Jeffrey Cross
Jeffrey Cross

Hidupkan Projek Elektronik Anda menjadi Produk Jual Beli

Mempunyai idea yang anda ingin dibawa ke pasaran? Dalam siri ini, John Teel berjalan melalui proses peningkatan dari prototaip kepada pengeluaran. Ikuti setiap ansuran untuk melihat dengan lebih dekat cara menggabungkan komponen individu.


Adakah anda bermimpi untuk membangunkan perkakasan perkakasan baru dan membawanya ke pasaran? Mungkin matlamat anda adalah untuk menjadikan dunia lebih baik dengan produk anda, atau mungkin anda hanya ingin mendapatkan kaya menjual produk anda yang kotor.

Membangun prototaip projek menggunakan Arduino, Raspberry Pi, atau platform pembangunan lain adalah langkah pertama yang hebat. Walau bagaimanapun, masih banyak yang perlu dilakukan jika anda mahu menjadikannya sesuatu yang boleh dibuat dan dijual kepada orang ramai.

Dalam artikel ini saya akan memecahkan proses ke langkah-langkah yang boleh diurus supaya anda boleh mula membuat impian anda menjadi kenyataan!

Langkah 1: Pilih Komponen Elektronik Teras

Langkah pertama adalah memilih microchip utama (iaitu litar bersepadu), sensor, paparan, penyambung, dan komponen elektronik lain berdasarkan fungsi yang dikehendaki dan harga runcit sasaran anda.

Beberapa tempat terbaik untuk mencari dan membeli komponen elektronik adalah pengedar besar seperti Arrow, Digikey, Mouser, dan Masa Depan. Komponen boleh dibeli sebagai perseorangan (untuk prototaip dan ujian awal) atau sehingga beribu-ribu (bagi pembuatan rendah) dari mana-mana pembekal ini. AdaFruit dan SparkFun adalah dua sumber terbaik untuk modul elektronik, kit, sensor, kamera, dan bahagian elektronik lain.

Langkah 2: Reka Bentuk Litar Skematik

Apabila semua komponen teras dipilih, langkah seterusnya adalah menyambungkannya bersama-sama dalam rajah skema. Gambar rajah skematik adalah sama dengan pelan tindakan untuk sebuah rumah.

RAJAH 1 - Contoh Diagram Litar Skematik (Arduino Uno)

Skema menunjukkan bagaimana semua komponen, dari microchips menjadi perintang ringkas, bersambung bersama. Skema ini merupakan perwakilan abstrak reka bentuk elektronik. Bagi ramai ini, ini adalah langkah paling sukar untuk dipelajari kerana ia memerlukan pemahaman asas kejuruteraan reka bentuk elektronik.

Saya cadangkan bermula dengan prototaip berdasarkan Arduino atau Raspberry Pi, maka anda boleh menyalin banyak skema sumber terbuka mereka apabila anda sudah bersedia untuk berpindah ke reka bentuk yang sepenuhnya sepenuhnya. Jika anda tidak mempunyai pemahaman yang baik tentang elektronik maka anda mempunyai tiga pilihan: mencari pengasas bersama yang melakukannya, mengajar diri anda asas-asas elektronik, atau menyewa seorang jurutera rekabentuk elektronik untuk sama-sama merancang litar atau sekurang-kurangnya untuk mengkaji semula reka bentuk.

Langkah 3: Buat Rang Undang-Undang Bahan

Kini tiba masanya untuk membuat senarai bahagian terperinci dipanggil Bill of Materials (BOM). BOM menyenaraikan nombor bahagian, perihal bahagian, kuantiti, dan kemungkinan harga bahagian. Anda sepatutnya telah memilih komponen yang lebih penting dalam langkah # 1. Jadi sekarang anda mesti nyatakan semua komponen sekunder seperti kapasitor, perintang, induktor, penyambung, dll.

Perhatikan bahawa BOM boleh dibuat selepas langkah # 4 jika dikehendaki, tetapi melakukannya lebih awal membolehkan anda untuk lebih cepat menganggarkan kos pengeluaran untuk produk anda.

LANGKAH 4: Reka Bentuk Papan Litar Bercetak

Kini tiba masanya untuk mengambil gambarajah skematik konseptual dan mengubahnya menjadi elektronik dunia sebenar: Lembaga Litar Bercetak (PCB).

RAJAH 2 - Contoh susun atur Papan Litar Bercetak (PCB) dan prototaip PCB yang dihasilkan

PCB adalah papan fizikal yang memegang dan menghubungkan semua komponen elektronik. Bagi banyak projek yang membuat susun atur PCB adalah lebih rumit dan memakan masa daripada merangka skema asal.

Dalam kebanyakan kes, komponen yang lebih ketat dibungkus bersama dengan lebih lama yang diperlukan untuk membuat susun atur PCB. Ini bermakna bahawa untuk produk yang benar-benar kecil, seperti peranti teknologi yang boleh pakai, ia akan mengambil masa tambahan untuk membuat susun atur PCB.

Sekiranya alat anda menggunakan kuasa yang besar, atau menawarkan sambungan tanpa wayar, susun atur PCB adalah lebih kritikal dan memakan masa.

Untuk produk komunikasi tanpa wayar, anda perlu memberi perhatian tambahan kepada susun atur PCB untuk rangkaian RF (Frekuensi Radio) yang biasanya bermaksud antena. Tata letak antena bukan sahaja kritikal, tetapi ia juga rumit. Susun atur antena yang salah mungkin salah satu kesilapan yang paling kerap pada reka bentuk PCB. Saya sangat menyarankan anda mendapatkan sama ada pengilang antena, atau seorang jurutera bebas untuk menyemak susun atur antena anda sebelum prototaip. Pastikan anda mengupah jurutera yang berpengalaman dengan susun atur antaramuka PCB kerana kebanyakan tidak akan mempunyai pengalaman yang diperlukan.

Perlu diingatkan bahawa anda mungkin masih perlu menanti antena anda untuk mencapai kecekapan puncak. Banyak kali pengeluar antena anda akan menyediakan perkhidmatan penalaan ini.

Langkah 5: Perintahkan Prototaip PCB

Menghasilkan prototaip PCB elektronik adalah proses dua langkah. Langkah pertama menghasilkan papan litar bercetak kosong. Untuk langkah ini saya menggunakan sama ada Litar Sunstone atau Litar San Francisco, tetapi terdapat banyak pilihan lain juga. Langkah kedua ialah semua komponen elektronik dipasang ke PCB. Untuk langkah ini, saya biasanya menggunakan syarikat yang dipanggil Litar Mengejar.

Perhimpunan biasanya merupakan langkah paling mahal dan dalam pengalaman saya adalah kira-kira dua pertiga dari jumlah kos PCB. Untuk menjimatkan wang anda tentu saja komponen solder sendiri jika anda pandai mengasah. Walau bagaimanapun, banyak komponen moden tidak ada hala (petunjuk adalah di bawah bahagian) yang menjadikannya mustahil dilakukan dengan tangan.

Dalam kebanyakan kes, ia akan mengambil masa beberapa minggu untuk mendapatkan papan dipasang sepenuhnya, melainkan anda membayar tambahan untuk perkhidmatan dipercepatkan. Saya biasanya memulakan pesanan kira-kira 5 papan dipasang yang biasanya akan dikenakan biaya sekitar $ 2,000.

Sekiranya saiz super kecil benar-benar kritikal untuk produk anda (fikirkan teknologi yang boleh dipakai dan peranti Internet-of-Things) maka anda mungkin perlu mempertimbangkan kaedah pengeluaran PCB yang lebih maju untuk mencapai saiz yang dikehendaki. Contohnya, menggunakan vias dikebumikan dan / atau buta akan membolehkan anda mengemas semuanya dengan ketat. Walau bagaimanapun, vias canggih ini dengan mudah boleh menggandakan kos prototaip anda, jadi sebaiknya gunakan hanya jika ia penting untuk kejayaan produk.

Langkah 6: Program Mikrokontroller atau Mikropemproses

Kebanyakan peranti elektronik mengandungi microchip yang dipanggil Unit Mikro Pengawal (MCU) atau Unit Mikro = Pemproses (MPU) yang berfungsi sebagai "otak" teras bagi peranti ini. Memandangkan namanya menyiratkan MCU adalah sangat baik untuk mengawal perkara-perkara, dan MPU sangat baik dalam memproses data. MCU cukup banyak MPU yang lambat dengan memori yang kurang dan kurang pin, tetapi dengan perkakasan yang lebih dibina untuk interfacing dengan dunia luar. MCU tidak memerlukan sistem operasi seperti sistem berasaskan MPU, menjadikannya penyelesaian yang lebih mudah.

Sebagai contoh, Arduino adalah sistem pembangunan berasaskan mikrokontroler (MCU) manakala Raspberry Pi adalah platform berasaskan mikropemproses (MPU) yang lebih kuat dengan sistem pengendalian penuh.

Sama ada produk anda menggunakan mikrokontroler atau mikropemproses ia perlu diprogramkan. Program ini (dipanggil firmware) kemungkinan besar akan dibangunkan menggunakan bahasa komputer "C".

Langkah 7: Menilai, Debug dan Ulang

Versi pertama mana-mana produk baru tidak pernah dipasarkan, dan sebarang isu akan ditetapkan dalam lelaran prototaip seterusnya. Selalunya akan ada beberapa isu, jadi jangan optimistik apabila membuat rancangan pembangunan dan pembiayaan anda. Rancang untuk realiti.

Ini boleh menjadi satu langkah yang mencabar untuk meramalkan dari segi kos dan masa. Sebarang masalah yang dijumpai tentu tidak dijangka, jadi ia akan mengambil masa untuk mencari sumber pepijat dan menentukan cara terbaik untuk memperbaikinya. Walau bagaimanapun, mana-mana syarikat yang membangunkan produk perkakasan baru mempunyai halangan yang sama untuk diatasi.

Langkah 8: Persijilan

Untuk menjual produk elektronik baru di kebanyakan negara terdapat beberapa jenis pensijilan yang diperlukan. Sijil yang tepat diperlukan bergantung kepada negara / kawasan di mana produk akan dijual.

Saya akan memberi amaran kepada anda bahawa mendapatkan pensijilan tidak murah dan kebanyakan produk akan menelan kos sekurang-kurangnya $ 10k hingga $ 30k untuk mengesahkan. Nasib baik, ada cara untuk mengurangkan kos ini seperti menggunakan modul wayarles pra-diperakui. Di bawah ini adalah gambaran ringkas mengenai pensijilan yang diperlukan di Amerika Syarikat, Kanada, dan Eropah.

Persijilan FCC (Suruhanjaya Komunikasi Persekutuan) diperlukan untuk semua produk elektrik yang dijual di Amerika Syarikat. Produk yang tidak sengaja memancarkan tenaga elektromagnet (iaitu tiada fungsi wayarles) dikelaskan sebagai bukan radiator. Di sisi lain, produk tanpa wayar sengaja menghantar tenaga elektromagnetik dan dikelaskan sebagai radiator yang disengajakan. Ia lebih mahal untuk mendapatkan pensijilan FCC untuk radiator yang disengajakan.

Persijilan UL (Penguatkuasaan Jamin Emas) atau Persijilan Persatuan Kanada (Canadian Standards Association) diperlukan untuk sebarang produk elektrik yang dijual di Amerika Syarikat dan / atau Kanada yang dijadikan saluran keluar elektrik AC. Produk yang dijalankan pada bateri sahaja tanpa keupayaan pengisian semula tidak memerlukan pensijilan UL / CSA. Walau bagaimanapun, kebanyakan rantaian runcit dan / atau syarikat insurans liabiliti produk akan memerlukan pensijilan UL / CSA untuk sebarang produk elektronik.

Pensijilan CE (Conformité Européene) diperlukan untuk produk yang dijual di Kesatuan Eropah (EU). Ia sama dengan sijil FCC dan UL yang diperlukan di Amerika Syarikat.

Perakuan RoHS (Sekatan Bahan Berbahaya) diperlukan untuk produk elektrik yang dijual di Kesatuan Eropah (EU). Ia memperakui bahawa elektronik adalah percuma.

Kesimpulannya

Sekiranya produk anda memerlukan elektronik, ia pasti akan meningkatkan kerumitan untuk membangunkan produk. Ini bermakna peningkatan kos pembangunan, masa, dan risiko.

Untuk menurunkan risiko pembangunan anda (dan biasanya kos dan masa anda) saya sangat mengesyorkan agar anda mendapat pendapat kedua mengenai sebarang reka bentuk sebelum prototaipnya. Pendapat kedua, yang biasanya disebut tinjauan reka bentuk, boleh mengurangkan kemungkinan kesilapan. Di sisi yang cerah, memindahkan elektronik dari prototaip ke pengeluaran besar-besaran agak mudah.

Kongsi

Meninggalkan Komen