Soy un tipo de software que quiere entrar en el lado del hardware para poder disfrutar de la misma creatividad del diseño de software en el mundo físico.
Encontré muchas publicaciones aquí sobre cómo "ponerse en marcha" en el mundo de la electrónica, pero me gustaría saber si hay algún problema al embarcarse en este viaje si su objetivo es potencialmente tener un dispositivo fabricado en el futuro. (probablemente soluciones centradas en robótica, tableros que controlarían servos, sensores, etc.).
Me gustaría asegurarme de que dondequiera que apunte mi enfoque, no estaré "aprendiendo a mí mismo en un rincón", por así decirlo.
He leído cosas buenas sobre la flexibilidad y la naturaleza fácil de aprender de los dispositivos Arduino, pero tengo problemas para encontrar algo sobre cómo fabricarlos. ¿Hay fabricantes que puedan producir una solución basada en arduino? ¿Qué tipo de volumen de producción está disponible para algo usando Arduino?
¿Qué reinos/dispositivos de electrónica programable son mejores para haber fabricado?
¿Algún consejo o información sobre el aprendizaje y el diseño con la fabricación en mente? ¿Algún consejo general para un novato?
Solo para hacerles saber lo que se avecina....
Si desea pasar de hacer una placa de pruebas o prototipo construido a mano a PCB reales, tiene muchas horas y en cualquier lugar, desde varios cientos hasta unos pocos miles de dólares, dependiendo de cuánto esté dispuesto a hacer usted mismo. .
Captura esquemática y diseño de PCB
En primer lugar, debe capturar su diseño utilizando algún tipo de programa de captura de esquemas y luego diseñar una PCB. Uno de los programas más populares es EAGLE , que yo uso. Tienen una versión EAGLE Light ($ 49), pero solo se puede usar para esquemas con una hoja (cualquier tamaño), dos capas de señal y un área de enrutamiento de 100x80 mm (aproximadamente 4 "x 3"). Para cualquier trabajo serio, necesita al menos la versión estándar de EAGLE, que cuesta $ 747. Probablemente haya otras alternativas menos costosas (incluso gratuitas). Hay muchos otros que cuestan miles o decenas de miles de dólares. En cualquier caso, tendrá que dedicar bastante tiempo a aprender a utilizar el programa.
O puede pagarle a alguien como yo para que lo haga por usted ($$/hora).
Fabricación de PCB
La fabricación de placas es el siguiente paso de un fabricante de PCB . El problema aquí son los costos de NRE (ingeniería no recurrente). Algunas casas de pensión tratan esto como una figura separada, y otras lo integran en su cotización por tablero. En cualquier caso, casi nunca es económico fabricar solo unas pocas tablas. Puede gastar $ 100 por dos tablas y $ 500 por 25. Necesita tener cantidades realmente grandes para reducir a unos pocos dólares por tabla.
El problema es que, si crea 25 placas, completa solo un par de ellas para probarlas y descubre que no funcionan (y no hay una solución fácil, por ejemplo, porque colocó un conector al revés), podría terminar lanzando quita los otros 23 tableros en blanco y hubieras estado mejor si solo hubieras conseguido dos. Tengo pilas de PCB en blanco como evidencia de este fenómeno.
Montaje de placa de circuito impreso
A menos que esté dispuesto a construir las tablas a mano, necesitará ensamblarlas. Los paquetes de montaje en superficie son difíciles de manejar. Si la placa tiene paquetes BGA o QFN, probablemente no podrá construirlos usted mismo a menos que tenga su propio horno de reflujo.
Hacer que una casa de montaje construya sus dos primeras tablas puede costar $500. Mientras que construir 25 podría costar $ 1200. (Una vez más, el problema aquí son los costos de NRE). Bajar a unos pocos dólares por tablero requiere (nuevamente) grandes cantidades.
Y alguien más ya ha discutido el problema de obtener piezas.
Asegúrese de utilizar piezas que estén fácilmente disponibles; si tanto DigiKey como Mouser tienen cientos de piezas disponibles, debería estar bien. Si por el contrario, lo tienen en su catálogo, pero actualmente está agotado, intenta buscar otra cosa. Si necesita algunas piezas especiales que DigiKey o Mouser no venden, asegúrese de tener una fuente confiable antes de incorporarlas a su producto. (Nota: cuantas más partes inusuales use, más probable será que tenga que agregar la parte manualmente a su biblioteca de partes de PCB).
Casos personalizados
¿Quieres poner tu tabla en un estuche? Si necesita que le diseñen una carcasa personalizada, le costará un par de dólares al diseñador que use un programa como SolidWorks (yo no hago eso, pero puedo recomendarle a alguien que pueda hacerlo). Si va a hacer solo unos pocos casos para empezar, probablemente tendrá que optar por la creación rápida de prototipos, como la sinterización selectiva por láser (SLS). Calcule al menos $ 100 por caja en pequeñas cantidades. Para reducir el costo de unos pocos dólares por caja, debe tener un molde personalizado. NRE tiempo de nuevo! Planee gastar $10,000 o más en el molde.
Y ni siquiera comenzaré con las pruebas de EMC o EMI, ya que no sé si se aplica a su producto.
Como puede ver en todo esto, hasta que comience la producción, el costo de las partes electrónicas generalmente no es el elemento más grande por placa. Hacer su propio montaje para pequeños volúmenes le ahorrará mucho dinero. Por lo tanto, es importante diseñar con eso en mente: no hay piezas imposibles de soldar a mano.
Para obtener precios realmente bajos para un gran volumen, generalmente es necesario ir al extranjero, China, etc. Pero evitaría hacerlo al principio.
He seguido este camino en los últimos años y ahora vendo pequeñas cantidades de mis diseños. Elegí los microcontroladores Microchip desde el principio y me he quedado con ellos, pero Arduinos y los microcontroladores AVR parecen una solución igualmente buena.
Para el diseño de PCB, puedo recomendar Eagle: nunca he pasado de la versión Light, ya que solo construyo placas bastante pequeñas. Le permite agregar sus propias partes, que necesitará en algún momento. Realiza el enrutamiento automático de las pistas de PCB, aunque creo que lo uso menos a medida que pasa el tiempo, en parte porque estoy haciendo placas con limitaciones de espacio muy limitadas y estoy jugando constantemente con la ubicación de las piezas y el enrutamiento para empaquetar todo. Proporciona verificación contra las reglas de diseño, lo que ayuda a detectar errores en su diseño. Hay mucho que aprender, pero lo dominará con el tiempo y los tableros se pueden fabricar a partir de sus archivos digitales.
Construyo mis propias placas prototipo y luego las hago profesionalmente una vez que he pasado la creación de prototipos inicial. Hago prototipos de tableros de doble cara usando la película de transferencia Press-n-Peel y una impresora láser. Rutinariamente hago placas con los pequeños paquetes de montaje en superficie QFN con un espaciado de almohadilla de 0,5 mm; es complicado pero se puede hacer con cuidado. Los costos de las tablas fabricadas por profesionales oscilan entre $3 y $10 por cantidades de alrededor de 100.
Realizo con bastante éxito la soldadura por reflujo usando una sartén eléctrica. Requiere un poco de cuidado, pero es razonablemente confiable y bastante rápido. La parte más lenta es llevar la pasta de soldadura a la placa, aunque si te tomas la molestia de hacer una máscara de soldadura, también puede ser más fácil. Con frecuencia uso paquetes sin cables como QFN porque son pequeños y no tienen demasiados problemas con ellos. Los paquetes con cables se pueden soldar a mano si lo desea, pero creo que es más rápido usar pasta de soldadura y reflujo en la bandeja.
Una vez que alcance un volumen significativo, querrá pasar a pagarle a otra persona para que haga el montaje por usted. Todavía no he hecho esto, pero me han cotizado en el orden de $ 6500 por 30 tableros, para los cuales las piezas cuestan alrededor de $ 80. Entonces, el costo adicional no es insignificante, pero depende de cuánto le cueste su tiempo para hacer el ensamblaje usted mismo :)
Además de la (gran) inversión de tiempo, mi mayor inversión individual probablemente haya sido un osciloscopio digital USB y un analizador lógico de Bitscope, ¡invaluable para averiguar qué está sucediendo realmente, a diferencia de lo que cree que debería suceder!
La optimización prematura es la fuente de todos los males.
El Arduino es un buen lugar para comenzar. No te preocupes por la producción en masa todavía. Una vez que tenga un par de diseños en su haber, tendrá una idea mucho mejor de lo que necesita hacer.
Aprender nuevo hardware es parte del juego aquí. No intentes evitarlo. Cuanto más te familiarices, mejor ingeniero serás.
Mire este video que destaca las diferencias entre el software y el hardware:
El hardware te cortará (contiene lenguaje NSFW)
Mitch Altman, diseñador de TV-B-Gone, dio una charla en The Next Hope sobre cómo llevar su proyecto de la idea a la realidad.
Mitch ha llevado sus proyectos favoritos personales (incluidos los controles remotos universales TV-B-Gone) de la idea a la realidad, y tiene la suerte de ganarse la vida haciendo lo que ama. Mitch describirá los pasos prácticos que tomó para llevar sus proyectos desde una mera idea, a través de los pasos de investigación, desarrollo, fabricación, ventas y distribución, que lo llevaron, finalmente, a cobrar cheques mientras estaba en la comodidad de su hogar (y mientras viajaba por la ciudad). mundo). Esta charla también mostrará algunos de los peligros de administrar su propio negocio.
Dave Jones ha publicado un tutorial sobre el diseño de PCB de alto volumen:
http://www.eevblog.com/2010/11/15/eevblog-127-pcb-design-for-manufacture-tutorial
Yo mismo soy un novato, así que tome esto con un grano de sal, pero he investigado mucho sobre esto durante el último mes, por lo que espero aportar una buena perspectiva de las necesidades de los novatos. Esto es lo que he descubierto:
NOTA: estoy usando un par de acrónimos (PCB, SMD, etc.). No he escrito lo que esto significa a propósito, ya que definitivamente también necesitará conocer estos conceptos íntimamente.
Para la fabricación de PCB, puede hacer una gran cantidad de prototipos en strip-board y bread-board y saltar directamente a PCB profesionales para las unidades de "producción". Uso a estos muchachos y estoy muy feliz: http://iteadstudio.com /store/index.php?main_page=product_info&cPath=19_20&products_id=175 Seeed usa la misma fábrica que itead al mismo precio.
Para el diseño de PCB, no invierta demasiado tiempo en EAGLE, ya que tiene varias limitaciones en la versión gratuita y es bastante torpe y difícil de usar, en su lugar, eche un vistazo a kicad y geda, ambos son software gratuito y más capaces que EAGLE.
Eche un vistazo a SeeedStudio , parecen proporcionar muchas herramientas para ayudar a alguien a lanzar un proyecto HW.
No tengo claro si son los rincones técnicos lo que te preocupa o los rincones de negocios.
Puede que esté un poco molesto con los 'aficionados', pero dudo seriamente que el mundo necesite más subsistemas robóticos que no sean realmente de calidad industrial.
Las instalaciones de producción subcontratadas existen para cada volumen, desde uno hasta millones, y cosas como PCB se pueden fabricar en cualquier escala de tiempo, desde el día siguiente hasta semanas. Mi experiencia con la producción electrónica es que el suministro de componentes es uno de los mayores problemas a menos que tenga volúmenes suficientes para que los fabricantes de componentes trabajen por usted. Hoy en día, para piezas de bajo valor, serán volúmenes muy, muy altos.
Tal vez debería aclarar su pregunta un poco: ¿planea diseñar dispositivos de manera especulativa y fabricarlos, y luego colocarlos en el mercado abierto?
Si está buscando un comienzo fácil y económico para la programación de microcontroladores, un buen lugar para comenzar sería usar el nuevo kit de herramientas de desarrollo Launchpad de TI. Plataforma de lanzamiento
Esta cosa cuesta solo $ 5 y, en mi opinión, es bastante fácil de aprender.
Ya hay mucha información excelente aquí sobre la fabricación y el ensamblaje de PCB. Transmitiré algunas de mis propias opiniones. Puede ir a una casa de ensamblaje, pero le costará, especialmente el costo inicial de la plantilla. Si decide ensamblar en casa, encontrará que es sorprendentemente fácil soldar circuitos integrados grandes (FPGA, microcontroladores, RAM, etc.), pero las piezas de montaje en superficie con solo 2 o 3 conexiones son difíciles de manejar. Cosa sobre el uso de componentes de agujero pasante para esas pequeñas cosas. Personalmente, he evitado tratar de soldar cualquier tipo de matriz de rejilla de bolas. Tal vez debería tratar de curarme de eso, pero no es un problema urgente para mí.
Si fuera a hacer un gran volumen (piense en millones), haría "diseño para la fabricación" para optimizar su diseño para que sea fácil y económico de construir y probar. Piénselo, si un ingeniero de fabricación pudiera reducir 2 centavos del costo de fabricación de 1,000,000 de unidades, entonces tendría un gran ahorro.
Para 500 unidades, tienes un volumen relativamente bajo. Aquí hay una buena presentación, Haz tus cosas: presentación de hardware abierto de Tokio , por Dangerous Prototypes . Básicamente, afirman que en el nivel del que está hablando, usted es demasiado pequeño para construir los tableros usted mismo y debe usar una casa de cumplimiento como lo hacen ellos ( Seeed Studios ). Pasan por los pasos involucrados y lo que necesita. La plataforma de diapositivas también está disponible para descargar.
Tomas O.
olin lathrop