Универсальный внешний накопитель для всех iOS-устройств, совместим с PC/Mac, Android
Header Banner
8 800 100 5771 | +7 495 540 4266
c 9:00 до 24:00 пн-пт | c 10:00 до 18:00 сб
0 Comments
Автоматизированное проектирование радиоэлектронной аппаратуры / Хабр
В популярной форме освещаются вопросы автоматизированного проектирования радиоэлектронной аппаратуры (РЭА) на конструкциях печатных плат, основные этапы становления и эволюции систем автоматизированного проектирования (САПР) РЭА, содержание задач автоматизации, организация сквозного цикла выполнения проектных работ с использованием средств автоматизации.

Целью публикации является ознакомление инженерно-технических работников с одним из бурно развивающихся направлений в современной индустрии информационных технологий.

Содержание

Предисловие


Автоматизация проектной и расчетной деятельности в инженерной практике имеет длительную и достаточно насыщенную историю. Обращаясь к относительно недалекому прошлому достаточно вспомнить счеты, механические арифмометры и логарифмические линейки. Несколько позже в расчетную практику вошли электронные калькуляторы, которые и до настоящего времени имеют широкое применение. Все эти устройства нацелены на облегчение выполнения разнообразных расчетов, значительная доля которых приходится на проектную деятельность инженеров.

Существенным шагом в направлении автоматизации расчетной деятельности стало появление электронных вычислительных машин (ЭВМ), возможности которых позволили не только выполнять расчеты, но и управлять потоками необходимых вычислений и данных путем составления программ на специализированных языках программирования: Автокод (или Ассемблер), Алгол, Фортран и других. Программирование в корне изменило применимость наработанных в течение столетий математических методов алгебры, геометрии, численных методов, теории вероятностей, исследования операций, дискретной математики, линейного программирования и многих других. Повышение производительности ЭВМ (быстродействия и размеров оперативной памяти) с одновременным расширением спектра периферийных устройств: ввода-вывода текстовых и графических данных, накопителей для долговременного хранения информации, а также интенсивным развитием операционных систем, компиляторов языков программирования оказали существенное влияние на изменение роли ЭВМ в инженерной практике. Решение отдельных расчетных задач стало постепенно заменяться выполнением законченных этапов проектного цикла, что породило понятие системы автоматизированного проектирования в соответствии со следующим определением.

Система автоматизированного проектирования – автоматизированная система, реализующая информационную технологию выполнения функций проектирования, представляет собой организационно-техническую систему, предназначенную для автоматизации процесса проектирования, состоящую из персонала и комплекса технических, программных и других средств автоматизации его деятельности. Также для обозначения подобных систем широко используется аббревиатура САПР.

Основное назначение САПР заключается в повышении эффективности инженерной деятельности: сокращении трудоемкости и сроков проектирования, обеспечении высокого качества проектных решений и документации, минимизации натурного моделирования и испытаний опытных образцов, снижении затрат на подготовку производства.

В современной инженерной практике наибольшее распространение получили следующие виды САПР:

Содержание настоящей публикации ограничивается только вопросами, связанными с предметной областью САПР радиоэлектронной аппаратуры на печатных платах.
В 1948—1950 годах Уильям Шокли создал теорию p-n- перехода и плоскостного транзистора и первый такой транзистор был изготовлен 12 апреля 1950 года. В 1954 году Texas Instruments выпустила первый кремниевый транзистор. Планарный процесс на основе кремния стал основной технологией производства транзисторов и интегральных схем.

За сотрудничество в разработке первого в мире действующего транзистора в 1948 году Джон Бардин, Уильям Шокли и Уолтер Браттейн разделили Нобелевскую премию 1956 года. Становление и развитие технологии промышленного производства полупроводниковых приборов определило долгосрочную и стабильную тенденцию роста степени интеграции электронных компонентов, переход на полупроводниковую элементную базу существенно расширил области применения электронных устройств при драматическом увеличении их степени интеграции и, как следствие, функциональной сложности.


Расширению спектра применимости электронных устройств также содействовал и прогресс в технологии производства печатных плат, которые обладают высокими показателями надежности электрических соединений и механической прочностью, что является первоочередным требованием к мобильным и стационарным электронным изделиям.

«Днем рождения» печатных плат считается 1902 год, когда изобретатель, немецкий инженер Альберт Паркер Хансен подал заявку в патентное ведомство родной страны.

Печатная плата Хансена представляла собой штамповку или вырезание изображения на бронзовой (или медной) фольге. Получившийся проводящий слой наклеивался на диэлектрик – бумагу, пропитанную парафином. Уже тогда заботясь о большей плотности размещения проводников, Хансен наклеивал фольгу с двух сторон, создавая двустороннюю печатную плату. Изобретатель также использовал идущие насквозь печатной платы соединительные отверстия. В работах Хансена есть описания создания проводников при помощи гальваники или проводящих чернил, представляющих собой измельченный в порошок металл в смеси с клеящим носителем.

Печатная плата (printed circuit board, PCB) — пластина из диэлектрика, на поверхности или в объёме которой сформированы электропроводящие цепи электронной схемы. Печатная плата предназначена для электрического и механического соединения различных электронных компонентов. Электронные компоненты на печатной плате соединяются своими выводами с элементами проводящего рисунка обычно пайкой.

Эти тенденции в развитии схемотехники и конструирования РЭА потребовали кардинальных изменений в подходах к организации процессов создания электронных изделий высокой функциональной и конструкторской сложности, что стимулировало появление промышленных систем автоматизированного проектирования радиоэлектронной аппаратуры.

На первых этапах становления САПР РЭА основными заказчиками стали предприятия — создатели сложных вычислительных комплексов, генеральные конструкторы которых стали организовывать специализированные подразделения САПР в структуре своих конструкторских бюро.

Создание САПР РЭА требовало привлечения эффективных математических методов и алгоритмов решения ключевых задач структурного и параметрического синтеза проектируемых устройств. К разработке соответствующего математического аппарата привлекались научные сотрудники ведущих ВУЗов: МГУ, ЛГУ, МФТИ, МИФИ, МЭИ, МВТУ, МИРЭА, МАИ, ЛЭТИ и многих других, а также политехнических институтов городов: Каунас, Киев, Львов, Минск. В целях интеграции ресурсов и координации деятельности по разработке САПР РЭА в Министерстве Радиопромышленности СССР выполнялись отраслевые программы РАПИРА и ПРАМ, нацеленные на создание информационно-совместимых пакетов программ автоматизированного проектирования.

Значительный вклад в теорию и практику САПР РЭА в частности внесли следующие ученые:

Абрайтис Людвикас Блажевич
Базилевич Роман Петрович
Вермишев Юрий Христофорович
Зайцева Жанна Николаевна
Маркаров Юрий Карпович
Матюхин Николай Яковлевич
Норенков Игорь Петрович
Петренко Анатолий Иванович
Рябов Геннадий Георгиевич
Рябов Леонид Павлович
Селютин Виктор Абрамович
Тетельбаум Александр Яковлевич
Широ Геннадий Эдуардович
Штейн Марк Елиозарович

и многие другие.

Структура и основные этапы проектирования РЭА


Современная электронная аппаратура реализуется на уровнях конструкторской иерархии, показанной на рисунке ниже. Для всех уровней иерархии используются соответствующие средства автоматизированного проектирования такие как САПР БИС/СБИС, печатных плат, блоков и шкафов.

Далее ограничимся вопросами автоматизированного проектирования типовых элементов замены (Уровень I). Полный цикл проектирования электронных устройств уровня I включает следующие основные этапы:

  • Разработка схемы электрической принципиальной (Э3) электронного устройства.
  • Цифроаналоговое моделирование схемы устройства.
  • Размещение (расстановка) электронных компонентов и внешних соединительных разъемов на печатной плате. Оптимизация плана размещения компонентов с целью минимизации длин предполагаемых электрических соединений, обеспечения равномерного теплового рассеивания, создания приемлемой электромагнитной среды для передачи сигналов без искажений.
  • Прокладка (трассировка) электрических соединений между эквипотенциальными выводами размещенных компонентов в соответствии с заданными правилами проектирования, регламентирующими ширину соединений, минимально допустимые зазоры с другими элементами печатного монтажа, обеспечения требований быстродействия и помехозащищенности.
  • Контроль соответствия структуры печатного монтажа исходной электрической схеме и технологическим ограничениям производства.
  • Выпуск конструкторской и производственной документации.
  • Контроль целостности проектных данных, отслеживание внесенных изменений, обмен проектной информацией с другими автоматизированными системами.

Разработка схемы электрической принципиальной (Э3)

Схема электрическая — графическое изображение, используемое для передачи с помощью условных графических и буквенно-цифровых обозначений структуры электронного устройства. Включает условные графические обозначения (УГО) электронных компонентов и связей между их выводами.

Принципиальная схема может быть представлена на одном и более чертежных листов, при этом схема не регламентирует взаимное (физическое) расположения электронных компонентов. Всем компонентам на схеме и соединениям присваиваются уникальные идентификаторы (номер компонента по схеме, имя цепи и пр.). Для повышения читабельности схемы используются компактные графические объекты – шины и соединители.

Разработка электрических схем выполняется с использованием предварительно подготовленных и аттестованных на соответствие требованиям ГОСТ библиотек условных графических обозначений электронных компонентов.

Логическое моделирование цифровых устройств

Логическое моделирование – один из распространенных способов проверки поведенческих и функциональных свойств проектируемых цифровых устройств и нацелено на сокращение затрат, связанных с созданием и испытаниями опытных образцов. Структура цифрового устройства для моделирования описывается на одном из распространенных языков описания электронной аппаратуры – VHDL и (или) Verilog, а значения сигналов в соединениях и динамика их изменений во времени отображаются в виде графических временных диаграмм.
Современные программные средства поддерживают режимы логического моделирования асинхронных и синхронных цифровых устройств в многозначном алфавите возможных значений сигналов. Допускается моделирование и анализ совместной работы аппаратной части цифрового устройства и программного обеспечения (прошивки) в составе этого устройства, что обеспечивает целостность и полноту результатов моделирования.
Моделирование аналоговых устройств

Моделирования аналоговых устройств позволяет проводить анализ рабочих режимов и осуществлять оценку параметров схемы без изготовления ее макетных образцов.
В настоящее время широко распространены следующие виды моделирования аналоговых устройств:
  • Анализ схемы по постоянному и переменному току
  • Анализ переходных процессов и передаточной функции
  • Анализ шумов и устойчивости
  • Температурный анализ при изменении рабочей температуры
  • Параметрический анализ при изменении параметров моделей электронных компонентов (транзисторы, диоды, конденсаторы, резисторы, функциональные источники и др.)

Размещение электронных компонентов

Размещение (расстановка) электронных компонентов и соединительных разъемов на печатной плате является комплексной задачей, при решении которой требуется достижение компромиссов по следующим основным критериям:
  • Расстановка компонентов с соблюдением установленных правил на минимально допустимые расстояния между их корпусами и выводами.
  • Минимизация суммарной длины планируемых к реализации соединений с учетом требований по быстродействию и помехозащищенности (дифференциальные пары, функционально связанные группы, цепи синхронизации).
  • Обеспечение равномерного распределения плотности соединений на печатной плате.
  • Учет теплового рассеивания и электромагнитного излучения электронных компонентов.

Для оценки качества размещения электронных компонентов на печатной плате используются в частности оценки, связанные с анализом плотности распределения требуемых соединений или модель “силовых векторов”, указывающих для каждого компонента направление к его наилучшему посадочному месту на плате.

Трассировка электрических соединений

Трассировка соединений является ключевым этапом конструкторского проектирования радиоэлектронной аппаратуры, решает задачу прокладки соединений на слоях печатной платы между эквипотенциальными выводами компонентов с учётом заданных правил и ограничений, основными среди которых являются ограничения на ширину проводников и минимально допустимые зазоры между элементами печатного монтажа. Показателями эффективности применяемых методов трассировки являются полнота реализации электрической схемы, минимальная суммарная длина построенных соединений, количество использованных слоев и межслойных переходов.

В настоящее время на практике достаточно широко применяются следующие три способа (режима) трассировки печатного монтажа:

  1. Ручная трассировка выполняется конструктором путем нанесения рисунка проводников на чертёж платы.
  2. Автоматическая трассировка реализуется специализированными программами, осуществляющими послойную разводку проводников. Полученные результаты доступны конструкторам для последующей ручной корректировки и доработок.
  3. Интерактивная трассировка является комбинацией ручного и автоматического режимов трассировки. В этом случае конструктор задает условия для трассировки всех или части требуемых соединений, а программные средства осуществляют операции трассировки в заданных условиях.

Принимая во внимание факт, что результаты автоматической трассировки являются весьма критичными при автоматизированном проектировании ниже приводятся описания (в достаточно общей форме) распространенных алгоритмов решения этой задачи.

Волновой алгоритм автоматической трассировки

Впервые описание волнового алгоритма трассировки соединений на печатных платах было опубликовано в начале 60-х годов (Lee, C.Y., «An Algorithm for Path Connections and Its Applications», IRE Transactions on Electronic Computers, vol. EC-10, number 2, pp. 364—365, 1961). Простота этого алгоритма явилась стимулом для реализации множества соответствующих программных средств.

На каждой итерации алгоритм выполняет поиск и формирование соединения заданной ширины между двумя заданными точками на плоскости с учетом существующих препятствий. Для выполнения этих функций используется так называемое дискретное рабочее поле (ДРП) – двумерная числовая матрица, ячейки которой отображают соответствующие участки печатной платы с размерами равными ширине проводника, увеличенной на величину допустимого зазора. Это гарантирует, что два проводника, размещенные в соседних ячейках будут всегда иметь требуемый зазор между их краями. Ячейки ДРП, запрещенные для прокладки соединений, помечаются специальными метками.


Поиск соединения выполняется последовательным назначением числовых меток 1-2-3… соседним (не запрещенным для прокладки соединения) ячейкам ДРП, начиная с одной из соединяемых (“И”) и до встречи второй (“П”). В том случае, когда вторая соединяемая ячейка достигнута, от нее начинается формирование найденного соединения на основе последовательного выбора пар соседних ячеек в кодовой последовательности …3-2-1-3-2-1…

Построенное соединение отображается на ДРП новым множеством запрещенных для прокладки соединений ячеек и затем описанная процедура повторяется для последующей пары точек и т.д.

Методы геометрической трассировки

Методы геометрической (shape-based) трассировки составляют следующее за волновым поколение алгоритмов трассировки печатных плат и больших интегральных схем.

Эти методы оперируют геометрическими моделями объектов печатного монтажа (контактов, проводников и т.п.), осуществляя поиск и прокладку соединений в существующем лабиринте свободных ресурсов.

Алгоритмы этого класса решают задачу прокладки каждого соединения также в два этапа: поиск возможного соединения и его прокладка.

Поиск соединения выполняется последовательным распространением прямоугольных проб (“И” – исходная проба) по непрерывным участкам доступных трассировочных ресурсов — до встречи геометрического объекта “П” (или исчерпания всех ресурсов). Каждая сформированная проба является источником для формирования трех порожденных проб по ее ребрам (eN).

Найденный путь определяется как последовательность пар порождающих и порожденных проб
(П e18 e16 e14 e12 e10 e8 e2 И)

Методы топологической трассировки

Методы топологической трассировки оперируют с топологической моделью трассировочных ресурсов, сформированной в результате применения операций триангуляции (или подобных на основе выпуклых многоугольных геометрических фигур) к множеству характерных точек элементов печатного монтажа: контактов, проводников, зон запретов на трассировку, контура платы и т.п.

Поиск соединения выполняется последовательным анализом смежных треугольников топологической модели, начиная с тех, одной из вершин у которых является “И” и завершая первым встреченным треугольником, у которого одна из вершин есть “П”.
Найденный путь определяется последовательностью ребер смежных треугольников, расположенных между начальной и конечной вершинами:
(П e12 e11 e10 e9 e8 e7 e6 e5 e4 e3 e2 e1 И).

Представленные описания алгоритмов трассировки носят упрощенный характер и выполнены применительно лишь к простейшим однослойным структурам. На практике программные реализации этих алгоритмов обеспечивают возможности трассировки многослойных печатных плат с использованием межслойных металлизированных переходов, соблюдением широкого спектра ограничений на ширину проводников и минимально – допустимые зазоры между всеми элементами печатного монтажа.

Широкое применение электронных устройств в приборостроении, компьютерной индустрии, аэрокосмической отрасли, бытовой технике предъявляет все более жесткие требования к качеству и электрофизическим свойствам печатного монтажа, формируемого в процессе трассировки соединений на плате.

На сегодняшний день все более критичными становятся следующие дополнительные требования к методам трассировки:

  • Реализация высокой плотности соединений.
  • Обеспечение высокого быстродействия и синхронизации при передаче сигналов.
  • Гарантии помехозащищенности сигналов в соединениях.

Документация на проекты электронных устройств

Завершающим этапом проектирования электронных устройств является выпуск проектной документации, включающий конструкторскую документацию и данные для изготовления печатных плат.

Конструкторская документация (КД) — графические и текстовые документы, которые, определяют состав и устройство изделия, содержат необходимые данные для его изготовления, контроля, эксплуатации. Включают спецификацию, электрическую схему, сборочный чертеж платы, перечень элементов, ведомость покупных изделий, технические условия, программу и методику испытаний и другие в соответствии с требованиями ГОСТ.


Данные на изготовление печатных плат формируются программным способом и содержат информацию, необходимую для изготовления фотошаблонов и сверления.

Форматы представления этих данных унифицированы (Gerber, ODB++) и являются стандартами de facto при передаче результатов изготовителю.


Сквозной цикл автоматизированного проектирования РЭА


С позиций пользователей (то есть разработчиков электронной аппаратуры) САПР РЭА являются программным продуктом, потребительские свойства которого оцениваются по следующим основным критериям:
  • Поддержка сквозного цикла проектирования РЭА средствами автоматизации.
  • Функциональные возможности отдельных подсистем (моделирования, трассировки соединений и др.).
  • Открытость системы для ее интеграции с другими средствами автоматизации в той же или смежных предметных областях.
  • Качественная и детальная пользовательская документация.
  • Техническая поддержка пользователей со стороны компаний — разработчиков программного продукта.

В этом ряду требований первостепенным, как правило, является требование возможности построения сквозного цикла проектирования – от выдачи технического задания на проект и до получения конструкторской документации и данных для изготовления изделия.
Содержание сквозного цикла определяется набором проектных этапов, последовательно выполняемых на основе единой информационной модели проекта.

Такой подход обеспечивает совместимость проектных данных и возможности итеративного проектирования изделия, то есть возобновления проектных работ с начального или одного из промежуточных этапов при изменениях проектных спецификаций.

Примером САПР РЭА отечественной разработки, обеспечивающей автоматизацию основных этапов проектирования электронных устройств, является программный продукт Delta Design компании ЭРЕМЕКС:

Во многих случаях компании – разработчики электронной аппаратуры организуют сквозные циклы проектирования на основе интеграции информационно – совместимых САПР РЭА от разных производителей, современный рынок которых достаточно разнообразен.

Завершая рассмотрение вопросов, связанных с автоматизацией проектирования электронной аппаратуры, необходимо отметить, что эта сфера деятельности в настоящее время продолжает достаточно интенсивно развиваться. В ближайшей перспективе следует ожидать появления новых методов и подходов к решению задач автоматизированного проектирования.

Разработка устройств, разработка электроники на заказ

Разработка электроники, приборов и устройств на заказ

Разработка электронных устройств, это направление науки и технологии, которое переживает сейчас «второе рождение» в связи с бурным прогрессом в элементной базе электроники и развитием инструментальных средств для отладки и проектирования.

То, что было научной фантастикой 8-10 лет назад, сейчас - уже реальность. Заинтересованы в разработке своих электронных устройств в первую очередь стартапы и изобретатели, у которых есть замечательные идеи, и которым хочется поскорее получить готовый прототип. Также в числе  наших заказчиков  - научные  организации, которым необходимо получить  электронный прибор для  научных исследований, весьма часто которому нет аналогов, ввиду  новизны  объекта исследований. Также весьма востребована такая услуга у компаний, которые не могут найти готовое электронное устройство с нужным функционалом, но при этом заказчик видит для себя заманчивую нишу в бизнесе. Пока Ваши конкуренты ждут срока поставки 8-10 недель, заказанного  товара из КНР, Вы уже получаете прибыль и захватываете рынок. Разработка электроники - это Ваш шанс явить идеи и изобретения миру!

 

 Разработка устройства - этап проектирования архитектуры

Одним из ключевых этапов профессиональной разработки электронного устройства – это этап проектирования архитектуры будущего творения. Происходит тщательный опрос Заказчика, составляется детальное техническое задание, скрупулёзно анализируются технические условия и требования функционала, в ряде случаев предлагается более удачное с нашей точки зрения решение. После этого формируется функциональная схема устройства, происходит согласование с заказчиком и после этого начинается реализация функционала на основе моделей, например, очень хорошо себя зарекомендовали программные CAD/CAE решения от National Instruments. После моделирования выбирается то или иное техническое решение, формируются логические интерфейсы электронного устройства, определяются ресурсы электрического питания, обозначаются крупные функциональные узлы устройства. Уже на этом этапе определяются ключевые особенности будущего устройства, формулируется (пусть даже эскизно) логика взаимодействия  отдельных блоков, формируются модели взаимодействия с конечным потребителем устройства. Анализируется  техническое задание заказчика на предмет противоречий с последующем уточнением тех. задания.

 

 

 Разработка электроники устройства - этап подбора элементной базы

После этапа создания архитектуры электронного прибора  мы осуществляем процедуру более глубокой и тщательной детализации проекта, на основе функциональной схемы устройства осуществляется подбор уже непосредственно электронных компонентов. Если в устройстве будет использоваться микроконтроллер, то определяется какой это будет контроллер, с какой архитектурой и разрядностью. Определяется какая будет обвязка и силовые электронные компоненты, стоящие в устройстве. Учитываются также моменты, связанные с взаимодействием с периферией проектируемого электронного прибора. Тщательно анализируем в том числе и вопросы связанные с  доступностью  того или иного электронного компонента, применяемого в  данной  разработке. Формируем анализ энергопотребления, исходя из которого можно будет планировать, какой например аккумулятор  будет использоваться в случае батарейного питания. Также дополнительно прорабатывается механический конструктив, например при использовании разъемов, устройств индикации, дисплеев, органов управления электронным прибором.

 

 Разработка электроники - этап разработки схемотехники

Когда более основательно оформилась элементная база, идет следующий этап – разработка схемотехники самого электронного устройства, на данном уровне уже максимально происходит процесс отладки процессов в электронной схеме, осуществляется то непосредственное «священнодействие», после которого говорят – устройство ожило!

Здесь уже мы имеем симпатичную принципиальную схему электронного устройства, со всеми подключенными элементами и работающей логикой электронной схемы, которую можно показать заказчику. Уже на отладочной плате мигают светодиоды, уже отправляются и получаются сигналы на портах, уже устройство реагирует на органы управления. И тернистый путь процесса,  который мы называем "разработка электроники" движется в правильном направлении и приносит свои плоды.

 

 

Разработка печатной платы устройства и трассировка

В том случае если принимается решение о запуске прототипа устройства в серийное производство, то одним из важных этапов является разработка чертежа дорожек печатной платы, трассировка их с учетом особенностей схемотехники электронного прибора и подготовка его к серийному производству. При разработке печатной платы обязательно учитываются различные особенности конструкции, например если в схеме есть силовые цепи, то естественно для нормальной  работы прибора мы рассчитываем ширину дорожек на  плате, если в устройствах есть высокочастотные цепи, то правильным  образом  делается экранировка и учитывается влияние соседних цепей на работу схемы прибора. При разводке сигнальных цепей компоновке дорожек уделяем самое  пристальное внимание. Важное внимание уделяем компоновке электронных компонентов на  плате с  точки  зрения механической прочности и размещения в корпусе. Применяем широкий спектр специализированных программных  инструментов для разработки печатных плат, но чаще  отдаём предпочтение таким инструментам как Altium Designer. В число операций по подготовке входит формирование gerber файлов для сверлильного станка с ЧПУ, оформление полного комплекта технической документации для организации серийного производства электронного устройства на заводе.

 

Сборка и макетирование прототипа электронного прибора

После макетирования устройства и отладки схемотехники, мы собираем готовый прототип электронного прибора для демонстрации в аккуратном корпусе, оснащенном всеми интерфейсными разъёмами, органами управления и индикации. Осуществляем монтаж электронных компонентов на платы устройства, производим пайку  шлейфов и жгутов,  изготовляем  дополнительную  отладочную  оснастку, после чего организуем тестирование разработанного прототипа , в том числе и тепловое тестирование.  Можем подобрать уже  готовый корпус электронного прибора или спроектировать новый. Уже на  данном этапе делаем первичную эргономическую проработку и рациональным образом организуем взаимодействие между  прибором и органами управления и индикации, при этом придерживаемся принципов лаконичности и непротиворечивости элементов интерфейса. Если планируется демонстрация прототипа нашего устройства на выставке или ином важном мероприятии, то по согласованию с заказчиком мы заказываем полиграфию для визуального «фронтенда» разработки. Например это могут быть самоклеющиеся наклейки  для  органов управления или шилды на корпус разработанного устройства. 

 

Разработка прошивки  и прикладного ПО для  нового устройства

Также в том, случае если проект разработанного устройства содержит в себе микроконтроллер, SoC или иной «высокотехнологичный» электронный узел, потребуется также разработка микропрограммного обеспечения, или как чаще говорят на сленге «прошивки» обеспечивающей широкие возможности для раскрытия потенциала применяемой элементной базы. Работаем с широким спектром программных и аппаратных средств. Но чаще при разработке устройств отдаем хорошо зарекомендовавшим себя решениям от  Texas Instruments и STM.

Также для сложных проектов можем предложить написание прикладного ПО для распространенных программных платформ, будь то десктопные приложения, так и веб-приложения работающие на платформе Apache и им подобных. В том числе можем разработать и симпатичный веб-интерфейс для взаимодействия с электронным прибором.

 

 Разработка и сопровождение сложных комплексных проектов

Помимо «пайки транзисторов» мы можем также предложить нашим заказчикам услуги системной интеграции, которые порой весьма тесно переплетаются в том числе и с разработкой электронных устройств. В число этих услуг входят, интеграция сервисов, внедрение промышленной автоматизации на оборудовании сторонних производителей, интеграция SCADA систем. Возможен и экономически  оправдан редизайн уже имеющихся электронных приборов на  более современной элементной базе либо модернизация  таковых.

Также в спектр задач входит сборка и техническое сопровождение серверного и специализированного оборудования, организация каналов связи между различными подразделениями компаний. Осуществляем  инженерный аудит уже имеющейся инженерной инфраструктуры, находим слабые места и предлагаем при необходимости варианты для  лучшей реализации задач. Ведь технологии не стоят на месте, и нам всегда есть что предложить нашим  заказчикам.

 

 Наши услуги по разработке электроники:

  • разработка принципиально новых электронных устройств
  • редизайн электроники на самой современной элементной базе
  • разработка электроники с использованием последних достижений схемотехники
  • разработка систем управления для промышленных применений
  • проектирование нетиповых кастомных решений
  • контрактная разработка на заказ
  • изготовление рабочих прототипов  приборов
  • разработка приборов на заказ
  • изобретение и разработка электронных приборов
  • осуществление R&D задач

 

 

 

 

 

Как разработать электронное устройство?

Вы хотите разработать новое устройство?

Начнем с хорошей новости – это возможно. Вы можете разработать решение независимо от вашего технического уровня, и вам не обязательно быть инженером, чтобы преуспеть (хотя это, безусловно, поможет). Сейчас разработать новое устройство легче, чем когда-либо ранее.

Независимо от того, являетесь ли вы предпринимателем, стартапом, производителем или изобретателем, это руководство поможет вам понять процесс разработки нового изделия. Хотя я не буду лгать, выпуск нового устройства – невероятно долгий и трудный путь. И если вы ищете простой и быстрый способ заработать деньги, я предлагаю вам прекратить чтение прямо сейчас, потому что вывести на рынок новое решение далеко не просто и быстро.

В этом руководстве сначала будет рассказано о стратегиях разработки продукта для разработчиков и предпринимателей, желающих создать новое изделие. Затем мы перейдем к особенностям разработки платы и пластикового корпуса.

Часть 1. Стратегии развития продукта

По сути, для предпринимателей и стартапов существует пять вариантов разработки нового аппаратного решения. Однако во многих случаях лучше будет комбинировать эти стратегии развития.

1. Самостоятельная разработка продукта

Эту стратегию редко можно реализовать полностью. Очень немногие люди обладают всеми навыками, необходимыми для самостоятельной разработки готового к продаже изделия.

Даже если вы инженер, есть ли у вас компетенции в области проектирования электроники, программирования, 3D-моделирования, литья под давлением, производства и маркетинга? Возможно нет. А ведь, кроме этого, потребуется множество других специалистов.

Тем не менее, если у вас есть необходимые навыки, то чем больше вы будете заниматься разработкой своего продукта, тем больше денег вы сэкономите и, возможно, тем лучше будет конечное решение.

Например, я выпустил свое изделие на рынок около 6 лет назад. Продукт имел сложную механическую начинку. Поскольку я по образованию инженер-электронщик, а не инженер-механик, поэтому мне пришлось вначале нанять пару внештатных инженеров-механиков. Тем не менее, я быстро разочаровался в том, как медленно шла разработка. Я думал о своем продукте постоянно, был одержим разработкой и продвижением своего решения. Но нанятые мною инженеры делили свое время со множеством других проектов и не уделяли моему проекту того внимания, которое он, по моему мнению, заслуживал.

Поэтому я решил изучить все, что нужно для механического проектирования. Никто не был мотивирован более, чем я, чтобы мое решение вышло на рынок. В конечном счете, я смог завершить механическое проектирование намного быстрее (и за гораздо меньшие деньги).

Мораль этой истории заключается в том, что вы должны сделать для развития проекта столько, сколько позволяют ваши навыки, но при этом не должны заходить слишком далеко. Если ваши навыки вынудят вас разработать неоптимальный продукт, это будет большой ошибкой.

Кроме того, любые новые навыки, которые вы будете осваивать, потребуют времени, что в конечном итоге увеличит время выхода на рынок. Всегда привлекайте экспертов, чтобы заполнить пробелы в ваших знаниях.

2. Привлечение эксперта-соучредителя

Если вы далеки от электроники, вам будет очень полезно привлечь технически грамотного соучредителя. В вашей команде должен быть хотя бы один человек, который знает процесс разработки продукта достаточно для того, чтобы им управлять.

Если вы планируете в конечном итоге привлечь профессиональных инвесторов, то вам определенно нужна будет команда соучередителей. Профессиональные стартап-инвесторы знают, что команда обычно гораздо более успешна, чем один основатель.

Идеальная команда соучредителей для большинства аппаратных стартапов - это инженер-электронщик, программист и маркетолог. Привлечение соучредителей может показаться идеальным решением ваших проблем, но есть и серьезные недостатки. Во-первых, найти соучредителей сложно и вероятно потребует огромного количества времени. Это ценное время, которое вы могли потратить на разработку вашего продукта.

Вы не должны торопиться с поиском соучредителей, потратьте столько времени, сколько нужно на поиск достойных кандидатов. Мало того, что они должны дополнять ваши навыки, вы также должны успешно работать с ними на протяжении, по крайней мере, несколько лет.

3. Инженеры на аутсорсинге

Одним из лучших способов заполнить пробелы в технических компетенциях вашей команды является привлечение сторонних инженеров. Но помните, что для разработки большинства продуктов потребуется несколько технических специалистов разных специальностей, и вам придется управлять ими. В конечном счете, кому-то придется выполнять обязанности менеджера проекта.

Разработка нового электронного устройства обычно требует команды инженеров
Рис. 1. Разработка нового электронного устройства обычно требует команды инженеров

Если вы ищете электронщика, убедитесь, что у него есть достаточный опыт разработки требуемых вам схемных решений. Сфера электроники огромна, и многим инженерам не хватает практического опыта проектирования в некоторых областях.

Для разработки 3D-дизайна убедитесь, что вы нашли человека, который имеет опыт работы с технологией литья под давлением, в противном случае вы, скорее всего, получите продукт, для которого можно выпустить прототип, но при больших тиражах возникнут проблемы.

4. Заказ разработки в дизайн центре

Самые известные дизайн центры, такие как Frog, IDEO, Fuse Project и т. д., могут создавать фантастические дизайны продуктов, но они безумно дороги. Скорее всего, их услуги не для стартапа, ведь стоимость разработки может достигать $500 000. Даже если вы можете позволить себе нанять дорогую фирму по разработке продукта, не делайте этого, так как вы, вероятно, никогда не сможете вернуть эти деньги.

5. Партнерство с производителем

Одним из способов достижения цели является партнерство с производителем, который уже выпускает решения, похожие на ваш продукт. Крупные производители имеют собственные конструкторские отделы для работы над выпускаемой ими продукцией. Если вы найдете производителя, который уже делает что-то похожее на ваш продукт, он сможет сделать для вас все – разработку, инжиниринг, создание прототипов, изготовление пресс-форм и выпуск опытной партии.

Эта стратегия может снизить ваши первоначальные затраты на разработку.

Звучит здорово и легко, так в чем же подвох? Основной риск, который следует учитывать при использовании этой стратегии, заключается в том, что вы вкладываете все, что связано с вашим продуктом, в одну компанию. Они наверняка захотят эксклюзивное производственное соглашение, по крайней мере до тех пор, пока их затраты не окупятся. Это означает, что вы не сможете выбрать более дешевый вариант производства, когда объем продаж увеличится. Также имейте в виду, что производители могут потребовать от вас передачи части интеллектуальных прав на ваш продукт.

Часть 2. Разработка электроники

Разработка электроники вашего продукта может быть разбита на семь шагов: выработка технико-экономического обоснования, разработка принципиальной схемы, компоновка печатной платы, выработка окончательной спецификации, изготовление прототипа, тестирование и отладка прошивки и, наконец, сертификация.

Шаг 1. Технико-экономическое обоснование

При разработке нового электронного аппаратного продукта вы должны начать с предварительных расчетов производства. Этот этап не следует путать с прототипом Proof-of-Concept (POC). Прототип POC обычно создается с использованием отладочных плат. Иногда он может быть полезен, чтобы доказать, что ваша концепция продукта решает желаемую проблему. Но прототип POC - далеко не серийный дизайн.

Технико-экономическое обоснование базируется на предварительном понимании состава BOM вашего продукта, ориентировочной стоимости, ожидаемой прибыли, технологичности изделия и ряде других факторов. На этом этапе вы должны также оценить затраты на разработку, создание прототипа, программирование, сертификацию и подготовку производства продукта.

На этом шаге вы должны получить ответы на следующие вопросы:

  • Можно ли разработать продукт?
  • Могу ли я позволить себе разработать этот продукт?
  • Сколько времени займет разработка?
  • Можно ли массово производить продукт?
  • Можно ли продать его с прибылью?

Многие предприниматели совершают ошибку, пропуская предварительный этап обоснования, и вместо этого сразу переходят к созданию принципиальной схемы. Таким образом, вы можете в конечном итоге обнаружить, что вы потратили усилия и с трудом заработанные деньги на продукт, который нельзя по доступной цене разработать, изготовить или, что самое важное, продать с прибылью.

Шаг 1a. Блок-схема системы

После получения позитивных ответов на вопросы из предыдущего шага, можно перейти к разработке блок-схемы системного уровня. Эта схема определяет каждый электронный блок и то, как все эти компоненты связаны между собой.

Блок-схема определяет функционал связи на системном уровне

Рис. 2. Блок-схема определяет функционал связи на системном уровне.

Большинству современных изделий требуется микроконтроллер или микропроцессор с различными периферийными компонентами (дисплеями, датчиками, памятью и т. д.), взаимодействующими с микроконтроллером через различные последовательные интерфейсы.

Создав блок-схему, вы можете легко определить тип и количество необходимых последовательных портов. Это важный первый шаг для выбора правильного микроконтроллера. Предварительную оценку возможностей микроконтроллеров и периферии можно провести, используя отладочные платы. Они позволят собрать и проверить концепт продукта без затрат времени на разработку схемы и изготовление платы. (Прим. переводчика: обратите внимание на раздел УНИТЕРА каталога Терраэлектроника. Использование уникальных компонентов из этого раздела позволит повысить конкурентоспособность решения и добавить новые возможности для потребителей)

Шаг 1b. Выбор компонентов

Затем вы должны выбрать компоненты: микросхемы, датчики, дисплеи и разъемы в зависимости от требуемых функций и ожидаемой цены вашего продукта. Это позволит вам получить предварительный состав BOM.

Выбор компонентов является первым важным этапом разработки

Рис. 3. Выбор компонентов является первым важным этапом разработки

В США  наиболее популярными поставщиками электронных компонентов являются каталоги Newark, Digikey, Arrow, Mouser и Future. Вы можете приобрести большинство электронных компонентов как в единичном количестве для создания прототипа и первоначального тестирования, так и в партии для мелкосерийного производства. (Прим. переводчика: В России такой широкий выбор компонентов с хорошими возможностями для поиска доступен в каталоге Терраэлектроники)

Конечно, при выходе на большие объемы, вам нужен будет другой поставщик или производитель компонентов.

Шаг 1c. Оценка себестоимости изделия

Теперь вы должны оценить стоимость производства вашего продукта. Вам необходимо знать себестоимость единицы продукции, чтобы определить оптимальную цену продажи, стоимость склада и, самое главное, ожидаемую прибыль.

Очень важно оценить стоимость производства как можно раньше.

Рис. 4. Очень важно оценить стоимость производства как можно раньше

Состав компонентов конечно же сильно влияет на стоимость решения. Но в большинстве случаев нужно учитывать изготовление и сборку печатной платы, сборку конечного изделия, тестирование, розничную упаковку, нормы брака и возврата, логистику, пошлины и хранение. (Прим. переводчика: для расчета стоимости BOM изделия в зависимости от партии используйте сервис загрузки спецификации.)

Шаг 2. Разработка принципиальной схемы

Теперь пришло время разработать принципиальную электрическую схему на основе блок-схемы, созданной на первом шаге.

Пример принципиальной схемы.

Рис. 5. Пример принципиальной схемы

Принципиальная схема показывает, как каждый компонент, - от микросхем до резисторов, - соединяется друг с другом. В большинстве случаев вам понадобится отдельная схема для каждого функционального блока. А затем эти блоки будут соединены вместе для формирования полной принципиальной схемы.

Избежать ошибок при проектировании схемы поможет специальное программное обеспечение. Я рекомендую использовать мощный, доступный и простой в использовании пакет под названием  DipTrace. Кроме того, большую помощь в разработке схем, оказывают типовые решения, подготовленные производителями. Вам останется только перенести в свой проект часть готовой принципиальной схемы и выбрать компоненты по рекомендации производителя.

Шаг 3. Проектирование печатной платы (PCB)

После того как схема разработана, вам потребуется спроектировать печатную плату (PCB). Разработка блок-схемы и принципиальной схемы носила в основном концептуальный характер. Дизайн печатной платы – это выход в реальный мир.

 Принципиальная схема должна быть преобразована в печатную плату

Рис. 6. Принципиальная схема должна быть преобразована в печатную плату

Обычно печатная плата разводится в том же программном обеспечении, что и схема. Программное обеспечение имеет различные встроенные средства проверки, чтобы гарантировать, что плата соответствует заданным правилам проектирования и схеме.

Как правило, чем меньше требуемый размер решения и чем плотнее упакованы компоненты, тем больше времени потребуется для разработки платы. Если компоненты  изделия коммутируют большие токи или используют беспроводную связь, то расположение компонентов и дорожек на плате становится еще более критично и потребует больше времени на компоновку.  

Пример компоновки печатной платы (PCB)

Рис. 7. Пример компоновки печатной платы (PCB)

Для большинства печатных плат наиболее сложными элементами являются маршрутизация питания, высокоскоростных сигналы и размещение компонентов беспроводной связи. На этом этапе помогут сократить затраты времени на разработку референс дизайны производителей, которые содержат готовые решения по размещению компонентов и проводников на плате.

Шаг 4. Формирование окончательной спецификации (BOM)

Вы уже готовили предварительную спецификацию при проведении технико-экономического обоснования, теперь пришло время для создания полной спецификации. Основное различие между ними заключается в многочисленных недорогих пассивных компонентах, таких как резисторы и конденсаторы. Эти компоненты обычно стоят всего один или два цента, поэтому я не перечисляю их отдельно в предварительной спецификации.

Но для фактического изготовления печатной платы вам нужна полная спецификация со всеми перечисленными компонентами. Эта спецификация обычно создается автоматически программным обеспечением. В спецификации будут указаны номера деталей, количества и спецификации всех компонентов.

Шаг 5. Заказ прототипа печатной платы

Создание прототипа состоит из двух этапов. Сначала производятся печатные платы (Gerber файлы для них можно вывести из САПР, в котором проектировалась плата).

Пример полностью собранной печатной платы (PCB)

Рис. 8. Пример полностью собранной печатной платы (PCB)

На втором этапе происходит монтаж электронных компонентов (ручной, автоматический или полуавтоматический в зависимости от серии и типа компонентов).

Дешевле всего изготовление прототипа решения обойдется при размещении заказа в Китае. Сократить сроки изготовления можно, разместив заказ у локальных производителей. Из китайских производителей можно рекомендовать компании Seeed Studio, Gold Phoenix PCB и Bittele Electronics, из американских Sunstone Circuits, Screaming Circuits и San Francisco Circuits. (Примечание переводчика: сервис изготовления прототипа доступен в России в компании Терраэлектроника. Перейдите на страницу сервиса, загрузите файлы и получите готовую плату через 10 дней.)

Шаг 6. Программирование и отладка

Очень редко удается добиться идеальной работы прототипа изделия с первого раза. Обычно требуется несколько итераций, прежде чем разработку можно будет считать законченной.

В большинстве проектов требуется несколько итераций, прежде чем устройство будет готово к выходу на рынок

Рис. 9. В большинстве проектов требуется несколько итераций, прежде чем устройство будет готово к выходу на рынок

Затраты времени и ресурсов на этом этапе сложно прогнозировать. Потребуется время, чтобы выяснить источник любой ошибки и найти оптимальный способ ее устранения.

Оценка и тестирование обычно выполняются параллельно с программированием микроконтроллера. Но прежде чем начнется этап разработки прошивки, нужно убедиться, что у платы нет критических проблем.

Большинство разработок современных устройств требуют программирования

Рис. 10. Большинство разработок современных устройств требуют программирования

Почти все современные электронные устройства включают в себя микроконтроллер, который должен быть запрограммирован для достижения требуемой функциональности. (Примечание переводчика:  для сокращения сроков разработки можно использовать эмуляторы и отладчики, широкий выбор которых доступен в каталоге Средств разработки)

Шаг 7. Сертификация

Большая часть продаваемой электроники должна иметь те или иные сертификаты. Набор сертификатов зависит от страны, в которой предполагаются продажи, поэтому не буду останавливаться на этом подробно.

Часть 3. Разработка корпуса

Скорее всего ваше изделие будет продаваться в корпусе, который механически объединит платы, аккумулятор, индикаторы и другие компоненты.

Если внешний вид и эргономика имеют решающее значение для вашего продукта, то вам нужен промышленный дизайнер. Если внешний вид не особенно критичен, можно самостоятельно разработать 3D модель. (Примечание переводчика: На первом этапе и при небольших партиях вы можете использовать готовые пластиковые корпуса, более 2000 которых представлено в разделе "Корпуса для электронной аппаратуры" каталога Терраэлектроники).

Шаг 1. Создание 3D-модели

Первым шагом в разработке внешнего вида вашего продукта является создание его 3D модели. Для этого можно использовать как известные пакеты программного обеспечения - Solidworks  и PTC Creo  (ранее назывался Pro/ Engineer), так и бесплатные облачные сервисы типа Fusion 360. После разработки 3D-модели, вы сможете превратить ее в физический прототип. Трехмерную модель также можно использовать в маркетинговых целях, особенно до того, как будут доступны изготовленные корпуса.

Самый большой риск, когда речь заходит о разработке 3D-модели корпуса, заключается в том, что вы в конечном итоге получите дизайн, который можно распечатать на 3D принтере, но нельзя пустить в серию. Разработка детали для производства с использованием литья под давлением может быть довольно сложной, и нужно соблюдать множество правил. Поэтому обязательно нанимайте только тех, кто полностью понимает все сложности и требования, предъявляемые к конструкциям, изготавливаемым методом литья под давлением.

Шаг 2. Заказ прототипа корпуса

Есть два основных метода получения прототипа корпуса: можно использовать 3D-печать или обработать блок материала на станке с ЧПУ. Сейчас на рынке есть множество компаний, предоставляющих услугу изготовления прототипа корпуса. Они могут предложить на выбор различные материалы и технологии изготовления, в том числе литье под давлением для небольших тиражей.

Вы также можете купить недорогой 3D-принтер (скорее всего, вам потребуется несколько итераций для получения нужного корпуса), что позволит быстро создать столько прототипов, сколько нужно.

Шаг 3. Переход к литью под давлением

На 3D принтере можно изготовить прототип корпуса, но для массового производства корпуса изготавливаются с помощью литья под давлением. Подготовка производства пластиковых деталей для этой технологии чрезвычайно затратный процесс. Основной вклад в эту стоимость вносит изготовление пресс-формы. Она имеет полость в форме желаемого изделия, в которую впрыскивается расплавленный пластик под давлением. От прочности формы зависит количество корпусов, которые можно в ней изготовить. Недорогие формы из алюминия позволяют сделать тысячи корпусов, для формы из качественной стали это количество на несколько порядков выше.

Заключение (от переводчика)

Статья дает общее представление о процессе разработки нового электронного изделия, независимо от вашего технического уровня. На большинстве этапов разработки вы можете использовать специализированные сервисы портала  https://www.terraelectronica.ru/, которые позволят существенно сократить время разработки и уменьшить её стоимость.

Об авторе: Джон Тил (John Teel), инженер-электронщик, предприниматель, блогер и основатель сервиса Predictable Designs. Будучи ведущим инженером-разработчиком в Texas Instruments (TI), разработал десятки успешных компонентов, которые можно найти во всех популярных электронных устройствах, в том числе Apple и Intel.  Удостоен звания ARM Innovator. Помогает создавать новые решения разработчикам со всего мира.

Источник: https://predictabledesigns.com  

Разработка электронных устройств, изготовление электроники на заказ в Москве

Политика конфиденциальности сайта SolderPoint.ru

Мы признаем важность конфиденциальности информации. В этом документе описывается, какую личную информацию мы получаем и собираем, когда Вы пользуетесь сайтом SolderPoint.ru. Мы надеемся, что эти сведения помогут Вам принимать осознанные решения в отношении предоставляемой нам личной информации.

Политика конфиденциальности объясняет:

  • • какие данные мы собираем и зачем;
  • • как мы используем собранные данные;
  • • какие существуют варианты доступа к данным и их обновления.

Общедоступная информация

Если Вы просто просматриваете сайт, информация о Вас не собирается и не публикуется на сайте.

Какую информацию мы собираем?

Мы собираем информацию об имени, телефоне и адресе электронной почте только тех посетителей нашего сайта, которые заполнили любую из форм на нашем сайте.

Как мы используем собранные данные

Ваше добровольное согласие оставить имя, телефон и адрес электронной почты подтверждается путем ввода вашего имени, телефона и/или адреса электронной почты в соответствующую форму. Информация, собранная после отправки формы на сайте (а именно: имя, телефон и e-mail адрес) нигде не публикуется и не доступна другим посетителям сайта. Имя используется для личного обращения к Вам, а телефон и адрес электронной почты — для уточнения вопросов. При необходимости использовать ваши данные для целей, не упомянутых в настоящей политике конфиденциальности, мы всегда запрашиваем предварительное согласие на это.

Условия обработки и её передачи третьим лицам

Ваши Имя, телефон и адрес электронной почты никогда, ни при каких условиях не будут переданы третьим лицам, за исключением случаев, связанных с исполнением действующего законодательства.

Протоколирование

При каждом посещении сайта наши серверы автоматически записывают информацию, которую Ваш браузер передает при посещении веб-страниц. Как правило эта информация включает запрашиваемую веб-страницу, IP-адрес компьютера, тип браузера, языковые настройки браузера, дату и время запроса, а также один или несколько файлов cookie, которые позволяют точно идентифицировать Ваш браузер.

Куки (Cookie)

На сайте используются куки (Cookies), происходит сбор данных о посетителях с помощью сервисов Яндекс Метрика, Google Analytics. Эти данные служат для сбора информации о действиях посетителей на сайте, для улучшения качества его содержания и возможностей. В любое время Вы можете изменить параметры в настройках Вашего браузера таким образом, чтобы браузер перестал сохранять все файлы cookie, а, так же оповещал их об отправке. При этом следует учесть, что в этом случае некоторые сервисы и функции могут перестать работать.

Изменение Политики конфиденциальности

На этой странице Вы сможете узнать о любых изменениях данной политики конфиденциальности. В особых случаях, Вам будет выслана информация на Ваш адрес электронной почты.

как разработать корпус устройства / Блог компании Promwad / Хабр

Разработка корпуса — один из основных этапов создания продукта для рынка электроники. В руках промышленных дизайнеров сосредоточена большая власть и ответственность: именно они определяют внешний вид устройства, стремятся сделать его привлекательным, стильным и удобным.
 
Каждый день мы пользуемся результатами работы промдизайнеров: смартфонами, ноутбуками, ТВ-приставками, клавиатурами, мышками и другими устройствами. Посмотрим на процесс создания всех этих вещей изнутри и ответим на три самых распространенных вопроса, которые возникают в процессе реализации проектов по разработке корпуса для электроники:

  1. Промдизайн: что вообще скрывается под этим словом?
  2. Разработка дизайна и конструкции корпуса: из чего состоит проект?
  3. Работа с промдизайнерами: как организовать сотрудничество и оценить результаты?


1. Промдизайнеры и графические дизайнеры. Отличия

Важно понимать существенную разницу в работе графического и промышленного дизайнеров: первый — творит, предлагает смелые идеи и работает в двухмерном пространстве, второй — анализирует характеристики устройства, требования заказчика и воплощает их в реальном устройстве, создавая свои работы в трехмерном пространстве. 

Промдизайнер обладает знаниями о технологиях, материалах, конструкции, эргономике, поэтому он рисует не просто красивую картинку, а воплощает свои идеи с учетом всех дополнительных требований. Ведь без учета технологий производства и параметров себестоимости даже самый лучший эскиз корпуса так и останется на бумаге. 
 

2. Дизайн и конструкция корпуса: этапы разработки

Разработка корпуса для электронного устройства — это не только дизайн (эскизы, 3D-модели), но также разработка конструкции и документации для серийного производства. 
 
Как правило, проект по разработке дизайна включает следующие этапы: 
  1. Генерация идей и концептуальная проработка
  2. Разработка оригинального дизайна и конструкции 
  3. Выбор материалов для корпуса
  4. Создание прототипов и опытных образцов корпуса
  5. Постановка на производство

Начиная с эскизов и предпроектных исследований важно учитывать технологические и ценовые особенности будущего устройства, поэтому дизайнеры должны работать вместе с технологами и конструкторами, которые реализуют требования производства и оценивают себестоимость. 
 
Самая сложная и длительная часть работы — это предварительный анализ и разработка эскизного предложения (концепции). На этих этапах команда разработчиков решает следующие задачи:
  • Исследование. Промдизайнер собирает информацию и погружается в тему: анализирует лучший опыт отечественных и зарубежных компаний, которые проектировали аналогичные изделия; изучает конструкционные и отделочные материалы, оценивает рациональность их применения; определяет требования к будущему изделию (эргономические, функциональные, экономические).
  • Техническое задание. Далее по результатам исследований можно готовить ТЗ, в котором будут указаны эксплуатационные, технические и эстетические требования к изделию. Для создания конкурентоспособного продукта они должны быть на уровне или выше рыночных аналогов. Как правило, ТЗ составляется совместно с заказчиком, с учетом его пожеланий.
  • Генерация идеи. На этом этапе дизайнер ведет эскизный поиск: делает зарисовки на бумаге или графическом планшете. Источником его вдохновения является не только материал исследований и ТЗ, но также архитектура, графика, произведения искусства, природный мир. Какой-то элемент из этого списка может стать отправной точкой для последующего формообразования. В результате заказчик получает несколько концепций будущего дизайна.
  • Трехмерное моделирование и визуализация. Лучшие эскизные предложения промдизайнер создает в виде трехмерной модели будущего объекта, включая визуализацию и наложение текстур. Он также готовит итоговые файлы для согласования проекта с заказчиком: 3D-модели и фотореалистичные 2D-изображения. 
  • Разработка конструкции. На основе выбранного дизайна создается конструкция корпуса. Она учитывает возможностей производства, сборки и характеристики материалов. Этот этап выполняется в современных системах автоматизации проектных работ (САПР), таких как CREO (Pro/Engineer). 

 
3. Работа с промдизайнерами: ведение и сдача/приемка проекта

Дизайн-проектирование может начаться с разных этапов. В некоторых проектах заказчик знает только о технической начинке будущего устройства, тогда дизайн корпуса создается с нуля. Бывает, что заказчик предлагает дизайнерам готовую концепцию, которую нужно проанализировать и доработать.
 
В процессе работы с промдизайнерами полезно придерживаться следующих правил: 
  1. Делим проект на четкие этапы, с конкретными целями и задачами. Последовательно обсуждаем все предварительные результаты.
  2. Договариваемся о личных встречах или видеоконференциях, общение только через электронную почту или скайп менее продуктивно.
  3. Ставим цели: у всех участников проекта должно быть четкое понимание будущего устройства (целевая аудитория, функциональность, ценовая категория, себестоимость). Без этого дизайн разработать невозможно.
  4. Выбор дизайна лучше доверить мнению нескольких компетентных специалистов, для более объективной оценки. Мнение одного человека не всегда объективно. 

При оценке результатов работы дизайнера стоит обратить внимание на следующие характеристики:
  • Внешний вид корпуса. Формы, пропорции линий, цветовое решение — всё это должно соответствовать запросам потребителей.
  • Фирменный стиль. Дизайн должен соответствовать общей философии и политике компании.
  • Материалы и технологии производства. Выбранные материалы корпуса должны соответствовать требованиям к устройству, учитывать заданную себестоимость и возможности производства.
  • Практичность. Использование продукта должно быть безопасным, простым и интуитивно понятным.
  • Удобство сборки и обслуживания. Собираемость изделия должна быть проверена на прототипах, важно оценить возможности ремонта и технического обслуживания устройства.

Мы надеемся, что эти советы помогут вам запустить свой проект и получить ожидаемый результат. Более подробно эта тема раскрыта на нашем сайте: разработка промдизайна в Promwad.
Как изготовить рабочий прототип электронного устройства

Мы продолжаем публиковать статьи о разработке и производстве сложной современной электроники. В этот раз расскажем об изготовлении прототипов и опытных образцов. Любой проект включает в себя эту стадию, от ее результатов зависит дальнейшая судьба устройства — выход на массовое производство или отправка на доработку.
 
Рабочий образец воплощает в себе результаты работы инженеров, программистов, промдизайнеров и технологов. Его щупают, рассматривают и оценивают, сравнивая ожидаемое с действительным.
 
Зачем вообще нужны эти прототипы? Сколько штук их нужно изготовить в рамках проекта и сколько это стоит? Какие документы нужны для производства опытных образцов? Ответы на эти вопросы вы найдете под катом.
 

1. Опытные образцы: что это и зачем вообще они нужны?

Опытный образец (прототип) — это полнофункциональная модель устройства, изготовленная в натуральную величину и максимально приближенная по характеристикам к массовому изделию. Главный вопрос, на который позволяет ответить образец: получилось ли технически реализовать вашу идею в реальном устройстве.

Опытный образец создается для тестирования программного и аппаратного обеспечения, проверки на собираемость, окончательного выбора материалов и комплектующих, а также для оценки параметров, которые невозможно или сложно оценить «на бумаге» (тактильные ощущения, удобство использования, вес, маркость корпуса и т.п.).

Также образцы используются для прохождения предсертификационных испытаний, функционального тестирования, анализа электромагнитной совместимости, испытаний на прочность и климатику. Их можно демонстрировать потенциальным инвесторам или давать на оценку пользователям.

2. Из чего состоит опытный образец устройства? 

Стоит разграничивать эти два понятия:

Образец (прототип) устройства = электронные компоненты + печатная плата +монтаж + установка ПО + корпус

Прототип продукта = прототип устройства + кабели / источники питания +упаковка + документация + аксессуары

При выпуске нового продукта, как правило, изготавливают от 4 до 10 различных видов прототипов: начиная с грубых макетов, сделанных вручную, заканчивая детально проработанными полнофункциональными устройствами со всеми необходимыми аксессуарами. В рамках этой статьи мы будем говорить о рабочих образцах (прототипах) электронных устройств.

3. Как оценить риски и спланировать бюджет на производство образцов?

Важно учитывать возможные риски и рассчитывать как минимум на две итерации, ведь вы работаете с новым устройством, которое ранее не производилось. Другая компоновка, элементная база, корпус — все это требует новых решений при проектировании.

При работе с первой версией прототипа вы можете столкнуться с проблемами. Например, вам не понравятся характеристики устройства, поэтому вы решите их доработать; или вы используете новый процессор, с которым раньше никто не работал, а при тестировании в нем будут выявлены ошибки. Все возможные риски и форс-мажорные ситуации невозможно предусмотреть даже при самом тщательном планировании.

Любые доработки устройства и корректировки в конструкторской документации (КД) потребуют новых опытных образцов, чтобы убедиться в состоятельности идеи, отладить технологию сборки и т.д. Если не отработать все эти моменты на стадии образца, тогда с аналогичными проблемами можно будет столкнуться на производстве установочной партии, а это задержки в сроках проекта и значительный рост незапланированных расходов.

Изготовление прототипов — это более трудоемкий процесс по сравнению с серийным производством. Поэтому стоимость опытного образца может превысить затраты, рассчитанные для устройства в серии, в десять и более раз.

4. Сколько опытных образцов нужно изготовить в рамках проекта?

Обычно требуется не более 10 штук. Если устройство нужно для работы программистов, будет достаточно 5–7 образцов. Если для нагрузочных испытаний — может понадобиться больше 10 «подопытных» устройств.

Минимальное количество — 3 образца, а лучше 5. Эти цифры определяются технологией изготовления опытных образцов, в них много ручной работы, велика вероятность брака. Например, вам изготовили пять устройств, три из них заработали, два — нет. Соответственно, причиной может быть брак при производстве, а не ошибка разработчиков, поскольку изготовление небольшого количества новых электронных устройств требует отладки технологических процессов. 

Три/пять образцов — это также оптимальное количество устройств для тестирования. Они могут проявлять себя по-разному: у первого — перебои с включением, во втором USB-интерфейс не работает, в третьем проблемы не обнаружены. Это говорит о проблемах в монтаже (пайке). Несколько образцов позволяют собрать больше статистических данных о недостатках (это может быть как брак производства, так и ошибки разработчиков).

Еще один фактор, который влияет на количество, — использование образов в работе различных специалистов. Программист отлаживает на них ПО, инженер проверяет и настраивает характеристики, тестировщик оценивает работоспособность и т.д. В процессе интенсивного использования возрастает риск поломки устройства: его могут уронить, сломать при сборке, неправильно подключить питание и т.п. Чем больше будет образцов, тем меньше вы будете подвержены рискам и сможете получить нужный результат в запланированные сроки.

Также важно учитывать количество специалистов, которые будут работать с устройствами параллельно. Плюс предусмотреть один образец для заказчика, который может забрать его для демонстрации инвесторам.

И последний фактор — при мультиплексировании печатных плат, когда монтаж компонентов проводится сразу для нескольких плат в одной итерации, стоимость изготовления одной или пяти плат может отличаться незначительно.
 

5. Какие документы нужны для изготовления прототипов?

Ниже представлен список документов, которые вам понадобятся для заказа производства прототипов:
  • Для производства печатных плат: файлы проекта в любом формате (желательно Gerber RS-274-X) и сопроводительный документ с указанием сроков и количества.
  • Файлы для закупки компонентов: ВОМ (ведомость материалов) с указанием номинала, типа корпуса, наименования (Part number) и производителя, также это может быть ПЭ (перечень элементов) или спецификация.
  • Для прототипа корпуса: сборочный чертеж либо 3D-модель корпуса в виде файла в формате STEP.
  • Для монтажа: сборочный чертеж, PnP-файл (pick and place), предназначенный для оборудования автоматического монтажа компонентов на плату, с указанием номинала, корпуса, позиционного обозначения и координат центра компонентов.

Естественно, чем более подробную документацию вы предоставите производителю, тем лучше. Главное, чтобы вся информация была систематизирована и подкреплена сопроводительными письмами, они позволят вам выстроить прозрачный процесс взаимодействия с подрядчиком, отслеживать сроки и получить ожидаемый результат.

Надеемся, эти советы помогут вам запустить свой проект и получить качественные опытные образцы электронных устройств с первого раза!

Как создать новый продукт для рынка электроники. Часть 1 / Блог компании Promwad / Хабр

Статьи о разработке продуктов в сфере электроники — это большая редкость на Хабре. Я говорю не о любительских проектах или прототипах, а об успешных коммерческих устройствах для массового рынка.

Ведь презентации новых гаджетов Apple, Samsung и других брендов — это только видимая часть айсберга, под которой скрывается человеко-десятилетия труда людей самых разных специализаций: инженеры, программисты, дизайнеры, логисты, руководители различных уровней, продавцы и так далее. Пока ты не погружаешься в эту внутреннюю кухню, может показаться, что процесс довольно простой и понятный: была бы идея, хорошая команда и достаточное финансирование. Однако не все так просто.

Хочу поделиться своим опытом и видением, которое было сформировано за время моего трудового пути от инженера до руководителя, в компаниях как продуктовых, так и сервисных.

Многие читатели Хабра знакомы с внутренней кухней разработки ПО, а ведь железо — это совсем другая история. Готовы? Тогда поехали.

Для начала расскажу, как идет процесс разработки электроники, и сравню его с разработкой ПО. Упрощенно этапы создания нового устройства выглядят так:


Фаза №1. Анализ

У всех эта фаза проходит и называется по-разному: «Расчеты», «Проектирование», «Сбор требований». Одни компании сразу же стартуют с тех. задания, написанного инженером «в теме», другие уделяют чертовски много времени планированию и проработке. Почему же это может быть важно? Причины просты:
  1. Планирование бюджета. Как правило, процесс разработки продукта довольно длинный и будет неприятно, если после 8—9 месяцев инвестирования у вас внезапно закончатся деньги. Матерые компании и продакт-менеджеры имеют собственные технологии планирования для новых продуктов, которые банки даже принимают в качестве гарантий по кредитам.
  2. Оптимизация себестоимости. Если вы производите 50 тыс. устройств в год, будет полезно экономить каждый доллар в себестоимости устройства.
  3. Управление. В разработку любого продукта, даже довольно простого, завязаны тысячи людей (прямо или косвенно: поставщики компонентов, инженеры, маркетологи, рабочие завода-изготовителя и т.д.). Задачи нужно будет делегировать правильным специалистам в правильное время.
  4. Цена ошибки, она очень высока, и чем раньше мы ее выявляем, тем лучше.

Главная задача фазы анализа — определить четкую концепцию продукта, над которым предстоит работа на последующих этапах, и синхронизировать ее с остальными участниками по мере необходимости. Следует учитывать вопросы конечных клиентов, себестоимость, требования производственных площадок, планы проекта, контрактные обязательства, бюджеты, финансирование, исполнителей, разрешающие и сертифицирующие документы, выбор материалов и компонентов.

Если говорить о планировании нового продукта, то это своего рода искусство, которым занимаются продакт-менеджеры. (Я хочу посвятить отдельный пост продакт-менеджменту в электронике).

Финальный этап фазы анализа — подготовка технического задания, в нем мы определяем функциональные и нефункциональные требования к продукту, прорабатываем технический дизайн и создаем скетчи устройства:


Пример: эскизы новых электронных устройств, созданные командой промдизайнеров компании Promwad

В электронике мы всегда говорим об ограниченности ресурса. Разработчики ПО вне темы embedded уже давно забыли про дефицит, например, оперативной памяти. А тем временем подобные ограничения делают работу инженера крайне увлекательной. Для инженеров-электронщиков технические параметры устройства — это рамки творчества.

Я уже говорил про цену ошибки, внесение изменений в электронике — это долго и дорого. Для ПО можно выпустить обновления, а что можно выпустить для реального предмета? Только другой реальный предмет, в котором недостатки устранены.

Некоторые продукты в сфере электроники «не взлетали» именно по причине нерабочего софта.

Даже самое тщательное планирование не защитит от ошибок на 100%. Вы наверняка читали подобные заголовки новостей:

  • Apple отзывает iPod nano: в плеерах найден дефект аккумулятора
  • Nokia отзывает 14 миллионов потенциально бракованных зарядных устройств
  • Intel отзывает партию чипсетов для процессоров из-за обнаруженного дефекта
  • Garmin отзывает более миллиона GPS-навигаторов из-за перегрева аккумуляторов
  • Lenovo отзывает свои компьютеры из-за риска внезапного возгорания

Итак, что мы получаем в итоге фазы проектирования? Набор документации, контрактных обязательств и команду, которая понимает продукт и заряжена на успех.
Фаза №2. Разработка

Как правило, электронное изделие состоит из следующих компонентов, которыми занимается инженерный отдел:
  1. Железо
  2. Корпус
  3. Софт
  4. Технологии производства

А вот эти компоненты остаются за границами инженерного отдела (мы к ним вернемся позже):
  • Упаковка
  • Брэнд
  • Логистика
  • Производство

  • Каналы продаж
  • Сервисное обслуживание
  • Инфраструктура
  • Интеллектуальная собственность (патенты и т.д.)


Железо. Благодаря современным САПРам разработка аппаратного обеспечения — это достаточно стандартизованный процесс, который при хорошо сформированных вводных не длится долго (от 2 недель до пары месяцев максимум). Самая сложная штука — это конструкция. Дело в том, что физическое расположение одних элементов относительно других играет большую роль и оказывает непосредственное влияние на работоспособность современного устройства.

Промышленный дизайн. Внешниий вид корпуса плотно привязан к технологии производства. Технология — это материалы, а значит — стоимость. Дизайнер может нарисовать абсолютно волшебную штуку, но для ее воплощения в жизнь понадобится труд конструктора и технолога. Технологические лидеры ставят уникальный дизайн во главу угла, и потому непрерывно создают новые технологии производства.

Программное обеспечение в электронике работает в условиях ограниченных ресурсов. Подход к его разработке кардинально отличается от подходов, принятых в индустрии разработки ПО для веба, десктопов и т.п. Используются другие инструменты и другая среда разработки: версии ОС для встраиваемых систем Windows CE, Linux Embedded и т.п.

Программисты-электронщики сильно завязаны на железе. Если разработчик десктопных приложений не задумывается о корректности работы своей аппаратной платформы, то инженер-программист сталкивается с этим постоянно, особенно при работе с новыми компонентами. У меня были проекты, в которых баги в программе возникали из-за ошибок в работе процессора либо от плохого монтажа. К слову последнее — это действительно серьезная проблема для дизайн-центров.

Еще пример: программист и дизайнер могут создать интерфейс пользователя, который будет отлично работать на тестовой платформе, но вызовет перегрузку оперативной памяти на реальном устройстве. Причем такие ошибки не всегда можно заметить сразу. Сутки устройство работает корректно, а потом перезагружается.

Все эти особенности существенно усложняют жизнь программистов, которые работают со встраиваемым ПО, хотя многие специалисты выбирают электронику как раз ради таких увлекательных задач.

Как правило, промежуточным результатом фазы разработки являются опытные образцы устройства. Процесс их сборки — это вообще отдельная история. Со всего мира в одну точку на карте съезжается сотня компонентов, каждый упакован в отдельную посылку. На специализированном предприятии по специальным технологиям делаются рабочие образцы, они могут выглядеть так:


Пример: образец бортового автомобильного самописца, разработанного в компании Promwad. Корпус выращен в 3D-принтере по технологии лазерной стереолитографии. За счет шлифовки и покраски внешний вид устройства был максимально приближен к заводской версии.

Ваше положение на карте мира практически не имеет значения при разработке софта. А вот при разработке железа сроки производства образца могут различаться в десятки раз в зависимости от положения разработчика и изготовителя. Компании в Китае собирают образец за 2 недели, в России этот срок может доходить до пары месяцев.

После сборки образцы уходят на тестирование. По его результатам мы можем повторить весь процесс с самого начала, чтобы исправить найденные косяки либо понять, что в таком исполнении продукт никому не нужен. Такой вот суровый scrum c циклом в год.

Конечно, мы рассчитываем на удачное завершение тестирования, т.к. хотим перейти к самой увлекательной части проекта — постановке электроники на массовое производство…

UP. Продолжение статьи читайте тут: часть 2.

Electronics Project Design Схемы и принципиальные схемы

Электроника Проект Дизайн Ссылки и советы

Хорошие ссылки и советы по дизайну проектов в области электроники могут ускорить ваши практические знания в области электроники.

Получение качественной и своевременной информации об электронном проекте, который вы начинаете, иногда может занимать много времени и разочаровывать. Следовательно, целью этого сайта является преодоление этого разрыва. Этот сайт предназначен для всех любителей электроники, будь вы студент, преподаватель, любитель или даже инженер-электронщик.

Конечный результат проекта электроники определяется несколькими факторами. Обычно он начинается с сильного энтузиазма в выбранном проекте, переходя к схематическому или схемному дизайну, дизайну печатной платы , программированию, если задействован микроконтроллер, и созданию прототипов.


Для многих процесс проектирования заканчивается здесь, когда вы достигли своей цели создания полезного устройства или инструмента, который поможет вам в вашей повседневной жизни или достижения цели курсовой работы, установленной колледжем, в котором вы в настоящее время обучаетесь.

Однако, если вы хотите пойти дальше в маркетинге созданного продукта, необходимо приложить немало усилий для обеспечения надежности продукта. Надлежащая практика проектирования, выбор компонентов, проверка надежности и соответствие стандартам, установленным регулирующими органами, - вот некоторые из шагов, которые вам нужно будет предпринять, прежде чем вы сможете представить свой продукт широкой публике.

На этом сайте представлены схемы и списки деталей различных проектов, которые вы можете попробовать самостоятельно. В него также включены статьи о важности проверки надежности, электромагнитной совместимости (ЭМС), влияния режима отказа и анализа (FMEA) и основных электронных компонентов.Необходимые инструменты тестирования и измерения также обсуждаются перед тем, как вы приступите к созданию собственного электронного проекта.

Этот сайт по разработке проектов электроники будет время от времени обновляться новыми проектами и советами, поэтому не забывайте регулярно проверять здесь.

Если вы нашли этот сайт полезным и хотели бы поделиться идеями для включения в этот сайт, вы можете написать автору по электронной почте. Ваш комментарий по содержанию этого сайта приветствуется.

Проектирование электроники
,
Электронный дизайн - Сервис электронного дизайна.

В дополнение к Условиям использования, Условиям продажи ST и Политике конфиденциальности, содержащимся на этом веб-сайте, следующие условия применяются ко всем партнерским программам STMicroelectronics.

Хотя STMicroelectronics пытается предоставить точную информацию на веб-сайте, STMicroelectronics не несет ответственности за точность информации. Вся информация, предоставленная STMicroelectronics на этом веб-сайте, предоставляется «КАК ЕСТЬ», со всеми ошибками и без каких-либо гарантий, явных, подразумеваемых или установленных законом.STMicroelectronics может изменить или прекратить свои партнерские программы, свои продукты или услуги в любое время и без предварительного уведомления. Любое упоминание продуктов или услуг, не относящихся к STMicroelectronics, носит исключительно информационный характер и не является одобрением STMicroelectronics. Использование слова или термина «партнер или партнеры» на этом веб-сайте не указывает и не подразумевает существование каких-либо партнерских или агентских отношений или каких-либо юридических или фидуциарных отношений любого рода между STMicroelectronics и любой другой компанией или то, что такая компания является филиал STMicroelectronics в любом случае.Партнеры в партнерских программах STMicroelectronics предоставляют отдельные лицензии на приобретение или использование своих продуктов и / или услуг и связанных технологий с устройствами STMicroelectronics. Свяжитесь с соответствующим партнером напрямую, чтобы узнать условия лицензирования, цену, поддержать любую другую информацию о продукте и / или услугах такого партнера. Сроки и условия для таких продуктов и / или услуг могут варьироваться от партнера к партнеру и лицензируются напрямую и отдельно от такого партнера. STMicroelectronics не дает никаких заверений или гарантий относительно пригодности продуктов и услуг, предлагаемых или предоставляемых партнерами, и STMicroelectronics настоящим отказывается от всех гарантий и условий, явных, подразумеваемых или установленных законом в отношении любых продуктов или услуг, предоставляемых партнерами, включая, но не ограничено любыми гарантиями и условиями товарной пригодности, пригодности для определенной цели, правового титула, правонарушений или вытекающих из делового поведения, использования или торговой практики.Ни при каких обстоятельствах STMicroelectronics не несет ответственности за любые прямые, косвенные, случайные, особые, примерные, косвенные или штрафные убытки или любые убытки, включая, помимо прочего, потерю в использовании, прибыли или доходе, как бы то ни было, и по любой теории ответственности, будь то в контракте, строгая ответственность или правонарушения (включая небрежность или иное), возникающие каким-либо образом из-за вашего участия в партнерской программе или вашей зависимости от нее, вашего использования или невозможности использования или покупки продуктов и / или услуг у партнеры или производительность таких продуктов и услуг, ваши отношения с партнером, ваше использование или неспособность использовать или полагаться на портал STMicroelectronics или любую информацию, предоставленную STMicroelectronics, даже если им сообщают о возможности такого повреждения.Ссылки на сторонние веб-сайты, предоставляемые STMicroelectronics, не находятся под контролем STMicroelectronics, и STMicroelectronics не несет ответственности за любое содержимое, материалы, мнения, советы или заявления или за точность или надежность любого такого содержимого и материалов, сделанных на любом из них. связанный сайт или любая ссылка, содержащаяся на связанном сайте, или любые изменения или обновления таких сайтов. STMicroelectronics не несет ответственности за любую форму передачи, полученную с любого связанного сайта, включая, помимо прочего, веб-трансляцию или передачу звука.Доступ к любому связанному сайту или любой ссылке, содержащейся на связанном сайте, осуществляется пользователем на свой страх и риск. STMicroelectronics предоставляет эти ссылки вам только для удобства, и включение любой ссылки не подразумевает каких-либо гарантий (подразумеваемых, явных или иных) или одобрения со стороны STMicroelectronics стороннего веб-сайта.

.
Дизайн электроники | Электронная разработка | Электронная инженерия

Товар Поиск

  • Места
  • Контакт
.

Любой может быть дизайнером электроники

Любопытство - единственное требование

Как и в большинстве хобби, лучший способ учиться - это делать. В этой статье мы расскажем об основных инструментах и ​​компонентах, которые могут вам понадобиться, и поговорим о простом проекте, который может служить шаблоном для вашего дизайна электроники.

Основные инструменты электронного дизайна:

Полезные электронные компоненты

  • Конденсаторы - маленькие башни энергии, которые хранят электричество
  • Резисторы - уменьшают ток и используются практически в каждом проекте
  • Коммутаторы
  • - хорошие из них: SPST, SPDT, DPDT и кнопка
  • Светодиоды - светодиоды, пусть будет свет
  • Перемычка или соединительный провод - соединяет все в электронике
  • Аккумуляторы и аккумуляторные зажимы для питания ваших проектов
  • Protoboard, также известный как картон или макет, это то, что вы монтируете на
  • Необходимы интегральные микросхемы
  • , в частности цифроаналоговые преобразователи, и таймеры 555, а также разъемы для них, чтобы вы могли легко заменить их в случае одной неисправности.
  • Моторы здорово иметь под рукой
  • Потенциометры - это переменные резисторы, используемые в нагрузках аудиопроектов
  • Регуляторы напряжения являются необходимыми. 2 наиболее часто используемых являются 7805 и 7812
  • Другие компоненты, которые вы также можете иметь под рукой: порты USB, DIP-переключатели, 7-сегментные дисплеи, герконы и реле
  • Grab Bags - недорогой способ приобрести широкий ассортимент разных компонентов

от макета до

Макет - это то, с чего все начинается.Вы можете построить электронную схему на макетной плате без какой-либо пайки и, что самое главное, ее можно использовать повторно.

Целью макета является быстрое электрическое соединение между компонентами - такими как резисторы , , светодиодов и конденсаторов - так что вы можете проверить свою схему перед постоянной пайкой ее на печатной плате . На макете много маленьких розеток, некоторые из которых электрически связаны друг с другом. На нижней стороне платы есть много маленьких металлических полос, которые физически соединяют определенные группы розеток и позволяют электричеству свободно течь между ними.


Электронный дизайн на макете
Соединения под макетом
Как мы уже говорили, учиться легче во время работы, поэтому давайте приступим к строительству.

Построить простую схему

Давайте построим светодиодную схему.

Светодиодная схема
Схема светодиодной схемы

Что вам понадобится:

1. Светодиод
2. Резистор 300 Ом (оранжевый-черно-коричневый)
3. Перемычка
4. Батарея 9 В

Что вы делаете:

1.Поместите выводы светодиодов в макет (более длинный вывод светодиодов является положительной стороной).
2. Поместите один конец проволочной перемычки со стороны анода и вставьте другой конец в положительную шину питания.
3. Вставьте одну ветвь резистора со стороны катода светодиода, а другую ветвь резистора - в отрицательную шину питания (см. Рисунок выше)
4. Теперь вы готовы к ЗАЖИГАТЬ ВАШ светодиод!

Поздравляем - вы только что разработали электронную схему!

Добавление коммутатора в цепь

Теперь, когда вы освоились, давайте попробуем что-нибудь еще.
Кнопочный переключатель добавлен в макет

Шаги:

1. Установите.

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о