Newbie'den üretime nasıl geçilir?


47

Fiziksel dünyadaki yazılım tasarımından aynı yaratıcılığın tadını çıkarabilmem için işlerin donanım tarafına girmek isteyen bir yazılımcıyım.

Elektronik dünyasında nasıl "işe yarayacağına" ilişkin birçok yazı buldum, ancak amacınız bu cihazda üretilmiş bir cihaz olması durumunda, bu yolculuğa çıkarken herhangi bir kaçık olup olmadığını bilmek istiyorum. geleceği. (muhtemelen robotik merkezli çözümler, servoları, sensörleri vb. kontrol eden kartlar).

Nereye odaklansam hedeflensin, “kendimi bir köşede öğrenmek” olmayacağından, yani konuşmam.

Esneklik hakkında iyi şeyler okudum ve Arduino cihazlarının doğasını öğrenmesi kolay, ancak üretimlerini sağlamak için herhangi bir şey bulmakta sorun yaşıyorum. Arduino tabanlı bir çözüm üretebilecek üreticiler var mı? Arduino'yu kullanan bir şey için ne tür üretim hacmi mevcut?

Programlanabilir elektroniklerin hangi alemleri / cihazları üretilmek için en iyisidir?

Akılda imalat ile öğrenme ve tasarım ile ilgili herhangi bir ipucu veya bilgi? Yeni başlayanlar için herhangi bir genel ipucu?


Bununla çok ilgilenirdim, aynı şeyi yapmayı düşünüyorum.
Thomas O

Şimdi gerçekten bir şeyi bilmek ya da bilen birini bulmak zorundasınız.
Olin Lathrop

Yanıtlar:


43

Sadece ileride neler olduğunu bilmeni sağlamak için ...

El yapımı bir breadboard veya prototip yapmaktan gerçek PCB'lere geçmek istiyorsanız, ne kadar istekli olduğunuza bağlı olarak, önünüzde birkaç yüz ila birkaç bin dolar arasında değişen çok fazla saatiniz var. .

Şematik yakalama ve PCB düzeni

Öncelikle, bir tür şematik yakalama programı kullanarak tasarımınızı yakalamanız ve ardından bir PCB tasarlamanız gerekir. En popüler programlardan biri de kullandığım EAGLE . EAGLE Light versiyonları (49 $) var, ancak yalnızca bir sayfa (her boyutta), iki sinyal katmanı ve 100x80mm (yaklaşık 4 "x3") yönlendirme alanı olan şemalar için kullanılabilir. Ciddi bir iş için, en azından 747 $ olan EAGLE Standard sürümüne ihtiyacınız var. Muhtemelen daha az maliyetli (hatta ücretsiz) alternatifler vardır. Binlerce veya on binlerce dolara mal olan bir sürü insan var. Her durumda, programın nasıl kullanılacağını öğrenmek için çok zaman harcamak zorunda kalacaksınız.

Ya da benim gibi birine senin için yapması için ödeme yapabilirsin ($$ / hour).

PCB Üretimi

Kurulları yapmak, bir PCB fabrikatörünün bir sonraki adımıdır . Buradaki sorun NRE (tekrarlayan olmayan mühendislik) maliyetleridir. Bazı pansiyon evleri bunu ayrı bir figür olarak görür ve diğerleri bunu pansiyon başına tekliflerine dahil eder. Her halükarda, sadece birkaç tahta yapılmış olması neredeyse hiç ekonomik değil. İki pano için 100 dolar, 25 dolar için 500 dolar harcayabilirsiniz.

Sonuç olarak, eğer 25 pano yaparsanız, test için sadece birkaç tanesini doldurun ve çalışmadıklarını görün (ve kolay bir düzeltme olmadığından - örneğin bir konektörü geriye doğru yatırdığınız için), atma işlemine son verebilirsiniz. uzakta diğer 23 panoları uzakta ve sadece iki elde daha iyi olurdu. Bu olayın kanıtı olarak boş PCB yığınlarım var.

PCB Montajı

Tahtaları elle inşa etmeye istekli değilseniz, onları bir araya getirmeniz gerekir. Yüzeye montaj paketleri ile başa çıkmak zor. Kartın BGA veya QFN paketleri varsa, kendi yeniden akış fırına sahip olmadığınız sürece muhtemelen bunları kendiniz oluşturamazsınız.

İlk iki tahtanızı bir meclis binası tarafından yaptırmanız 500 dolara mal olabilir. Oysa 25 tane almak 1200 dolara mal olabilir. (Bir kez daha, buradaki sorun NRE maliyetleridir.) Her kurul için sadece birkaç dolara düşmek büyük miktarlarda gerektirir.

Ve başkası parça alma problemini çoktan tartıştı.

Hazır olan parçaları kullandığınızdan emin olun - eğer hem DigiKey hem de Mouser'ın yüzlerce parçası mevcutsa, sorun değil. Bunun yerine, kataloglarında bulundururlar, ancak şu anda stokta yok, başka bir şey bulmaya çalışın. DigiKey veya Mouser tarafından taşınmamış bazı özel parçalara ihtiyacınız varsa, bunu ürününüze eklemeden önce güvenilir bir kaynağınız olduğundan emin olun. (Not: Ne kadar olağandışı parça kullanıyorsanız, parçayı el ile PCB parça kitaplığınıza eklemeniz gerekme olasılığı artar.)

Özel durumlarda

Tahtanızı bir kasaya koymak ister misiniz? Özel bir kasaya sahip olmanız gerekiyorsa, bu SolidWorks gibi bir program kullanan tasarımcı için bir kaç dakika olacaktır (bunu yapmam ama yapabilecek birini önerebilirim). Başlamak için birkaç vaka yapacaksanız, muhtemelen Selektif Lazer Sinterleme (SLS) gibi hızlı prototipleme yapmanız gerekecektir . Küçük miktarlarda vaka başına en az 100 $ rakam. Vaka başına birkaç dolara inmek için özel bir kalıp hazırlamanız gerekir. Yine NRE zamanı! Kalıp için 10.000 $ veya daha fazla harcama yapmayı planlayın.

Üstelik EMC veya EMI testlerine bile başlamayacağım, çünkü bunun sizin ürününüz için geçerli olup olmadığını bilmiyorum.

Tüm bunlardan görebileceğiniz gibi, üretime girene kadar, elektronik parçaların maliyeti genellikle pano başına en büyük kalem değildir. Kendi montajınızı küçük hacimlerde yapmak size çok fazla para kazandıracak. Bu yüzden, akılda tutarak tasarım önemlidir - el ile lehimleme parçaları imkansız değildir.

Yüksek hacimler için gerçekten düşük fiyatlar elde etmek için, genellikle denizaşırı ülkelere gitmeniz gerekir - Çin vb.


Çok kapsamlı cevap, teşekkürler! ... birkaç hızlı soru olsa da: Programlanabilir kontrolörlere kadar (Arduino veya başka bir PIC). Hangi modeller üreticiler tarafından en çok destekleniyor? Programlanan mantık denklemde nasıl çalışır? (örneğin: fab evleri montajcıları bileşenleri bir araya getirirken tahta yaparlar, fakat montajcılara sağlamak için programlanmış devreleri imalat ölçeğinde kim yapabilir?)
DJ_R

2
@DJ_R, eğer kendi panonuzu büyük miktarda mikrokontrolör ile inşa ediyorsanız, mikroyu çip üreticisi tarafından montajdan önce (ücretli olarak) programlayabilir ya da sözleşmeli üreticiniz tarafından programlanmasını sağlayabilirsiniz. veya montaj evinden aldıktan sonra kendiniz programlayın. Son iki durumda, bir PC'ye bağlı bir programlama podunu bağlamak için bir tür küçük başlığa (tipik olarak dört pim) sahip olursunuz. Sözleşmeli üreticiler, test ve paketleme gibi hizmetler de sunabilmeleri dışında, montajhaneler gibidir.
tcrosley

@DJ_R: Atmel AVR, Microchip PIC, Freescale HCS08 / 11 tecrübelerime göre kendi şirketleri tarafından çok iyi destekleniyor. Seçtiğiniz çip genellikle çevre birimlerine ve bunun için alabileceğiniz ücrete dayanıyor.
Nick T,

1
@DJ_R, Çok fazla miktarda işlem yaptığınızda, fişlerinizi programın yüklü haliyle temizleyebilirler. Bu ROM'a girenleri maskeleyerek yapılır. Herhangi bir ana üründe süper-ucuz için bir gerekliliktir. Yine de bir programlama başlığından ayrılmalısınız, öyle yaparsanız, E & R'deki inekler cihazınızdaki kodu
takıp

1
El lehimleme yapmak zorunda değilsiniz. Bir ekmek kızartma makinesi fırın veya tava kullanarak yeniden akış, çok popüler.
Thomas O

12

Geçtiğimiz birkaç yıl boyunca bu rotadan geçtim ve şimdi tasarımlarımın küçük miktarlarını satıyorum. Microchip mikrodenetleyicilerini daha erken seçtim ve bunlara takıldım, ancak Arduinos ve AVR mikrodenetleyicileri eşit derecede iyi bir çözüm gibi görünüyor.

PCB Tasarımı

PCB tasarımı için Eagle'ı önerebilirim - Light versiyonunu hiç geçmedim, çünkü sadece küçük panolar yapıyorum. Bir aşamada ihtiyaç duyacağınız kendi parçalarınızı eklemenizi sağlar. PCB parçalarının otomatik olarak yönlendirilmesini sağlar, ancak zaman geçtikçe daha az kullanmaya başladığımı fark etmeme rağmen - kısmen çok dar alan kısıtlamaları olan panolar yapıyorum ve her şeyi paketlemek için sürekli olarak hem parça yerleştirme hem de yönlendirme ile uğraşıyorum Düzeninizde hataların yakalanmasına yardımcı olan tasarım kurallarına karşı kontrol sağlar. Öğrenecek çok şey var ama zamanla yetkinleşeceksiniz ve panolar dijital dosyalarınızdan üretilebiliyor.

PCB Üretimi

Kendi prototip panolarımı hazırlıyorum, sonra ilk prototiplemeyi geçtikten sonra profesyonelce yapıyorum. Press-n-Peel transfer filmi ve bir lazer yazıcı kullanarak çift taraflı panoları prototip yapıyorum. Küçük QFN yüzey montajlı paketlere rutin olarak 0,5 mm tampon aralığına sahip panolar yapıyorum - fiddly ancak özenle yapılabilir. Profesyonel olarak yapılan kurulların maliyeti, 100 civarında bir miktar için 3 ile 10 $ arasında olmuştur.

PCB Montajı

Elektrikli bir tava kullanarak yeniden akış lehimleme işlemini başarıyla yapıyorum. Biraz bakım gerektirir ancak oldukça güvenilir ve oldukça hızlıdır. En yavaş kısım lehim pastasını tahtaya sokmaktır, ancak daha kolay bir lehim maskesi yapma zahmetine girerseniz. Sık sık QFN gibi kurşunsuz paketler kullanıyorum, çünkü bunlar küçükler ve çok fazla sorun yaşamıyorlar. İsterseniz, müşteri adayları olan paketler elle lehimlenebilir, ancak tavada lehim pastası kullanmanın daha hızlı olduğunu düşünüyorum.

Önemli ses seviyesine ulaştığınızda, montajı sizin için yapması için başka birine ödeme yapmak isteyeceksiniz. Bunu henüz yapmadım, ancak parçaların 80 $ 'a mal olduğu 30 pano için 6500 $' lık siparişi verdim. Dolayısıyla, eklenen maliyet önemsiz değildir, ancak montajı kendiniz yapmak için zamanınızı nasıl harcadığınıza bağlıdır :)

(Büyük) zaman yatırımının yanı sıra, en büyük tek yatırımım muhtemelen Bitscope’tan bir USB dijital osiloskop ve mantık analizcisi oldu - ne olacağını düşündüğünüzün aksine gerçekte neler olup bittiğini çalışmak için çok değerli!


11

Erken optimizasyon tüm kötülüklerin köküdür.

Arduino başlamak için güzel bir yer. Henüz seri üretim için endişelenmeyin. Kemerinizin altında birkaç tasarımınız olduğunda, yapmanız gerekenler hakkında daha iyi bir fikre sahip olacaksınız.

Yeni donanım öğrenmek buradaki oyunun bir parçası. Bundan kaçınmaya çalışmayın. Ne kadar aşina olursan o kadar iyi bir mühendis olursun.



9

TV-B-Gone'un tasarımcısı Mitch Altman, The Next Hope'da projenizi fikirden gerçeğe götürmek üzerine bir konuşma yaptı.

İşte MP3 .

Mitch, kişisel evcil hayvan projelerini (TV-B-Gone evrensel uzaktan kumandalar dahil) fikirden gerçeğe getirdi ve sevdiği şeyi yaparak bir yaşam kazanması için şanslı. Mitch, projelerini salt bir fikirden getirmek için attığı pratik adımları, araştırma, geliştirme, üretim, satış ve dağıtım aşamalarında, sonunda evinin rahatlığında (ve seyahat ederken) çekleri toplamaya yönlendirdi. dünya). Bu konuşma aynı zamanda kendi işini yönetmenin bazı zorluklarını gösterecek.


bağlantı için teşekkürler! Bunu kesinlikle kontrol edeceğim, değerli bir kavrayışa sahip olmalı gibi görünüyor.
DJ_R

Bağlantı
kesildi


4

PCB üretimi için, şerit ve ekmek tahtası üzerinde çok sayıda prototipleme yapabilir ve doğrudan "üretim" birimleri için profesyonel PCB'lere atlayabilirsiniz, bu adamları kullanıyorum ve çok mutlu oldum: http://iteadstudio.com /store/index.php?main_page=product_info&cPath=19_20&products_id=175 Gördüğü gibi, aynı fabrikayı aynı fiyata kullanıyor.

PCB düzeni için, EAGLE'de ücretsiz sürümde bazı kısıtlamaları olduğu için çok fazla zaman harcamayın ve oldukça sıkıcı ve kullanımı zordur, bunun yerine kicad ve geda'ya iyi bakın, her ikisi de özgür yazılım ve EAGLE'den daha yeteneklidir.


4

Ben bir acemiyim, bu yüzden bunu tuz taneleriyle alın, ancak bunu geçen ay boyunca çok araştırdım ve bu yüzden buna iyi bir acemi ihtiyaçları perspektifi getirmeyi umuyorum. İşte öğrendiklerim:

NOT: Birkaç kısaltma kullanıyorum (PCB, SMD, vb.). Bunların kasıtlı olarak ne anlama geldiğini yazmadım, çünkü kesinlikle bu kavramları yakından bilmeniz gerekecektir.

  1. Prototipten (Arduino?) PCB versiyonuna geçmeniz gerekiyor. Öncelikle EEVBlog'un şu iki videosunu izleyin: Video 1 , Video 2
  2. Prototipten PCB versiyonuna geçmek, delikler arası bileşenlerden SMT bileşenlerine ve tam teşekküllü bir Arduino'dan bir barebone çip çözümüne geçmek anlamına gelir. İyi haber, hala bir Arduino gibi programlayabilmeniz. Bunun nasıl yapılacağı için bu blog gönderisine bakın. Projeniz yeterince basitse, ATMEGA328p yerine ATTINY (45 veya 85) kullanın. Bunun için MIT Lab'ın bu yayınına bakınız .
  3. Normal olmayan bir breadboard veya başka bir prototip aracı kullanarak arduino olmayan prototipinizi oluşturun. Octopart'ı kullanarak ihtiyacınız olan parçaları bulabilirsiniz . Kullanmak için çok iyi bir şey onların BOM özelliğidir.
  4. Şimdi bir malzeme listesi (Malzeme Listesi) yaparak bileşenlerin maliyetinin ne kadar olacağını öğrenin. Parçalarınızı satın almak için en uygun fiyatı ve fiyatı bulmak için Octopart kullanın .
  5. Prototipiniz bu şekilde yapıldığında, bir PCB versiyonuna dönüştürmenin zamanı gelmiştir. KullanabilirsinizTahta yeterince basitse , PCB şemaları için Fritzing'i ve PCB üretimi için Gerber dosyalarını . Aksi takdirde, EAGLE veya kiCAD gibi bir program kullanın .
  6. PCB'nizi hazırlayın ve elinizdeki bileşenleri lehimleyin. İşte SMD parçaları için iyi bir teknik içeren bir video . Daha fazla bilgi için (hepsine ihtiyacım vardı) buradasınız .
  7. Lehimleme işleminden sonra, TEST IT GÖZELİMLİ. Sadece bir hata yaptığınızı ve hiçbirinin çalışmadığını öğrenmek için imal edilmiş 500 almak istemezsiniz. Fritzing, programlarıyla hazırlanan bir kerelik panolar üretecek. Onlar yaklaşık 40-50 $ mal olacak. Ucuz değil, ama sonuçta, bu bir prototip. PCB'yi press-n-peel işlemini kullanarak kendiniz de yapabilirsiniz. Burada güzel bir video var .
  8. BÜYÜK anladım! Tahtanızı onaylatmanız gerekebilir. Bu uzun ve pahalı bir işlemdir.
  9. PCB'nizden emin olduğunuzda, Seeed stüdyosu Propagate programı ile küçük miktarlarda (100-1000) makul fiyatlarda üretecektir (sadece PCB değil, tüm pano) .


1

Endişelendiğiniz teknik köşelerden mi, yoksa işletme köşelerinden mi emin değilim?

'Hobilerim' konusunda biraz sarhoş olabilirim, ama cidden dünyanın daha kaliteli olmayan robotik alt sistemlere ihtiyacı olduğundan şüpheliyim.

1 ile 1 milyon arasında değişen her cilt için taşeronluk üretim tesisleri bulunmaktadır ve PCB'ler gibi şeyler gelecek günden haftalara kadar her zaman aralığında yapılabilir. Elektronik üretim deneyimim, bileşen üreticilerinin sizin için dolaşmalarını sağlamak için yeterli miktarda değilseniz, bileşen tedarikinin en büyük sorunlardan biri olduğu yönünde. Günümüzde düşük ish değeri olan parçalar için bu ciddi, çok yüksek hacimler olacaktır.

Belki de sorunuzu biraz netleştirmelisiniz - spekülatif cihazlar tasarlamayı ve üretmelerini ve ardından açık piyasaya sürmeyi planlıyor musunuz?


Temel olarak sadece elektronik disiplininin belirli alanlarını "aşmayacağımdan" emin olmayacağımdan emin olmak istiyorum. Temel olarak, eğer X, Y veya Z donanım programlamasını öğrenmeye karar verirsem, fikirlerimden birinin yeterince iyi olması durumunda, tamamen yeni bir takım öğrenmek zorunda kalmadan kolayca üretilebilecek bir şeye tercüme edilebildiğinden emin olmak istiyorum. Bu geçişi yapmak için donanım. Bu açıklığa kavuşturuyor mu?
DJ_R

"Endüstriyel robotik alt sistemlerin" ile çalışmış biri olarak, ben piyasada ne çoğunu olduğunu size temin ederim zaten gerçekten endüstriyel kalite değil.
Connor Wolf,

1

Mikrodenetleyici programlama için kolay ve ucuz bir başlangıç ​​arıyorsanız, başlamak için iyi bir yer TI'nin yeni Launchpad geliştirme araç setini kullanmak olacaktır. Başlatma

Bu şey sadece 5 $ maliyeti ve benim görüşüme göre oldukça kolaydır.


Çok fazla programlama tecrübesi olan bir yazılım mühendisiyim ve arduino'da donanıma başladım. Msp430 ile çalışmak çok güçtür, ancak çoğu donanım mühendisinin ölçek projeleri için ne kullanacağına kesinlikle daha yakındır.
Matt Williamson

Konfigürasyon için Grace'e sahip MSP430, çoğu C tabanlı mikro ortamdan çok daha kolaydır. Arduino'dan daha zor olsa da, bir sonraki adımda harika.
darron

1

PCB fab ve montaj hakkında şimdiden çok fazla harika bilgi var. Kendi düşüncelerimin birkaçını ileteceğim. Bir meclis evine gidebilirsiniz, ancak özellikle stencil için önceden yapılmış olan maliyeti size mal olacak. Evde montaj yapmaya karar verirseniz, büyük IC'leri (FPGA'lar, mikrodenetleyiciler, RAM'ler, vb.) Lehimlemenin şaşırtıcı derecede kolay olduğunu ancak yalnızca 2 veya 3 bağlantıya sahip yüzeye monte parçaların üstesinden gelmek için acı verici olduğunu göreceksiniz . Delikli bileşenleri bu küçük şeyler için kullanma hakkında bir şey. Şahsen, herhangi bir top ızgara dizisini lehimlemeye çalışmaktan kaçınıyorum. Belki de kendimi bu şekilde tedavi etmeye çalışmalıyım, ancak bu benim için önemli bir sorun değil.


1

Büyük hacimli (milyonlarca insan) yapacaksanız, tasarımınızı kolay ve ucuz bir şekilde test etmek ve test etmek için "üretim için tasarım" yapacaktınız. Bir imalat mühendisi 1.000.000 birim üretim maliyetinden 2 kuruş düşerse, o zaman büyük bir tasarruf elde edersiniz.

500 birim için göreceli düşük ses seviyesindesiniz. İşte güzel bir sunum, Eşyalarınızı alın - Tehlikeli Prototipler tarafından Tokyo açık donanım sunumu . Temel olarak, sizden bahsettiğiniz düzeyde panoları kendiniz oluşturmak için çok küçük olduğunu ve onlar gibi bir yerine getirme evi kullanmaları gerektiğini belirtirler ( Seeed Studios ). İlgili adımlardan ve ihtiyacınız olan şeylerden geçiyorlar. Slayt güverte de indirilebilir.


Seeed ayrıca şimdi düşük (100-1000) hacimli üretim için çok güzel bir çözüme sahiptir, See
Houen
Sitemizi kullandığınızda şunları okuyup anladığınızı kabul etmiş olursunuz: Çerez Politikası ve Gizlilik Politikası.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.