Prototip nasıl yapılır?
Yanıtlar:
Bir keresinde, yaklaşık 15 yıl önce, doğrudan kolajdan yeni bir EE kiraladım. İşteki ilk gününde bana nasıl prototip olduğumuzu sordu (breadboard, wirewrap, vs.). Doğrudan PCB üretmeye gittiğimizi söyledim ve eğer çalışırsa onu göndeririz!
Şaka yaparken, bu gerçeklerden uzak değil. Tasarladığım ürünlerin% 90'ı (ve çok şey yaptım) bu şekilde yapıldı. Ne yapmak istediğimize karar veririz ve sonra onu yaparız. Genellikle PCB'nin ilk sürümü kusursuz bir şekilde çalışmaz, bu yüzden elimizden gelenin en iyisini yaparız ve başka bir PCB turu oluştururuz. Ardından bu işlemi çalışana kadar tekrarlayın.
Bu aynı işlem elektrik olmayan şeyler için de yapılır. Metal veya plastik şase vb.
Nadiren tamamen araştırma odaklı bir PCB'nin gerekli olduğunu hissedeceğiz. Bu, icat etmesi gereken teknoloji çok zor olduğunda ve kaynakları gerçek bir ürün yapmaya adamadan önce denememiz gerekir. Bu durumda PCB'yi Ar-Ge ile birlikte seri üretim tasarlayacağız. Bunun anlamı, PCB üzerindeki parçaların yayılmasıdır, böylece kolayca incelenebilirler ve bunu yapmanın maliyeti hakkında çok fazla umurumuzda olmaz.
Bunun için çalıştığım her şirkette ürünler nasıl geliştirildi. Bu şirketler Nasa gibi daha araştırma ağırlıklı yerler değildi.
Çok küçük bir şirket için çalışıyorum, çok az sayıda PCB üretiyorum, bu yüzden prototip yapma şeklimiz muhtemelen David Kessner'ın yaptığı gibi. Genellikle zaman ve finansman konusunda çok kısayız, bu yüzden genellikle ilk defa doğru (doğru) olmak için denemeye ihtiyacımız var ve eğer değilse, o zaman panoları elle düzeltmek zorundayız.
PCB'lerimizi sıradışı yapan şey, robotik cihazlarda olduğumuzda, her zaman umutsuzca uzaya itildiğimizdir ve bu alan genellikle aptal bir şekildir. Bir prototip tasarladığımda, cevaplamaya çalıştığım soru şudur: 'Bu bileşenlerin bu alana sığması mümkün mü?' Bu prototip bazen yalnızca CAD'de var olur, ancak tasarımın uygulanabilir olduğundan emin olmadan önce düzenin en iyi yolunu bulmalıyım. Tasarım çalışmalarının çoğunu yaptıktan sonra, bu tasarımı yapacağımız bir sonraki PCB çalışmasında boş bir alan üzerine gizleyeceğim.
Örneğin, bu küçük yuvarlak PCB sadece 15 mm çapındadır, ancak üzerinde 49 bileşen vardır ve ayrıca kabloların lehim üzerine lehimleme, güç, iletişim ve programlama için alana ihtiyacı vardır. Mümkün olup olmadığını görmek için düzeni yaptım. Öyleydi, ben de bir tane yaptırdım.
Daha karmaşık bir tahta için, sondalama ve kapsam için gerçekten büyük bir tahta yerleştirmeye değer olduğunu söyleyerek. Bu tasarım 100x100mm'de (masif!) Yapıldı ve hata ayıklama için çok değerliydi. Sonra fiziksel kısıtlamaların kabusu olan komik şekilli tahtaya yerleştirildi ve hata ayıklama özellikleri eklemeyi zorlaştırdı. Prototip olmasına çok sevindim.
Basit bir "tahta" yoktur. Büyük ölçüde bir devre kartı olabilen bir ürün, birkaç adımda ilerler.
Çoğu zaman, ürünün yapmasını istediğimizi düşündüğümüz şey için devreyi tasarlarım, ancak ilk sürüm bir tezgah test kartıdır. Bu son mekanik forma sahip gibi görünmüyor bile. Etrafında araştırma yapabilmek, gerektiğinde düzeltmeler yapmak, vb. İçin yeterli alana sahip olan bir tahtadır. Devre, üretim için amaçlanan ancak çoğu zaman bazı ekstra hata ayıklama olanaklarına sahip olan şeydir. Örneğin, kullanılmayan işlemci pimleri, sadece işlemciye son vermek yerine etiketli pedlere çıkarılır. Son birimde bir tane olmasa bile ekstra LED'ler veya bir seri bağlantı noktası olabilir. Bağlanmak, bir kapsama bakmak, bir sinyal beslemek, vb. İle bağlantı kurmak için faydalı olabilecek çeşitli ara ağlar için kasıtlı etiketli test noktaları eklenir. Devrenin parçalarını kesmek için birkaç yerde atlama telleri olabilir. Bu kartın amacı devreyi doğrulamak ve temel üretici yazılımını devreye sokmaktır.
Olağandışı durumlarda bir devrenin riskli olduğunu düşündüğüm veya gerçekte neye ihtiyaç duyulduğunu bilmek zor olduğunda, bu fiş şeridi breadboard'larından birinde sadece küçük bir parça test edebilirim. Örneğin, bir süre önce bir ürünün ultrason sinyallerini almasını ve işlemesini sağlamak zorunda kaldım, ancak çok düşük akımla. Var olan tüm veri sayfalarını okuyabilirsiniz, ancak bunun gibi bir şey için hangi kazancın yeterince iyi olduğunu, gerçekte ne kadar az bant genişliğinin alınabileceğini ve ekstra düşük akımlı hilelerin bir kısmının gerçekten aynı şekilde çalışıp çalışmadığını anlamak için gerçek deneyler gerekir. beklenen. Transistör veri sayfaları genellikle parça özelliklerinin sadece birkaç µA ile ne olduğunu söylemez. Bazen bir şeyler denemelisin. Neyse ki bu alışılmadık ve belirli bir alt devre ile sınırlı olabilir. Bu arada, Ultrason ön uç yükselticisini 3 V'luk akım akımında 35 µA'ya düşürdüm ve hepsi ayrı transistörlere sahip 40 kHz'de birkaç 1000'lik bir kazanç elde ettim. Bu biraz deneme aldı.
İlk tezgah test tahtasından sonra, müşteri kaçınılmaz olarak ilk başta öngörülenden farklı bir şey ister, farklı isteyebileceğiniz şeyleri görürsünüz, vs. Bir sonraki sürüm genellikle mekanik kısıtlamaları göz önünde bulundurur, bu nedenle muhtemelen daha küçük bir sıkıştırılmış tahtadır. Öyle olduğunu düşünürdünüz, ancak nadiren gönderilmeye hazır ikinci sürüm. Bu genellikle devre problemleri nedeniyle değil, fakat çoğunlukla artık daha fazla insan görebiliyor, koklayabiliyor, dokunabiliyor, hissedebiliyor ve başka bir şeyle uğraşabiliyor. Bu insanların hepsi ürünün detayları hakkında kendi fikirlerine sahipler ve birkaç şey değişecek.
Üçüncü versiyon bazen üretime hazır olabilir, ancak herkes mutlu olmadan ya da vermeden önce bir ya da iki devir daha alır, bir kısmı taşındı çünkü bu işin orijinal orkestrasının iki yıl içinde kullanılmaya başlaması gerekiyordu. Birisi ürün fikrini düşledi, vb. diyorum. Tahtanın toplam 4 veya 5 versiyonunun daha büyük olasılıkla, daha çok süreç ve prosedürlerden gurur duyan büyük kuruluşlar için olduğunu söyleyebilirim.
Eski günlerde, küçük bir paket cihazı 8 pinli bir DIL iken ve her bir pim 0.1 "aralıktayken, prototipleme plakası teker teker sökülmüş ve hizmete sokulmuştu. bir kavram kanıtlamak.
Günümüzde, denemek istediğim yeni cihazların çoğu için üreticilerin geliştirme panolarını kullanma eğilimindeyim. Bunların hepsi G / Ç pimlerini başlıklara getirme eğilimindedir ve diğer değerlendirme panolarına (mikrodenetleyici, arabirim cihazları vb.) Bağlanabilir Yeni bir ürünün çoğunu sadece bu panoları birleştirerek hazırladım.
Taslağa veya simülasyona güvenmeden önce bazı küçük ayrıntıları kontrol etmek ve 100 ... 1000 diğer bileşen arasında bir şey içeren pahalı bir çok katmanlı PCB'ye küçük bir blok koymak istediğimde en sevdiğim prototipleme yöntemi:
Maketlerme. Bakır kaplı levhalarla.
Devre, şek. LT’nin 6’sı AN-104
Kaynak: https://electronics.stackexchange.com/a/15059/930
Bu, işte ihtiyacım olan ve büyük bir PCB bitmeden önce denemek istediğim bir voltaj regülatörü tasarımı için hızlı bir kontrol oldu. Dağınık görünüyor ve bu tam olarak büyük bir avantaj: Ev laboratuvarınızda 30 dakika, projenizi yeniden tasarlamanızın zaman kazanacağını, çünkü küçük bir (ve açık?) Kaçtığınızı kaçırdınız.
... Sadece üç küçük örnek, ama anladın. Hızlı ve (bazen çok) kirli, ancak kısa tutulması gereken her şeyi kısa tutabilir ve çok hızlı bir şekilde iyi sonuçlar elde edebilirsiniz. Çok iyi bir öğretici p bulunabilir. 28-31 LTC web sitesinde Jim Williams'ın Uygulama Notu 47'de .
Elbette, bu BGA'lar ve benzerleri için işe yaramayacak, ama ne zaman küçük bir kesmeye ihtiyacım olursa, bu benim en sevdiğim yol.
Güç elektroniği perspektif burada.
Çalıştığım PCB'ler, yüksek güçlü gürültü üreten bileşenlerin ve düşük güçlü gürültüye duyarlı parçaların bir karışımıdır. Gerçekten, her iki dünyanın da en iyisi.
İki yolu takip etme eğilimindeyim:
Proje bazı eski çalışmalara dayanıyorsa, eski çalışmayı alın ve gereken şeyleri ekleyin / değiştirin (PCB'leri bağlayın, parçaları havada asılı tutun).
Eğer proje tamamen yeni ise ve eski bir şeyden yararlanmanın bir yolu yoksa, sıfırdan yeni bir tahta tasarlayın.
Genel olarak, başlangıç noktanız olarak mevcut bir birimi kullanmaktan kurtulabiliyorsanız ve laboratuarda zaten bir donanıma sahipseniz (ve yapmanız gereken değişiklikler uygulamaktan daha uzun sürdüğü sürece) yeni bir ünite inşa et) bunu prototip / breadboard'unuz olarak kullanmak çok büyük bir zaman ve para tasarrufu sağlar. PCB'nin sadece "doğru" olması için birkaç döndürme işlemi yapılabilir ve bu prototip hata ayıklama sürenizi doldurur. Bazen eski bir tasarımın PCB'lerini kullanarak yeni bir yapı oluşturacağız ve parçaları gereken şekilde değiştireceğiz. Bu, yeni bir PCB düzeni ile içsel olan riskleri ortadan kaldırır.
Ne zaman yeni bir PCB tasarlamaya ihtiyacımız olursa, ilk dönüşte bile, son gereksinime mümkün olduğunca uygun / form / işlev elde etmeye çalışırız. Sadece işler yolunda giderse diye (ha!). PCB dönüşleri zaman ve kaynak alır, bu nedenle her kartı her dönüşte 'çalışma' (veya 'öncekinden daha iyi çalışma') şansına sahip olmaları için yakından inceliyoruz. Sürekli gelişme, tabiri caizse.
İlk PCB versiyonundan önce kısmi bir prototip yapmanın gerekli olduğunu (veya program avantajlı olduğunu) hissedersem, ilgili teknolojiler için değerlendirme panolarını veya bunlar için stand-upları birleştirerek oluşturma eğilimindeyim. Örneğin, bir mikro denetleyici anakartı bir FPGA panosuna bağlayan el kablolu bir SPI arayüzü elde edebilir veya belki de bazı modüllerin bir PC paralel portundan bit çarpması için bir kablo demeti oluşturulabilir (çoğu zaman yolunda olanı kullanarak) Cihazın firmware olması, sadece farklı bir düşük-seviye I / O ambalajı ile).
Bir ürün hattını başlattıktan sonra, PCB'ler ürünün mevcut sürümlerinden (hatta aynı teknolojinin bir kısmını kullanan farklı bir hattan bir ürün) prototip platformu olarak kullanılabilir. Bu, sadece yeni bir ürün yazılımı denemekten, bunları eval board'larla kullanmaktan veya bir yongayı değiştirmek için küçük bir adaptör yapmaktan, hatta sadece PCB'yi o yonga için bir breakboard olarak kullanmaktan başka bir şey yapmaktan herhangi bir anlam ifade edebilir.
Kolayca dikkat dağıtmak kolay olsa da, zaman zaman bir kurum içi kabiliyetinin basit IC kartlarını belirli IC'ler veya küçük devreler için taşıyıcıların düzeninde ek işlevsellik (veya doğru gözetim) eklemek amacıyla yapmalarına yardımcı olabilir. . Bunu yapan yerlerde, bazen küçük mantık modülleri için kullandığımız özel amaçlı RF panoları için gerekli olan freze / lazer kaynaklarıyla çalıştım. Kişisel projeler için, bir saat içinde küçük bir toner transferli tek taraflı SMT panosu üretilebilir ve bir saniyede monte edilebilir - bu hızlı dönüş PCB evinin kalitesi değildir, ancak hızlı dönüş aynı gün devre çalışması anlamına gelmez. Bazen dosyayı yönetim kuruluna gönderirim ve sonra projeyi devam ettirmek için kendi sürümümü yaparım.
Tipik olarak, birlikte çalıştığımız Çin fabrikaları bizim için prototipler yapar, sonra sorunları düzeltmek, özellikler eklemek vb. İçin değişiklik yaparız. Sonra değişikliklerimizle birlikte başka bir prototip yaparlar, bu revizyonu test eder, bir şeyi kaçırdıklarını bulurlar, ya da geliştirmelerimiz diğer sorunlara vb. neden oldu ve değişiklik yapma döngüsünü satacak kadar iyi çalışana kadar tekrarlayın. ("Mükemmel çalışıyor" demediğime dikkat edin ...) Bazen yaptığımız değişiklikler breadboard'ları içerir, ancak genellikle sadece işe yaradığını ispatlayacak kadar sağlam bir şekilde birbirine asılan uzayda bulunan bileşenlerdir.
Prototipin çoğunu ilk önce lehimsiz bir breadboard üzerine kurduğumda birkaç kez düşünebiliyorum, ve o zaman bile, breadboard'a takılan şeylerin bazıları, talaş üreticisi tarafından yapılan değerlendirme tahtaları olan kendi küçük devre kartlarıydı. ya da etrafımda yattığım diğer tahtaları kesebildim, çünkü talaşların kendi başlarında bir breadboard ile kullanılması imkansız.