Jeffrey Cross
Jeffrey Cross

Přeměňte svůj elektronický projekt na prodejný výrobek

Máte nápad, který chcete uvést na trh? V této sérii, John Teel procházky procesem zvětšování od prototypu k výrobě. Sledujte každou splátku a podívejte se, jak začlenit jednotlivé komponenty.


Sníte o vývoji horkého, nového hardwarového gadgetu a jeho uvedení na trh? Možná, že vaším cílem je, aby se svět lépe s vaším produktem, nebo snad jen chcete dostat špinavé bohaté prodávat svůj produkt.

Vývoj prototypu projektu pomocí Arduina, Raspberry Pi nebo jiné vývojové platformy je fantastickým prvním krokem. Je však stále ještě hodně co dělat, pokud chcete, aby se to stalo něčím, co může být vyrobeno a prodáno masám.

V tomto článku budu tento proces rozdělit do zvládnutelných kroků, abyste mohli začít plnit svůj sen!

Krok 1: Vyberte základní elektronické komponenty

Prvním krokem je výběr primárních mikročipů (tj. Integrovaných obvodů), senzorů, displejů, konektorů a dalších elektronických součástí na základě požadovaných funkcí a cílové maloobchodní ceny.

Některé z nejlepších míst k nalezení a nákupu elektronických součástek jsou velké distributory jako Arrow, Digikey, Mouser a Future. Komponenty lze zakoupit jako singly (pro prototypování a počáteční testování) nebo až tisíce (pro nízkoobjemovou výrobu) od kteréhokoliv z těchto dodavatelů. AdaFruit a SparkFun jsou dva z nejlepších zdrojů pro elektronické moduly, sady, senzory, fotoaparáty a další elektronické součástky.

Krok 2: Navrhněte schéma obvodu

Jakmile jsou vybrány všechny komponenty jádra, dalším krokem je jejich vzájemné spojení ve schematickém diagramu. Schematický diagram je podobný plánu pro dům.

OBRÁZEK ​​1 - Příklad schématu zapojení (Arduino Uno)

Schéma ukazuje, jak se všechny komponenty, od mikročipů po jednoduché rezistory, spojují dohromady. Schematické je abstraktní znázornění designu elektroniky. Pro mnohé to může být nejtěžší krok, protože to vyžaduje základní pochopení elektroniky.

Navrhuji začít s prototypem založeným na Arduino nebo Raspberry Pi, pak můžete kopírovat spoustu svých open source schémat, jakmile budete připraveni přejít na zcela vlastní design. Pokud nemáte dobré znalosti o elektronice, pak máte tři možnosti: najít spoluzakladatele, který dělá, naučit se základy elektroniky, nebo najmout konstruktéra pro elektroniku, aby buď plně navrhl okruh, nebo alespoň zkontroloval svůj design.

Krok 3: Vytvoření kusovníku

Nyní je čas vytvořit podrobný seznam dílů nazvaný kusovník (BOM). Seznam kusovníku uvádí číslo dílu, popis součásti, množství a případně i cenu součásti. V kroku č. 1 jste již měli vybrat důležitější komponenty. Takže nyní musíte zadat všechny sekundární komponenty, jako jsou kondenzátory, odpory, induktory, konektory atd.

Všimněte si, že kusovník může být vytvořen po kroku č. 4, je-li to žádoucí, ale jeho včasné provedení vám umožní rychleji odhadnout výrobní náklady na produkt.

KROK 4: Návrh desky plošných spojů

Nyní je čas vzít si koncepční schéma a proměnit ho ve skutečnou elektroniku: Desku plošných spojů (PCB).

OBRÁZEK ​​2 - Příklad uspořádání desky plošných spojů (PCB) a výsledný prototyp PCB

PCB je fyzická deska, která drží a spojuje všechny elektronické komponenty. Pro mnoho projektů vytváření PCB layout je složitější a časově náročnější než navrhování původní schéma.

Ve většině případů, čím těsnější komponenty jsou zabaleny dohromady, tím déle bude trvat vytvoření rozvržení PCB. To znamená, že pro skutečně malé výrobky, jako jsou nositelná technologická zařízení, bude vytvoření rozvržení desek plošných spojů trvat déle.

Pokud váš přístroj používá velké množství energie nebo nabízí bezdrátové připojení, pak je uspořádání PCB ještě kritičtější a časově náročné.

Pro produkty bezdrátové komunikace budete muset věnovat zvláštní pozornost rozvržení desek plošných spojů pro vysokofrekvenční (vysokofrekvenční) obvody, což obvykle znamená anténu. Uspořádání antén je nejen kritické, ale také komplikované. Nesprávné rozložení antény je pravděpodobně jednou z nejčastějších chyb na konstrukcích desek plošných spojů. Velmi doporučuji vám buď výrobce antény, nebo nezávislého inženýra, abyste zkontrolovali rozložení antény před prototypováním. Jen nezapomeňte najmout inženýra zkušeného s anténou PCB layout, protože většina z nich nebude mít potřebné zkušenosti.

Mějte na paměti, že budete pravděpodobně muset mít nastavenou anténu, abyste dosáhli špičkové účinnosti. Mnohokrát vaše anténa výrobce bude poskytovat tuto službu ladění.

Krok 5: Objednejte si prototypy PCB

Výroba elektronických prototypů PCB je dvoukrokový proces. Prvním krokem je výroba holých desek plošných spojů. Pro tento krok používám buď Sunstone Circuits nebo San Francisco Circuits, ale existuje i mnoho dalších možností. Druhým krokem je, že všechny elektronické komponenty jsou namontovány na desce plošných spojů. Pro tento krok obvykle používám společnost s názvem Screaming Circuits.

Shromáždění je obvykle nejdražší krok a podle mých zkušeností je to zhruba dvě třetiny celkových nákladů na PCB. Chcete-li ušetřit peníze, můžete samozřejmě pájet komponenty sami, pokud jste dobrý při pájení. Nicméně, mnoho moderních komponentů je bezolovnatých (vodiče jsou pod částí), což je činí nemožnými.

Ve většině případů to bude trvat několik týdnů, než se vám podaří kompletně sestavit desky, pokud nezaplatíte za zrychlenou službu. Obvykle začínám objednávat asi 5 sestavených desek, které budou obvykle stát kolem 2000 dolarů.

Pokud je super malá velikost naprosto zásadní pro váš produkt (myslím, že je možné použít technologicky vyspělá zařízení a zařízení Internet-of-Things), budete možná muset zvážit pokročilejší metody výroby PCB, abyste dosáhli požadované velikosti. Například použití pohřbených a / nebo slepých průchodů vám umožní zabalit všechno neuvěřitelně těsně. Tyto pokročilé funkce však mohou snadno ztrojnásobit náklady na prototyp, takže je nejlepší je používat pouze v případě, že je to nezbytné pro úspěch produktu.

Krok 6: Naprogramujte mikrokontrolér nebo mikroprocesor

Většina elektronických zařízení obsahuje mikročip s názvem Micro-Controller Unit (MCU) nebo Micro = Processor Unit (MPU), které slouží jako jádro „mozku“ zařízení. Jak názvy znamenají, MCU je skvělý na ovládání věcí, a MPU je skvělá při zpracování dat. MCU je do značné míry pomalá MPU s méně paměti a méně piny, ale s více vestavěnými perifériemi pro propojení s okolním světem. MCU nevyžaduje operační systém jako systém založený na MPU, což z něj činí mnohem jednodušší řešení.

Například Arduino je vývojový systém založený na mikrokontroléru (MCU), zatímco Raspberry Pi je výkonnější platforma založená na mikroprocesoru (MPU) s plným operačním systémem.

Ať už váš výrobek používá mikrokontrolér nebo mikroprocesor, bude třeba jej naprogramovat. Tento program (nazývaný firmware) bude s největší pravděpodobností vyvinut pomocí počítačového jazyka „C“.

Krok 7: Vyhodnocení, ladění a opakování

První verze jakéhokoliv nového produktu není nikdy připravena na trh a jakékoli problémy budou vyřešeny v další iteraci prototypu. Téměř vždy budou nějaké problémy, takže při tvorbě vašich plánů rozvoje a financování nemusíte být nereálně optimističtí. Plán pro realitu.

To může být náročným krokem k prognóze z hlediska nákladů i času. Všechny zjištěné problémy jsou samozřejmě neočekávané, takže bude trvat nějakou dobu, než zjistíte zdroj chyby a zjistíte, jak nejlépe ji opravit. Každá společnost, která vyvíjí nové hardwarové produkty, má však stejnou překážku, kterou je třeba překonat.

Krok 8: Certifikace

Pro prodej nového elektronického výrobku ve většině zemí je vyžadováno několik typů certifikace. Potřebná přesná certifikace závisí na zemi / regionu, kde bude výrobek prodán.

Budu vás varovat, že získání certifikátů není levné a většina produktů bude certifikovat alespoň 10 000 USD na 30 000 USD. Naštěstí existují způsoby, jak tyto náklady snížit, například použitím předem certifikovaných bezdrátových modulů. Níže je uveden stručný přehled certifikací požadovaných v USA, Kanadě a Evropě.

Certifikace FCC (Federal Communications Commission) je vyžadována pro všechny elektrické výrobky prodávané v USA. Výrobky, které záměrně nevyzařují elektromagnetickou energii (tj. Žádné bezdrátové funkce), jsou klasifikovány jako neradiátory. Na druhé straně bezdrátové produkty záměrně přenášejí elektromagnetickou energii a jsou klasifikovány jako záměrné radiátory. Je mnohem dražší získat certifikaci FCC pro záměrný radiátor.

Certifikace UL (Underwriters Laboratories) nebo CSA (Canadian Standards Association) je vyžadována pro všechny elektrické výrobky prodávané v USA a / nebo Kanadě, které se zapojují do elektrické zásuvky. Produkty běžící pouze na baterie bez možnosti dobíjení nevyžadují certifikaci UL / CSA. Většina maloobchodních řetězců a / nebo pojišťoven s odpovědností za výrobek však bude vyžadovat certifikaci UL / CSA pro jakýkoli elektronický výrobek.

Certifikace CE (Conformité Européene) se vyžaduje u výrobků prodávaných v Evropské unii (EU). To je podobné FCC a UL certifikace požadované v USA.

U elektrických výrobků prodávaných v Evropské unii (EU) se vyžaduje certifikace RoHS (Restriction of Hazardous Substances). Certifikuje elektroniku bez olova.

Závěr

Pokud váš výrobek vyžaduje elektroniku, nepochybně zvýší složitost vývoje produktu. To znamená zvýšené náklady na vývoj, čas a riziko.

Chcete-li snížit své riziko vývoje (a obvykle vaše náklady a čas), vřele doporučuji, abyste získali druhý názor na jakýkoli design před jeho prototypováním. Druhé názory, obvykle nazývané přezkoumání návrhu, mohou výrazně snížit šanci na chyby. Z jasného hlediska je migrace elektroniky z prototypu na sériovou výrobu poměrně jednoduchá.

Podíl

Zanechat Komentář