Jak wygląda proces projektowania elektroniki od pomysłu do prototypu?

Projektowanie elektroniki to proces wymagający interdyscyplinarnego podejścia i zaangażowania wielu dziedzin inżynierii, polega na synergii wiedzy inżynierskiej, kreatywności i dbałości o szczegóły. Jeśli dodamy do tego jeszcze posiadane doświadczenie oraz doskonałą współpracę między specjalistami, to zwiększamy szansę na uzyskanie produktu dopracowanego pod każdym względem. EMAG-SERWIS, dzięki swojemu wyspecjalizowanemu zespołowi ekspertów, efektywnie realizuje każdy etap procesu od koncepcji do prototypu. W niniejszym artykule przyjrzymy się poszczególnym etapom tego jakże złożonego procesu.

Etap 1: Definicja wymagań i specyfikacja produktu

Pierwszy etap projektowania wymaga dużego zaangażowania konstruktorów mechaników i elektroników, którzy zajmują się szczegółowym definiowaniem celów produktu, uwzględniając specyfikę branży i oczekiwania klienta.

Konstruktorzy mechanicy zajmują się:

  • Tworzeniem modeli konstrukcyjnych;
  • Doborem materiałów i analizą wytrzymałości;
  • Uwzględnianiem ergonomii i funkcjonalności urządzenia.

Konstruktorzy elektronicy wnoszą wiedzę dotyczącą:

  • Wymagań technicznych systemów elektronicznych;
  • Optymalizacji układów logicznych i analogowych;
  • Definiowania interfejsów i modułów.

Todzięki bliskiej współpracy między działem mechanicznym a elektronicznym, przygotowujemy spójną specyfikację, która spełnia zarówno techniczne, jak i prawne wymagania.

Określenie celu produktu wiąże się z wieloma pytaniami, na które należy odpowiedzieć już na samym początku:

  • Jakie problemy rozwiązuje produkt?
  • Kto jest docelowym użytkownikiem?
  • Jakie są kluczowe funkcje i cechy produktu?
  • Jakie są ograniczenia budżetowe i czasowe?

Przygotowanie specyfikacji technicznej wiąże się natomiast z uwzględnieniem elementów specyfikacji:

  • Schemat blokowy urządzenia
  • Opis działania poszczególnych modułów
  • Wykaz wymaganych interfejsów
  • Wymagania dotyczące zasilania
  • Wymagania środowiskowe (temperatura, wilgotność, wibracje)
  • Standardy i normy, które musi spełniać produkt

Studium wykonalności wspiera proces decyzyjny poprzez obiektywną i racjonalną ocenę projektu:

  • Dostępność komponentów
  • Zgodność z regulacjami prawnymi
  • Oszacowanie kosztów produkcji
  • Ocena ryzyka technicznego

Etap 2: Projektowanie schematu ideowego

Na tym etapie nieocenioną rolę pełnią inżynierowie elektronicy oraz programiści. Są oni odpowiedzialni za projektowanie układów elektronicznych oraz symulację działania poszczególnych elementów systemu.

  • Elektronicy opracowują schematy układów, wybierają komponenty oraz wykonują symulacje poprawności działania projektowanego układu;
  • Programiści wspierają etap projektowania poprzez tworzenie oprogramowania wbudowanego dla mikrokontrolerów oraz implementację algorytmów testowych.

EMAG-SERWIS zatrudnia ekspertów w zakresie projektowania elektroniki, którzy korzystają z najnowszych narzędzi CAD, takich jak Altium Designer. Natomiast programiści są biegli w tworzeniu oprogramowania dla mikrokontrolerów, wykorzystując języki takie jak C, C++ oraz technologie FPGA.

Wybór komponentów odbywa się na zasadzie ustalenia klarownych kryteriów wyboru:

  • Parametry techniczne
  • Dostępność i cena
  • Marka producenta
  • Zgodność z wymaganiami środowiskowymi

Tworzenie schematu ideowego odbywa się z wykorzystaniem profesjonalnych narzędzi:

  • Oprogramowanie CAD (Altium Designer)

Zasady projektowania:

  • Czytelność i przejrzystość schematu
  • Zgodność z normami projektowania
  • Minimalizacja zakłóceń
  • Ochrona przed ESD

Symulacja działania ma na celu zweryfikowanie, czy projekt jest w stanie przynieść oczekiwane rezultaty, jednocześnie ograniczając ryzyka związane z jego realizacją:

  • Symulatory SPICE, TINA

Cele symulacji:

  • Weryfikacja poprawności działania układu
  • Optymalizacja parametrów
  • Analiza wrażliwości na zmiany parametrów komponentów

Zainteresowany współpracą?

Zapraszamy do kontaktu.

UMÓW SIĘ NA BEZPŁATNĄ KONSULTACJĘ

Etap 3: Projektowanie PCB (płytki drukowanej)

Proces projektowania PCB wymaga wyjątkowej precyzji i doświadczenia. Tutaj kluczową rolę odgrywają projektanci PCB oraz kontrolerzy jakości, którzy dbają o poprawność projektu przed etapem prototypowania.

Zadania projektantów PCB:

  • Tworzenie precyzyjnych układów PCB przy użyciu narzędzi do projektowania takich jak Altium Designer.
  • Optymalizacja rozmieszczenia komponentów w celu minimalizacji zakłóceń elektromagnetycznych (EMC).
  • Przeprowadzanie analizy DFM/DFA, aby zapewnić możliwość masowej produkcji i łatwy montaż.

Inżynierowie w EMAG-SERWIS sprawdzają zgodność projektu PCB z wymaganiami technicznymi oraz przeprowadzają wstępny audyt zgodności z normami IPC-A-610 i IPC-7711 i 7721.

EMAG-SERWIS dysponuje doświadczonym działem projektowym, w którym współpracują projektanci PCB oraz kontrolerzy. Dzięki temu projekty PCB charakteryzują się wysoką jakością, spełniając rygorystyczne standardy branżowe.

Kryteria wyboru:

  • Liczba warstw
  • Materiał podłoża
  • Grubość ścieżek
  • Technologia wiercenia
  • Wykończenie powierzchni

Układanie komponentów definiuje zasady ich układania:

  • Minimalizacja długości ścieżek
  • Oddzielenie sygnałów analogowych od cyfrowych
  • Zapewnienie odpowiedniego chłodzenia
  • Zgodność z zasadami EMC

Zasady prowadzenia ścieżek:

  • Unikanie ostrych zakrętów
  • Kontrola impedancji
  • Minimalizacja przesłuchów
  • Zapewnienie odpowiedniej masy

Generowanie plików Gerber:

  • Standardowy format danych do produkcji PCB
  • Zawierają informacje o wszystkich warstwach, otworach i opisach

Sprawdzenie poprawności projektu wg. kilku zasad:

  • Sprawdzenie zgodności ze schematem ideowym
  • Analiza DFM (Design for Manufacturing)
  • Analiza DFA (Design for Assembly)

Etap 4: Prototypowanie

Etap prototypowania to miejsce, w którym kompetencje zespołu monterów, mechaników, inżynierów elektroniki, oraz kontrolerów przenikają się, tworząc pierwszy fizyczny model produktu.

  • Monterzy zajmują się montażem komponentów na płytkach drukowanych, stosując technologię SMT lub THT w oparciu o zaawansowane linie produkcyjne;
  • Mechanicy odpowiadają za przygotowanie obudów oraz elementów konstrukcyjnych;
  • Kontrolerzy testują każdy prototyp pod kątem funkcjonalności i jakości od testów elektrycznych po środowiskowe.

W EMAG-SERWIS prototypy powstają w oparciu o automatyczne linie montażowe oraz manualną pracę wykwalifikowanych monterów. Zespół kontrolerów przeprowadza szczegółowe testy funkcjonalne każdego urządzenia, eliminując potencjalne problemy przed etapem produkcji seryjnej.

Zamówienie PCB wiąże się z kolejnymi kryteriami wyboru dostawcy:

  • Cena
  • Czas realizacji
  • Jakość
  • Dostępność specjalnych technologii

Montaż komponentów wykorzystujący technologie montażu:

  • SMT (Surface Mount Technology)
  • THT (Through-Hole Technology)

Kontrola jakości montażu PCB (AOI PARMI Xceed L):

  • Inspekcja wizualna
  • Testy elektryczne

Testowanie prototypu wiąże się licznymi próbami:

  • Testy funkcjonalne
  • Testy wydajnościowe
  • Testy środowiskowe
  • Testy bezpieczeństwa

Etap 5: Wprowadzanie poprawek i optymalizacja

Gdy prototyp zostanie już przetestowany, przychodzi czas na wnioski dotyczące ewentualnych błędów projektowych lub koniecznych usprawnień/modyfikacji. Na tym etapie praca zespołów inżynierów procesowych, elektroników, mechaników oraz kontrolerów jest ze sobą ściśle skoordynowana.

  • Inżynierowie procesowi analizują wyniki testów i sugerują potencjalne poprawki;
  • Mechanicy i elektronicy wprowadzają zmiany w konstrukcji urządzenia oraz projektach układów;
  • Kontrolerzy przeprowadzają ponowne testy, aby zweryfikować wprowadzone modyfikacje.

EMAG-SERWIS gwarantuje pełne wsparcie na etapie optymalizacji prototypu dzięki synergii pracy wszystkich działów firmy. Dzięki iteracyjnemu podejściu każda wersja urządzenia staje się coraz bardziej dopracowana.

Analiza wyników testów pozwala na identyfikację problemów:

  • Niezgodności z wymaganiami
  • Błędy w projekcie
  • Problemy z komponentami

Wprowadzanie poprawek wiąże się z modyfikacjami:

  • Zmiana wartości komponentów
  • Poprawa routingu ścieżek
  • Dodanie elementów minimalizujących zakłócenia EMC

Optymalizacja projektu:

  • Zmniejszenie kosztów produkcji
  • Poprawa wydajności
  • Zwiększenie niezawodności

Weryfikacja poprawności poprawek:

  • Powtórzenie testów z etapu prototypowania
  • Analiza wyników

Etap 6: Dokumentacja i przygotowanie do produkcji seryjnej

Ostatni etap to przygotowanie dokumentacji i procedur niezbędnych do uruchomienia produkcji na większą skalę.

Przygotowanie dokumentacji produkcyjnej:

  • Schemat ideowy
  • Projekt PCB
  • BOM (lista materiałów)
  • Instrukcja montażu
  • Instrukcja testowania

Tworzenie procedur kontroli jakości

  • Kontrola wejściowa komponentów
  • Kontrola w trakcie produkcji
  • Kontrola końcowa

Podsumowanie

Projektowanie elektroniki w EMAG-SERWIS to wynik pracy interdyscyplinarnego zespołu, który łączy specjalistyczną wiedzę i doświadczenie w różnych dziedzinach. Elektronicy, mechanicy, konstruktorzy, programiści, monterzy, kontrolerzy i inżynierowie procesowi wspólnie realizują każdy projekt od koncepcji do gotowego prototypu. Kluczem do sukcesu jest dokładne zdefiniowanie wymagań, staranne projektowanie, rzetelne testowanie i ciągłe doskonalenie.

EMAG-SERWIS oferuje kompleksowe usługi w zakresie projektowania elektroniki, od koncepcji po gotowy prototyp. Każdy etap, począwszy od analizy wymagań po testy końcowe jest dokładnie realizowany, gwarantując najwyższą jakość produktów. Nasz zespół doświadczonych inżynierów i projektantów wykorzystuje najnowocześniejsze narzędzia CAD/CAM oraz symulatory, aby tworzyć innowacyjne i niezawodne rozwiązania. Dzięki bliskiej współpracy z naszym działem produkcji, jesteśmy w stanie zoptymalizować projekt pod kątem kosztów i wydajności, zapewniając szybkie i sprawne wdrożenie do produkcji seryjnej.

Pracując wspólnie, wspieramy naszych klientów w osiąganiu sukcesów technologicznych i rynkowych!

Bibliografia:

Udostępnij tę stronę swoim współpracownikom.
Home Phone Custom