Actualmente estoy en mi segundo año de ingeniería informática. He tomado cursos de análisis de circuitos y tengo una buena comprensión general de los componentes y un poco de diseño digital, sin embargo, estoy muy confundido sobre cómo uno realmente diseña circuitos para completar una tarea . Por ejemplo, ¿qué pasaría si quisiera hacer un circuito que se usaría para algún tipo de cerradura de puerta que toma una combinación de 4 dígitos (ingresada a través de un teclado numérico de 10 dígitos) junto con una llave física para abrir la puerta? ¿Cómo? ¿Alguien diseñaría algo como esto?
Pensamientos que me vienen a la cabeza:
Más específicamente, mi pregunta es (son): ¿Cuál es el proceso de pensamiento detrás del diseño de este circuito? ¿Cómo se eligen los componentes correctos? ¿Cómo se crea un esquema a través del análisis inverso (esencialmente síntesis)? No todos tienen que ser respondidos, pero solo quiero una comprensión general. Tengo curiosidad porque me gustaría comenzar a crear circuitos que hagan ciertas cosas, pero no sé cómo pensar en ellas.
Piensa: Bueno, primero piensa en lo que quieres hacer, por qué lo quieres hacer y para quién lo haces. ¿Es solo para ti aprender? ¿O espera conquistar el mercado de los candados de combinación con su nuevo candado controlado por iPhone?
Investigación: Entonces investiga un poco. ¿Qué tipo de cerraduras electrónicas de combinación existen hoy en día? ¿Cuáles son sus características que te gustaría que tuvieran las tuyas? ¿Hay chips de combinación de bloqueo con nots de aplicación como dice @pjc50? ¿La gente ha escrito artículos sobre otra información interesante sobre el diseño de candados electrónicos? Si este es un producto comercial que es su competencia, tal vez debería comprar un montón de candados, probarlos y tomar notas. Luego, destrúyalos y vea cómo funcionan, tal vez aprenda algo que no esperaba.
Requisitos: ahora que comprende lo que quiere hacer, escriba sus requisitos, esto podría ser una lista simple de características y necesidades, o un documento más elaborado. Si solo eres tú, bastará con una lista. Tal vez haya más personas involucradas, tal vez su jefe o marketing le pidieron que hiciera esto, y necesita revisar el documento con ellos para estar en la misma página. Podría tener sentido pedirles a algunos clientes su opinión sobre las características de su nuevo candado.
Especificaciones: ahora escribes las especificaciones. Estará investigando piezas que puede usar en su solución final, energía, piezas mecánicas para la cerradura, chips, etc. En esta etapa, está pensando y, lo que es más importante, escribiendo lo que va a hacer y cómo lo va a hacer. él. Cuando hayas terminado, lo revisarás y lo pensarás. Tal vez tenga más trabajo por hacer para calcular los requisitos de batería para este candado. ¿Pensaste en cuánto calor se generará, alguna idea sobre el costo? Podría querer poner eso en la especificación.
También debe pensar en quién va a hacer esto o dónde se hará.
Circuitos críticos de prueba opcionales: en este punto, tal vez tenga algunos circuitos que deba simular que son partes más pequeñas del todo. Tal vez hay cosas que no entiendes que deberías desarrollar primero en el laboratorio. ¿Será este solenoide que elegí lo suficientemente potente como para desbloquear la cerradura? Vuelva a poner estos resultados en su especificación.
Esquemas: Bien, es hora de irse, puede crear los esquemas ahora en función de su especificación. Cuando encuentre algo que no funcione de la forma en que se especificó, asegúrese de volver y actualizar la especificación. Realice el proceso de diseño seleccionando las piezas que conectan los cables. Revise, haga que un compañero lo revise o todo su grupo. Actualice el diseño y revíselo de nuevo. Ah, y asegúrese de que puede comprar las piezas que eligió y que no hay un plazo de entrega de 20 semanas.
Diseño: no entraré en detalles, pero aquí dibujas físicamente la placa de circuito.
Enviar a Fab: ahora envíe la placa para que la construyan, espere a que regrese. Pagar prueba eléctrica y máscara de soldadura, y serigrafía...
Ensamblaje: Para usted personalmente, simplemente ensámblelo a mano si puede. Si estás en el trabajo, envíalo.
Pruebe en su banco: recupérelo, verifique si hay cortocircuitos, enciéndalo, verifique los voltajes. Ahora comience a probar su funcionalidad. Mantenga un registro de todas las cosas que hizo mal que corregirá en su próxima revisión.
Un poco más simplificado, especialmente al final, y el proceso de proto a producción es otra historia. Existen diferentes requisitos si solo está diseñando un circuito para usted o si lo está haciendo para el trabajo.
Y no vaya por el camino de decir: "No necesito una especificación o requisitos, esto es solo un circuito simple". Cada diseño se beneficia de pensar en los requisitos y el diseño antes de comenzar a "diseñar". Entonces, incluso si solo escribe 5 requisitos y se toma el tiempo de escribir una página sobre cómo hará el diseño, ya estará muy por delante del juego.
Además de la excelente respuesta de SomeHardwareGuy, intente dividir el trabajo en tareas más pequeñas que crea que puede entender, luego diseñe cada una de ellas (dividiéndolas en tareas más pequeñas si es necesario).
Para la cerradura de su puerta, algunas tareas pueden ser:
En primer lugar, un buen diseñador evita en la medida de lo posible hacer nuevos trabajos de diseño. Es costoso, requiere mucho tiempo y es propenso a errores. Entonces, el paso 1 es verificar la biblioteca. Entre los libros de texto y los diseños de referencia de las empresas de chips (notas de aplicación), hay mucho material que puede reutilizar. Consulte los catálogos de productos de la compañía de chips para encontrar un chip que haga lo que usted quiere o similar. Es casi seguro que hay un IC de bloqueo de combinación que puede adaptar (por ejemplo, LS7220).
A efectos de control, todo es un sistema lineal o una máquina de estados. Si no lo es, ¿puede simplificarlo o partes del mismo hasta que lo sea?
La cerradura de combinación es una máquina de estados clásica. Para combinaciones pequeñas, estas se pueden hacer con lógica discreta. De lo contrario, es hora de conectar un microcontrolador.
cris