T = [ 0, epp4[1] ];
+  G = T + [0,10];
+
+  B0 = C + [0,-1] * button_cutout_depth;
+  B1 = B0 + [0,1] * epsilon;
+
+  r0 = 0.5 * (T[1] - B0[1]);
+  A = [  -(l + button_l_fudge)/2 + r0, 0.5 * (T[1] + B0[1]) ];
+  H = A + [0,-1] * delta;
+
+  D = A + [-2,0] * r0;
+  F = D + [0,10];
+
+  E0 = 0.5 * (D + A);
+  E1 = E0 + [1,0] * epsilon;
+
+  I0 = [ E0[0], H[1] ];
+  I1 = [ E1[0], H[1] ];
+
+  hull(){
+    for (m=[0,1]) mirror([m,0])
+      circleat(H, r0 - epsilon);
+  }
+  for (m=[0,1]) mirror([m,0]) {
+    difference(){
+      polygon([ E1,
+               I1,
+               H,
+               B1,
+               G,
+               F,
+               D
+               ]);
+      circleat(D, r0 + epsilon);
+    }
+  }
+}
+
+module Flip_rhs(yn=[0,1]) {
+  for ($rhsflip=yn) {
     translate([phone_width/2, 0, 0])
-      mirror([rhs,0,0])
+      mirror([$rhsflip,0,0])
       translate([-phone_width/2, 0, 0])
       children();
   }
 }
 
-module CaseBase_botflip() {
-  for (bot=[0,1]) {
+module Flip_bot(yn=[0,1]) {
+  for ($botflip=yn) {
     translate([0, -phone_height/2, 0])
-      mirror([0, bot, 0])
+      mirror([0, $botflip, 0])
       translate([0, phone_height/2, 0])
       children();
   }
@@ -130,14 +279,14 @@ module CaseBase_botflip() {
 
 module AroundEdges(fill_zstart, fill_th, fill_downwards=0){
   // sides
-  CaseBase_rhsflip(){
+  Flip_rhs(){
     translate([0, -phone_cnr_rad, 0])
       rotate([90,0,0])
       linear_extrude(height = phone_height - phone_cnr_rad*2)
       children(0);
   }
   // corners
-  CaseBase_rhsflip() CaseBase_botflip() {
+  Flip_rhs() Flip_bot() {
     translate([+1,-1] * phone_cnr_rad)
       intersection(){
        rotate_extrude()
@@ -152,7 +301,7 @@ module AroundEdges(fill_zstart, fill_th, fill_downwards=0){
       }
   }
   // top and bottom
-  CaseBase_botflip(){
+  Flip_bot(){
     translate([ phone_width - phone_cnr_rad, 0,0 ])
       rotate([90,0,-90])
       linear_extrude(height = phone_width - phone_cnr_rad*2)
@@ -166,6 +315,139 @@ module AroundEdges(fill_zstart, fill_th, fill_downwards=0){
               [phone_width, -phone_height] + [-1,+1] * phone_cnr_rad);
 }
 
+module CaseAperture(pos, dia, $fn) {
+  theta = 180/$fn;
+  translate([ pos[0] + bumper[0],
+             -epp2i[0],
+             -pos[1] ])
+    rotate([-90, theta, 0])
+    cylinder(r = dia/2 / cos(theta),
+            h = 60);
+}
+
+module SideButton(y, y_ref_sign, l){
+  // y_ref_sign:
+  //   +1  measured from top    of actual phone to top    of button
+  //   -1  measured from bottom of actual phone to bottom of button
+  //    0  y is centre of button in coordinate system
+  $button_l= l;
+  eff_y = y_ref_sign > 0 ?         -bumper [1] -y -l/2 :
+         y_ref_sign < 0 ? (-phone -bumper)[1] +y +l/2 :
+         y;
+  //echo(eff_y);
+  translate([0, eff_y, 0])
+    children();
+}
+
+module LidButtonishLeg(y, y_ref_sign, l=buttonishleg_default_l_is_fudge) {
+  $button_leg_only = true;
+  SideButton(y, y_ref_sign, l) children();
+}
+
+module Buttons(){
+  Flip_rhs(1) SideButton(15.580, +1, 8.9) children(); // power
+  Flip_rhs(1) SideButton(48.700, -1, 8.920) children(); // camera
+  Flip_rhs(0) SideButton(30.800, +1, 21.96) children(); // volume
+  Flip_rhs(   ) LidButtonishLeg(20, -1) children();
+//  Flip_rhs(0) LidButtonishLeg(20, +1, 20) children();
+}
+
+module Struts(x_start, z_min, th){
+  // if th is negative, starts at z_min and works towards -ve z
+  // and object should then be printed other way up
+  for (i= [1 : 1 : case_struts_count]) {
+    translate([0,
+              0,
+              z_min])
+      mirror([0,0, th<0 ? 1 : 0])
+      translate([0,
+                -phone_height * i / (case_struts_count+1),
+                case_struts_solid_below])
+      linear_extrude(height= abs(th)
+                    -(case_struts_solid_below+case_struts_solid_above))
+      rectfromto([               x_start, -0.5 * case_struts_width ],
+                [ phone_width - x_start, +0.5 * case_struts_width ]);
+  }
+}
+
+module OrdinaryRearAperture(rhs,bot, pos){
+  Flip_rhs(rhs) Flip_bot(bot)
+    linextr(-20, 20)
+    mirror([0,1])
+    translate(pos + bumper)
+    children();
+}
+
+module OrdinaryRearApertures(){
+  // rear speaker
+  OrdinaryRearAperture(1,1, rearspeaker_pos_bl)
+    rectfromto(-rearspeaker_gap,
+              rearspeaker_size + rearspeaker_gap);
+
+  // finger hole to remove phone
+  OrdinaryRearAperture(1,0, [ fingerpushhole_dias[0]/2 + epp2i[0],
+                             phone[1]/2 ])
+    scale(fingerpushhole_dias)
+    circle(r= 0.5 );
+}
+
+module RearCameraAperture(){
+  Flip_rhs(1)
+    mirror([0, 0, 1])
+    linear_extrude(height = 20)
+    mirror([0, 1, 0])
+    translate(bumper)
+    rectfromto(camera_pos_tl, camera_pos_br);
+}
+
+module HingeLidProfile(){
+  hull(){
+    circleat(hppT, hp_r1);
+    circleat(lpp12, lp_r12);
+    polygon([lpp10,
+            lpp13 + [2,0],
+            lpp12,
+            hppT]);
+  }
+}
+
+module HingeBaseProfile(){
+  difference(){
+    hull(){
+      circleat(hppB, hp_r1);
+      circleat(epp2o, case_th_bottom);
+      circleat(hppB + [10,0], hp_r1);
+    }
+    polygon([epp5, epp1, epp2i, epp3, bppL]);
+  }
+}
+
+module HingeLeverOuterProfile(){
+  hull(){
+    circleat(hppT, hp_r2);
+    circleat(hppB, hp_r2);
+  }
+}
+
+module HingeLeverInnerProfile(){
+  for (c = [hppT, hppB]) {
+    hull()
+      for (x=[0,20])
+       translate([x,0])
+         circleat(c, hp_rn);
+       circleat(hppB, hp_rn);
+  }
+}
+
+module HingePortion(x0,x1){
+  Flip_rhs() Flip_bot(1)
+    translate([x0,0,0])
+    mirror([1,0,0])
+    rotate([90,0,-90])
+    linear_extrude(height=x1-x0)
+    children(0);
+}
+
 module CaseBase(){
   AroundEdges(epp3[1], case_th_bottom, 1)
     EdgeProfile();
@@ -180,20 +462,23 @@ module Case(){ ////toplevel
       intersection(){
        rotate([90, 0, 0])
          linear_extrude(height = phone_height + phone_cnr_rad * 2)
-         KeeperProfile();
+         KeeperProfile(1);
 
        // outline of the whole case, to stop it protruding
        translate([0,0, -25])
          linear_extrude(height = 50)
          hull()
-         // CaseBase_rhsflip() // actually, we only care about the LH
-         CaseBase_botflip()
+         // Flip_rhs() // actually, we only care about the LH
+         Flip_bot()
          circleat([+1,-1] * phone_cnr_rad, phone_cnr_rad + case_th_side/2);
       }
+
+      // hinge
+      HingePortion(hex20, hex21) HingeBaseProfile();
     }
 
     // slot for keeper
-    CaseBase_rhsflip(1)
+    Flip_rhs(1)
       translate([0, -phone_cnr_rad, 0])
       rotate([90, 0, 0])
       linear_extrude(height = phone_height + phone_cnr_rad * 2)
@@ -204,69 +489,157 @@ module Case(){ ////toplevel
       }
 
     // front camera
-    CaseBase_rhsflip([1])
-      mirror([0, 0, 1])
-      linear_extrude(height = 20)
-      mirror([0, 1, 0])
-      rectfromto(camera_pos_tl, camera_pos_br);
+    RearCameraAperture();
 
     // struts (invisible, because they're buried in the case)
-    for (i= [1 : 1 : case_struts_count]) {
-      translate([0,
-                -phone_height * i / (case_struts_count+1),
-                epp2i[1] - case_th_bottom + case_struts_solid_below])
-       linear_extrude(height= case_th_bottom
-                      -(case_struts_solid_below+case_struts_solid_above))
-       rectfromto([               epp2i[0], -0.5 * case_struts_width ],
-                  [ phone_width - epp2i[0], +0.5 * case_struts_width ]);
+    Struts(epp2i[0], epp2i[1] - case_th_bottom, case_th_bottom);
+
+    Buttons(){
+      mirror([1,0,0])
+       rotate([90,0,90]) {
+         intersection(){
+           translate([0,0,-10])
+             linear_extrude(height= 20)
+             ButtonPlan($button_l, 0,1);
+           if ($button_leg_only)
+             rotate([-90,90,0])
+               translate([phone_width/2, -400, kppe[1]])
+               mirror([$rhsflip,0,0]) cube([400, 800, 50]);
+         }
+         translate([0,0, -bppR[0]])
+           linear_extrude(height= 20)
+           ButtonPlan($button_l, 1,1);
+        }
     }
+
+    // apertures along top edge
+    CaseAperture(jack_pos, jack_dia, 8);
+    Flip_rhs(1)
+      CaseAperture(noisecancelmic_pos, noisecancelmic_dia, 20);
+
+    OrdinaryRearApertures();
+
+    // gaps for the lid's hinge arms
+    HingePortion(hex20 - hinge_x_arms_gap,
+                hex21 + hinge_x_arms_gap)
+      minkowski(){
+        HingeLidProfile();
+       circle(r= hinge_r_arms_gap, $fn= 8);
+      }
   }
 }
 
 module Lid(){ ////toplevel
-  AroundEdges(lpp10[1], lpp13[1] - lpp10[1], 0)
-    LidEdgeProfile();
+  difference(){
+    union(){
+      AroundEdges(lpp10[1], lpp13[1] - lpp10[1], 0)
+        LidEdgeProfile();
+
+      // button covers
+      Buttons(){
+       intersection(){
+         rotate([90,0,90])
+           translate([0,0,-10])
+           linear_extrude(height= 20)
+           ButtonPlan($button_l, 1,0);
+         rotate([90,0,0])
+            translate([0,0,-100])
+           linear_extrude(height= 200)
+           ButtonCoverProfile();
+       }
+      }
+
+      // hinge arms
+      HingePortion(hex20, hex21) HingeLidProfile();
+    }
+    Struts(lpp10[0] + strut_min_at_end, lpp13[1], -case_th_lid);
+  }
+}
+
+module TestSelectLength(){
+  translate([-30, -200, -20])
+    cube([30 + 15, 250, 40]);
 }
 
 module TestLength(){ ////toplevel
   intersection(){
     Case();
-    translate([-30, -200, -20])
-    cube([30 + 15, 250, 40]);
+    TestSelectLength();
+  }
+}
+
+module TestLengthRight(){ ////toplevel
+  intersection(){
+    Case();
+    Flip_rhs(1)
+      TestSelectLength();
   }
 }
 
+module TestSelectWidth(){
+  translate([-30, -(phone_height - 25), -20])
+    mirror([0, 1, 0])
+    cube([200, 50, 40]);
+}
+
 module TestWidth(){ ////toplevel
   intersection(){
     Case();
-    translate([-30, -(phone_height - 25), -20])
-      mirror([0, 1, 0])
-      cube([200, 50, 40]);
+    TestSelectWidth();
   }
 }
 
 module TestLidWidthPrint(){ ////toplevel
-  rotate([0,180.0])
-    intersection(){
-      Lid();
-      translate([-30, -(phone_height - 25), -20])
-       mirror([0, 1, 0])
-       cube([200, 50, 40]);
-    }
+  rotate([0,180.0]) intersection(){
+    Lid();
+    TestSelectWidth();
+  }
+}
+
+module TestSelectRearAperture(){
+  minkowski(){
+    union() children();
+    translate([20, 0,0])
+      cube([42, 2, 1], center=true);
+  }
+}
+
+module TestSelectCamera(){
+  minkowski(){
+    TestSelectRearAperture()
+      RearCameraAperture();
+    cube([0.1, 50, 0.1]);
+  }
+}
+
+module TestSelectOrdinaryRearApertures(){
+  TestSelectRearAperture()
+    OrdinaryRearApertures();
 }
 
 module TestCamera(){ ////toplevel
   intersection(){
     Case();
-    CaseBase_rhsflip(1)
-      translate([0,0,-25])
-      linear_extrude(height = 50)
-      mirror([0, 1, 0])
-      rectfromto([-20, -20],
-                camera_pos_br + [ 5, 5 ]);
+    TestSelectCamera();
   }
 }
 
+module TestLidByCamera(){ ////toplevel
+  intersection(){
+    Lid();
+    TestSelectCamera();
+  }
+}
+
+module TestLidByCameraPrint(){ ////toplevel
+  rotate([180,0,0]) TestLidByCamera();
+}
+
+module DemoByCamera(){ ////toplevel
+  color("blue") TestLidByCamera();
+  color("red")  TestCamera();
+}
+
 module OneKeeper(){ ////toplevel
   translate([0, -phone_cnr_rad, 0])
     rotate([90, 0, 0])
@@ -279,15 +652,88 @@ module OneKeeperPrint(){ ////toplevel
     OneKeeper();
 }
 
+module LidPrint(){ ////toplevel
+  rotate([0,180,0])
+    Lid();
+}
+
+module TestSelectFrame(){
+  include = [1,-1] * (epp2i[0] + 4);
+
+  difference(){
+    cube(1000, center=true);
+    translate([0,0, -100])
+      linear_extrude(height=200)
+      rectfromto(include,  inside_br - include);
+  }
+}
+
+module TestFrameCase(){ ////toplevel
+  intersection(){
+    Case();
+    union(){
+      TestSelectFrame();
+      TestSelectCamera();
+      TestSelectOrdinaryRearApertures();
+    }
+  }
+}
+
+module TestFrameLidPrint(){ ////toplevel
+  rotate([0,0,180]) intersection(){
+    Lid();
+    TestSelectFrame();
+  }
+}
+
 module Keeper(){ ////toplevel
-  CaseBase_rhsflip()
+  Flip_rhs()
     OneKeeper();
 }
 
+module ButtonPlanForDemo(z, deep, cut){
+  translate([0,0,z])
+    ButtonPlan(8, deep, cut);
+}
+
+module DemoFrame(){ ////toplevel
+  color("red") TestFrameCase();
+  color("blue") intersection(){ Lid(); TestSelectFrame(); }
+}
+
 module DemoProfiles(){ ////toplevel
   LidEdgeProfile();
   %EdgeProfile();
   KeeperProfile();
+  translate([0,0,-1]) color("black") KeeperProfile(1);
+
+  translate([20,0]) {
+    LidEdgeProfile();
+    %EdgeProfile();
+
+    demopoint_QR = [ bppS[0], bppQ[1] - 0.1];
+  
+    color("blue") ButtonCoverProfile();
+    color("red") {
+      rectfromto(bppQ, demopoint_QR);
+      rectfromto(bppR, demopoint_QR);
+    }
+  }
+
+  translate([-20,0]) {
+    color("black") ButtonPlanForDemo(-2, 0,1);
+    color("red" )  ButtonPlanForDemo(-4, 1,1);
+    color("blue")  ButtonPlanForDemo(-6, 1,0);
+  }
+
+  translate([0, -30]) {
+    %LidEdgeProfile();
+    %EdgeProfile();
+    color("blue") HingeLidProfile();
+    color("red")  HingeBaseProfile();
+    color("black") translate([0,0,-2]) HingeLeverOuterProfile();
+    color("orange") translate([0,0,-1]) HingeLeverInnerProfile();
+  }
 }
 
 //EdgeProfile();