Làm thế nào để nguyên mẫu?
Câu trả lời:
Một lần, khoảng 15 năm trước, tôi đã thuê một EE mới thoát khỏi ảnh ghép. Ngày đầu tiên đi làm, anh ấy hỏi tôi nguyên mẫu của chúng tôi như thế nào (bánh mì, dây, v.v.). Tôi đã nói rằng chúng tôi chỉ cần trực tiếp sản xuất PCB, và nếu nó hoạt động, chúng tôi sẽ chuyển nó!
Trong khi tôi nói đùa, điều này không xa sự thật. 90% sản phẩm tôi đã thiết kế (và tôi đã làm rất nhiều) được thực hiện theo cách này. Chúng tôi quyết định những gì chúng tôi muốn làm và sau đó thực hiện nó. Thường thì phiên bản đầu tiên của PCB không hoạt động hoàn hảo, vì vậy chúng tôi sửa nó tốt nhất có thể và xây dựng một vòng PCB khác. Sau đó lặp lại quá trình này cho đến khi nó hoạt động.
Quá trình này cũng được thực hiện cho những thứ không điện. Khung kim loại hoặc nhựa, vv
Hiếm khi chúng ta sẽ cảm thấy như một PCB hoàn toàn dựa trên nghiên cứu được yêu cầu. Đây là khi công nghệ chúng ta cần phát minh rất khó khăn và chúng ta cần thử nó trước khi dành nguồn lực để tạo ra một sản phẩm thực tế. Trong trường hợp này, chúng tôi sẽ thiết kế PCB với mục đích R & D, không phải sản xuất khối lượng. Điều này có nghĩa là các bộ phận trên PCB được trải ra để chúng dễ dàng thăm dò và chúng tôi không quan tâm quá nhiều đến chi phí để tạo ra nó.
Trong mọi công ty tôi đã làm việc cho điều này là cách các sản phẩm đã được phát triển. Những công ty này không phải là những nơi như Nasa nặng về nghiên cứu hơn.
Tôi làm việc cho một công ty rất nhỏ, tạo ra số lượng PCB rất nhỏ, vì vậy cách chúng tôi tạo ra các nguyên mẫu có lẽ giống với cách David Kessner thực hiện. Chúng tôi thường rất ngắn về thời gian và kinh phí, vì vậy chúng tôi thường thực sự cần phải cố gắng làm cho đúng (lần đầu tiên), và nếu không, thì chúng tôi chỉ cần vá các bảng bằng tay.
Điều làm cho PCB của chúng ta trở nên khác thường là, trong các thiết bị robot, chúng ta luôn bị đẩy vào không gian một cách tuyệt vọng và không gian đó thường là một hình dạng ngu ngốc. Khi tôi thiết kế một nguyên mẫu, câu hỏi tôi đang cố gắng trả lời là: 'Liệu các thành phần này có phù hợp với không gian này không?' Nguyên mẫu đó đôi khi sẽ chỉ tồn tại trong CAD, nhưng tôi phải tìm cách bố trí trước khi tôi có thể chắc chắn rằng thiết kế đó là khả thi. Đã thực hiện hầu hết các công việc thiết kế, sau đó tôi sẽ lén thiết kế đó vào một khoảng trống dự phòng trên lần chạy PCB tiếp theo mà chúng tôi thực hiện.
Ví dụ, PCB tròn nhỏ này chỉ có đường kính 15mm, nhưng có 49 thành phần trên đó, và cũng cần không gian cho dây để hàn vào các miếng đệm, để cung cấp năng lượng, giao tiếp và lập trình. Tôi đã làm bố trí để xem nếu nó có thể. Đó là, vì vậy tôi đã có một.
Đã nói rằng, đối với một bảng phức tạp hơn, nó thực sự đáng để đặt ra một bảng lớn, để thăm dò và phạm vi. Thiết kế này được đặt ở 100x100mm (lớn!) Và là vô giá để gỡ lỗi. Sau đó, nó được đặt trên cái bảng có hình thù ngộ nghĩnh vốn là cơn ác mộng của những ràng buộc vật lý, khiến cho việc thêm các tính năng sửa lỗi trở nên khó khăn. Tôi rất vui mừng khi có nguyên mẫu.
Không có "bảng" đơn giản. Một sản phẩm, có thể phần lớn là một bảng mạch, đi qua vài bước.
Hầu hết thời gian tôi thiết kế mạch cho những gì chúng tôi nghĩ rằng chúng tôi muốn sản phẩm làm, nhưng phiên bản đầu tiên là một bảng thử nghiệm băng ghế dự bị. Điều này thậm chí không giả vờ có hình thức cơ học cuối cùng. Đó là một tấm ván có nhiều không gian cần thiết để có thể thăm dò xung quanh, chỉnh sửa nếu cần thiết, v.v ... Đây thường là một bảng hình chữ nhật với chân cao su ở dưới cùng trong các góc. Mạch là những gì được dành cho sản xuất nhưng thường có thêm một số cơ sở gỡ lỗi. Ví dụ, các chân của bộ xử lý không được sử dụng được đưa ra các miếng đệm có nhãn thay vì chỉ kết thúc tại bộ xử lý. Có thể có thêm đèn LED hoặc có thể là cổng nối tiếp ngay cả khi thiết bị cuối cùng không có đèn LED. Các điểm kiểm tra có nhãn có chủ ý được thêm vào cho các mạng trung gian khác nhau có thể hữu ích để kết nối, xem xét với phạm vi, đưa tín hiệu vào, v.v. Có thể có người nhảy ở một vài nơi để ngắt kết nối các phần của mạch. Điểm của bảng này là để xác minh mạch và khởi động chương trình cơ sở.
Trong những trường hợp bất thường khi tôi nghĩ rằng một mạch là rủi ro hoặc thật khó để biết những gì thực sự cần thiết, tôi có thể kiểm tra chỉ là một mảnh nhỏ trên một trong những bảng mạch cắm. Ví dụ, một thời gian trước tôi đã phải làm cho một sản phẩm nhận và xử lý tín hiệu siêu âm, nhưng với dòng điện rất thấp. Bạn có thể đọc tất cả các bảng dữ liệu có, nhưng đối với những thứ như thế này cần phải thử nghiệm thực sự để tìm ra mức tăng nào là đủ tốt, làm thế nào ít băng thông có thể thoát khỏi trong thực tế và liệu một số thủ thuật hiện tại cực thấp có thực sự hoạt động như kỳ vọng. Các bảng dữ liệu bóng bán dẫn thường không cho bạn biết các đặc điểm của bộ phận chỉ với một vài loạiA qua nó. Đôi khi bạn chỉ cần thử công cụ. May mắn thay, đó là bất thường, và có thể được giới hạn trong một mạch phụ cụ thể. Nhân tiện, Tôi đã nhận được bộ khuếch đại đầu cuối siêu âm xuống 35 35A ở dòng điện 3 V và mức tăng vài 1000 ở 40 kHz, tất cả đều có bóng bán dẫn rời rạc. Điều đó đã mất một số thử nghiệm.
Sau bảng thử nghiệm đầu tiên, khách hàng chắc chắn muốn một cái gì đó khác với hình dung ban đầu, bạn tìm thấy những thứ nhỏ bạn có thể muốn khác nhau, v.v. Phiên bản tiếp theo thường tính đến các ràng buộc cơ học, vì vậy có lẽ là một bảng nhỏ hơn. Bạn sẽ nghĩ rằng đó là nó, nhưng hiếm khi phiên bản thứ hai sẵn sàng xuất xưởng. Điều đó nói chung không phải vì các vấn đề về mạch, mà chủ yếu là vì bây giờ nhiều người hơn được nhìn thấy nó, ngửi nó, chạm vào nó, cảm nhận nó, và nếu không thì bị mắc kẹt với nó. Những người này đều có ý kiến riêng của họ về các chi tiết của sản phẩm, và một vài điều sẽ thay đổi.
Phiên bản thứ ba đôi khi có thể sẵn sàng để sản xuất, nhưng thông thường phải mất một hoặc hai vòng quay nữa trước khi mọi người hài lòng hoặc đã nhượng bộ, một số phần đã bị di chuyển bởi vì điều đáng sợ ban đầu này được cho là đã bị lỗi thời trong hai năm kể từ ai đó mơ ước ý tưởng sản phẩm, v.v. Tôi muốn nói tổng cộng 4 hoặc 5 phiên bản của hội đồng quản trị là có khả năng nhất, nhiều hơn cho các tổ chức lớn tự hào về quy trình và thủ tục.
Vào thời xa xưa, khi một thiết bị gói nhỏ là DIL 8 pin và mỗi pin nằm trên một khoảng 0,1 "thì bảng cắm mẫu sẽ được đưa ra và ép vào dịch vụ, với một số tác phẩm điêu khắc 3D được hàn bằng tay với vô số thành phần chỉ để chứng minh một khái niệm
Ngày nay tôi có xu hướng sử dụng các bảng phát triển của nhà sản xuất cho hầu hết các thiết bị mới mà tôi muốn dùng thử. Tất cả đều có xu hướng đưa các chân I / O của chúng ra các tiêu đề và có thể được nối với các bảng đánh giá khác (vi điều khiển, thiết bị giao diện, v.v.) Tôi đã tạo ra hầu hết một sản phẩm mới chỉ bằng cách nối các bảng này lại với nhau.
Cách tạo mẫu yêu thích của tôi bất cứ khi nào tôi muốn kiểm tra một số chi tiết nhỏ trước khi tin tưởng vào một bản nháp hoặc mô phỏng và đặt một khối nhỏ lên một PCB nhiều lớp đắt tiền với bất cứ thứ gì giữa 100 ... 1000 thành phần khác:
Bánh mì. Với bảng đồng mạ.
Mạch gần giống với hình. 6 trong AN-104 của LT
Nguồn: https://electronics.stackexchange.com/a/15059/930
Đây là một kiểm tra nhanh cho một thiết kế bộ điều chỉnh điện áp tôi cần trong công việc và muốn thử trước khi hoàn thành một PCB lớn. Trông có vẻ lộn xộn, và đây chính xác là lợi thế lớn: 30 phút trong phòng thí nghiệm tại nhà của bạn sẽ tiết kiệm được nhiều ngày thiết kế lại dự án của bạn vì bạn đã bỏ lỡ một chú chó nhỏ (và rõ ràng?).
... Chỉ ba ví dụ nhỏ, nhưng bạn có ý tưởng. Nó nhanh và (đôi khi rất) bẩn, nhưng bạn có thể rút ngắn mọi thứ cần ngắn và đạt được kết quả tốt rất nhanh. Một hướng dẫn rất tốt có thể được tìm thấy trên p. 28-31 trong App Note 47 của Jim Williams trên trang web LTC .
Tất nhiên, điều này sẽ không hoạt động đối với các máy phát tín hiệu và tương tự, nhưng bất cứ khi nào tôi cần chỉ là một bản hack nhỏ, đây là cách yêu thích của tôi.
Quan điểm điện tử điện ở đây.
PCB tôi làm việc là sự pha trộn của các thành phần tạo ra tiếng ồn công suất cao và các bộ phận nhạy cảm với tiếng ồn công suất thấp. Thứ thực sự tốt nhất của cả hai thế giới.
Tôi có xu hướng đi theo hai con đường:
Nếu dự án dựa trên một số công việc cũ hơn, hãy thực hiện công việc cũ hơn và bổ sung / thay đổi mọi thứ khi cần thiết (dây trong PCB, treo các bộ phận trong không khí, bất cứ điều gì.)
Nếu dự án hoàn toàn mới và không có cách nào để tận dụng bất cứ thứ gì cũ, thì hãy thiết kế một bảng mới từ đầu.
Nói chung, nếu bạn có thể thoát khỏi việc sử dụng một đơn vị hiện có làm điểm xuất phát của mình và bạn đã có phần cứng trong phòng thí nghiệm (và miễn là những thay đổi bạn cần thực hiện sẽ không mất nhiều thời gian để thực hiện hơn là xây dựng một đơn vị mới) đó là một tiết kiệm thời gian và tiền bạc rất lớn để sử dụng nó làm nguyên mẫu / bảng mạch của bạn. Nó có thể mất vài lần quay chỉ để có được PCB "đúng" và điều này ăn vào thời gian gỡ lỗi nguyên mẫu của bạn. Thỉnh thoảng chúng tôi sẽ thực hiện một bản dựng mới bằng cách sử dụng PCB của thiết kế cũ và chỉ cần thay thế các bộ phận khi cần thiết. Điều này loại bỏ các rủi ro vốn có với cách bố trí PCB mới.
Bất cứ khi nào chúng tôi cần thiết kế một PCB mới, chúng tôi cố gắng đạt được sự phù hợp / hình thức / chức năng càng sát với yêu cầu cuối cùng - ngay cả cho lần quay đầu tiên. Chỉ trong trường hợp mọi thứ hoạt động hoàn hảo (ha!). Các vòng quay PCB cần có thời gian và nguồn lực, vì vậy chúng tôi xem xét kỹ lưỡng mọi bảng để chúng có cơ hội 'làm việc' tốt nhất (hoặc 'hoạt động tốt hơn trước') mỗi khi chúng tôi quay. Cải tiến liên tục, có thể nói như vậy.
Nếu tôi cảm thấy cần phải có (hoặc có lợi cho lịch trình) để có một nguyên mẫu một phần trước phiên bản PCB đầu tiên, tôi có xu hướng tạo ra nó bằng cách kết hợp các bảng đánh giá cho các công nghệ liên quan hoặc độc lập với chúng. Ví dụ, một bảng điều khiển vi mô có thể có giao diện SPI có dây kết nối với bảng điều khiển hoặc có thể một dây nối được tạo ra để đập một số mô-đun từ cổng song song của PC (thường sử dụng những gì đang trên đường đến trở thành chương trình cơ sở của thiết bị, chỉ với một trình bao bọc I / O cấp thấp khác).
Khi bạn đã bắt đầu một dòng sản phẩm, PCB từ các phiên bản hiện có của sản phẩm (hoặc thậm chí là một sản phẩm từ một dòng khác sử dụng một số công nghệ tương tự) thường có thể được sử dụng làm nền tảng tạo mẫu. Điều đó có thể có nghĩa là bất cứ điều gì từ việc thử phần mềm mới, cho đến sử dụng chúng với bảng eval hoặc tạo một bộ chuyển đổi nhỏ để thay thế một chip, hoặc thậm chí chỉ sử dụng PCB với tất cả trừ một thành phần, như một bảng đột phá cho chip đó.
Mặc dù nếu theo đuổi đến nay nó có thể dễ dàng trở thành một vật gây xao lãng, đôi khi có thể sử dụng khả năng nội bộ để tạo ra các bo mạch PC đơn giản theo thứ tự của các nhà cung cấp cho các IC cụ thể hoặc các mạch nhỏ để thêm chức năng bổ sung (hoặc điều chỉnh quá mức) . Tôi đã làm việc ở những nơi đã làm điều này với tài nguyên phay / laser được yêu cầu cho các bảng RF mục đích đặc biệt, đôi khi chúng tôi tận dụng cho các mô-đun logic nhỏ. Đối với các dự án cá nhân, một bảng mạch một mặt chuyển mực nhỏ có thể được sản xuất trong một giờ và được lắp ráp trong một giây - đó không phải là chất lượng của một ngôi nhà PCB quay nhanh, nhưng quay nhanh không có nghĩa là hoạt động mạch cùng ngày. Thỉnh thoảng tôi sẽ gửi tệp đến nhà hội đồng quản trị và sau đó tạo phiên bản của riêng tôi để giữ cho dự án được di chuyển.
Thông thường, các nhà máy Trung Quốc chúng tôi làm việc tạo ra các nguyên mẫu cho chúng tôi, sau đó chúng tôi sẽ sửa đổi chúng để khắc phục sự cố, thêm tính năng, v.v. Sau đó, họ tạo ra một nguyên mẫu khác với các thay đổi của chúng tôi, chúng tôi kiểm tra bản sửa đổi đó, thấy rằng họ đã bỏ lỡ điều gì đó, hoặc các cải tiến của chúng tôi gây ra các vấn đề khác, v.v. và lặp lại chu kỳ sửa đổi cho đến khi nó hoạt động đủ tốt để bán. (Lưu ý rằng tôi đã không nói "hoạt động hoàn hảo" ...) Đôi khi, những thay đổi chúng tôi thực hiện liên quan đến bánh mì, nhưng thông thường chúng chỉ là các thành phần treo trong không gian được hàn với nhau chỉ đủ chắc chắn để chứng minh rằng nó hoạt động.
Tôi chỉ có thể nghĩ về một vài lần khi tôi thực sự chế tạo hầu hết nguyên mẫu trên một chiếc bánh mì không hàn, và thậm chí sau đó, một số thứ được cắm vào bảng mạch là những bảng mạch nhỏ của riêng họ, hoặc là bảng eval do nhà sản xuất chip sản xuất hoặc các bảng khác mà tôi đã nằm xung quanh mà tôi có thể cắt vào, bởi vì các chip không thể tự sử dụng với bảng mạch bánh mì.