Skift dit elektronikprojekt til en salgbar produkt - 💡 Fix My Ideas

Skift dit elektronikprojekt til en salgbar produkt

Skift dit elektronikprojekt til en salgbar produkt


Forfatter: Ethan Holmes, 2019

Har du en ide, du gerne vil bringe til markedet? I denne serie går John Teel igennem processen med at opgradere fra prototype til produktion. Følg hver aflevering for at se nærmere på, hvordan man indarbejder enkelte komponenter.


Drømmer du om at udvikle en varm, ny hardware gadget og bringe den til markedet? Måske er dit mål at gøre verden bedre med dit produkt, eller måske vil du bare blive beskidte rig, der sælger dit produkt.

Udvikling af en prototype med en Arduino, Raspberry Pi eller anden udviklingsplatform er et fantastisk første skridt. Men der er stadig meget at gøre, hvis du vil gøre det til noget, der kan fremstilles og sælges til masserne.

I denne artikel vil jeg nedbryde processen i håndterbare trin, så du kan komme i gang med at gøre din drøm til virkelighed!

Trin 1: Vælg de centrale elektroniske komponenter

Det første skridt er at vælge de primære mikrochips (dvs. integrerede kredsløb), sensorer, skærme, stik og andre elektroniske komponenter baseret på de ønskede funktioner og din målpris.

Nogle af de bedste steder at finde og købe elektroniske komponenter er de store distributører som Arrow, Digikey, Mouser og Future. Komponenter kan købes som singler (til prototyper og initialtest) eller op til tusindvis (til produktion af lavt volumen) fra nogen af ​​disse leverandører. AdaFruit og SparkFun er to af de bedste ressourcer til elektroniske moduler, kits, sensorer, kameraer og andre elektroniske dele.

Trin 2: Design Circuit Schematisk

Når alle de centrale komponenter er valgt, er det næste trin at forbinde dem alle sammen i et skematisk diagram. Det skematiske diagram svarer til en tegning for et hus.

Figur 1 - Eksempel på et skematisk kredsløbsdiagram (Arduino Uno)

Skematisk viser, hvordan alle komponenter, fra mikrochips til enkle modstande, forbinder sammen. Skematisk er en abstrakt repræsentation af elektronikdesignet. For mange kan dette være det sværeste skridt at lære, fordi det kræver en grundlæggende forståelse af elektronikdesignteknik.

Jeg foreslår at starte med en prototype baseret på en Arduino eller Raspberry Pi, så kan du kopiere mange af deres open source-skemaer, når du er klar til at overføre til et fuldt tilpasset design. Hvis du ikke har en god forståelse for elektronikken, så har du tre valg: Find en medstifter, der gør det, lær dig selv de grundlæggende elementer i elektronikken eller ansæt en elektronik designingeniør til enten at designe kredsløbet fuldt ud eller i det mindste at gennemgå din design.

Trin 3: Opret materialebladet

Nu er det tid til at oprette en detaljeret liste over dele, der hedder et materialeblad (BOM). BOM'en viser delnummer, delbeskrivelse, mængde og muligvis delprisen. Du skulle allerede have valgt de mere vigtige komponenter i trin # 1. Så nu skal du angive alle sekundære komponenter som kondensatorer, modstande, induktorer, stik etc.

Bemærk, at BOM'en kan oprettes efter trin # 4, hvis det ønskes, men når du gør det tidligt, kan du hurtigere estimere produktionsomkostningerne for dit produkt.

TRIN 4: Design det trykte kredsløb

Nu er det tid til at tage det konceptmæssige skematiske diagram og gøre det til virkelige elektronik: Et printkort (PCB).

FIGUR 2 - Udskrivningskort (PCB) layout eksempel og den resulterende PCB prototype

Et printkort er det fysiske kort, der holder og forbinder alle elektroniske komponenter. For mange projekter er det mere kompliceret og tidskrævende at oprette PCB layout end at designe den oprindelige skematiske.

I de fleste tilfælde er jo strammere komponenterne pakket sammen, jo længere tid det tager at oprette PCB-layoutet. Det betyder, at for meget små produkter, som f.eks. Bærbare teknologienheder, vil det tage ekstra tid at oprette PCB layout.

Hvis din gadget bruger store mængder strøm, eller tilbyder trådløs forbindelse, er PCB layoutet endnu mere kritisk og tidskrævende.

For trådløse kommunikationsprodukter skal du være ekstra opmærksom på PCB layoutet for RF (Radio-Frequency) kredsløb, som typisk betyder antennen. Antenne layout er ikke kun kritisk, men det er også kompliceret. Forkert antennelayout er nok en af ​​de hyppigste fejl i PCB-design. Jeg foreslår, at du får enten antenneproducenten eller en uafhængig ingeniør til at gennemgå dit antennelayout før prototyping. Bare sørg for at ansætte en ingeniør, der har erfaring med antenne PCB layout, da de fleste ikke vil have den nødvendige erfaring.

Husk, at du sandsynligvis stadig skal have din antenne indstillet for at opnå maksimal effektivitet. Mange gange vil din antenneproducent levere denne tuning service.

Trin 5: Bestil PCB prototyperne

Produktion af elektroniske PCB prototyper er en to-trins proces. Det første skridt er at producere de blotte printplader. Til dette trin bruger jeg enten Sunstone Circuits eller San Francisco Circuits, men der er også mange andre valg. Det andet trin er at have alle de elektroniske komponenter samlet på PCB'en. Til dette trin bruger jeg normalt et firma kaldet Screaming Circuits.

Montering er normalt det dyreste trin, og i min erfaring handler det om to tredjedele af den totale PCB-pris. For at spare penge kan du selvfølgelig selvsolere komponenter, hvis du er god til lodning. Imidlertid er mange moderne komponenter blyløse (ledningerne er under delen), der gør dem umulige at gøre med hånden.

I de fleste tilfælde vil det tage et par uger at få fuldstændigt monterede brædder, medmindre du betaler ekstra for hurtig service. Jeg starter typisk med at bestille omkring 5 sammenstillede brædder, som normalt koster omkring $ 2.000.

Hvis super lille størrelse er absolut kritisk for dit produkt (tænk bærbar teknologi og Internet-of-Things-enheder), så skal du muligvis overveje mere avancerede PCB-produktionsmetoder for at opnå den ønskede størrelse. For eksempel vil brugen af ​​begravede og / eller blinde vi'er tillade dig at pakke alt utroligt stramt. Disse avancerede vias kan dog nemt tredoble din prototypekost, så det er bedst kun at bruge dem, hvis det er vigtigt for produktsucces.

Trin 6: Programmér mikrocontrolleren eller mikroprocessoren

De fleste elektroniske enheder indeholder et mikrochip kaldet en mikrocontroller enhed (MCU) eller Micro = Processor Unit (MPU), der fungerer som kernen "hjerner" til enheden. Som navne betyder en MCU er god til at kontrollere ting, og en MPU er god til behandling af data. En MCU er stort set en langsom MPU med mindre hukommelse og mindre stifter, men med mere indbyggede eksterne enheder til grænseflader med omverdenen. En MCU kræver ikke et operativsystem som et MPU-baseret system, hvilket gør det til den meget enklere løsning.

For eksempel er en Arduino et mikrocontroller (MCU) baseret udviklingssystem, mens en Raspberry Pi er en mere kraftfuld mikroprocessor (MPU) baseret platform med et fuldt operativsystem.

Uanset om dit produkt bruger en mikrocontroller eller en mikroprocessor, skal den programmeres. Dette program (kaldet firmware) vil sandsynligvis blive udviklet ved hjælp af "C" computersproget.

Trin 7: Evaluere, Fejlfinding og Gentag

Den første version af noget nyt produkt er aldrig markedsklar, og eventuelle problemer vil blive rettet i den næste prototype iteration. Der vil næsten altid være nogle problemer, så vær ikke urealistisk optimistisk, når du opretter dine udviklings- og finansieringsplaner. Planlæg for virkelighed.

Dette kan være et udfordrende skridt til at forudsige både hvad angår omkostninger og tid. Eventuelle problemer er naturligvis uventede, så det vil tage tid at finde ud af kilden til fejlen og bestemme, hvordan man bedst kan rette det. Enhver virksomhed, der udvikler nye hardwareprodukter, har imidlertid samme hindring for at overvinde.

Trin 8: Certificeringer

For at sælge et nyt elektronisk produkt i de fleste lande er der flere typer certificering påkrævet. De nødvendige certificeringer er afhængige af det land / område, hvor produktet sælges.

Jeg advarer dig om, at opnå certificeringer ikke er billig, og de fleste produkter koster mindst $ 10k til $ 30k for at certificere. Heldigvis er der måder at reducere denne pris på, f.eks. Ved at bruge forudcertificerede trådløse moduler. Nedenfor er et hurtigt overblik over de certificeringer, der kræves i USA, Canada og Europa.

FCC (Federal Communications Commission) certificering er påkrævet for alle elektriske produkter, der sælges i USA. Produkter, der ikke målrettet udstråler elektromagnetisk energi (dvs. ingen trådløse funktioner) klassificeres som ikke-radiatorer. På den anden side overfører trådløse produkter målrettet elektromagnetisk energi og klassificeres som forsætlige radiatorer. Det er meget dyrere at opnå FCC-certificering for en forsætlig radiator.

UL (Underwriters Laboratories) eller CSA (Canadian Standards Association) certificering er påkrævet for ethvert elektrisk produkt, der sælges i USA og / eller Canada, der sættes i en stikkontakt. Produkter, der kun kører på batterier uden genopladningsfunktioner, kræver ikke UL / CSA-certificering. De fleste detailkæder og / eller produktansvarsforsikringsselskaber vil dog kræve UL / CSA-certificering for ethvert elektronisk produkt.

CE (Conformité Européene) certificering er påkrævet for produkter, der sælges i EU (EU). Det ligner FCC og UL certificeringer kræves i USA.

RoHS (Restriktion af farlige stoffer) certificering er påkrævet for elektriske produkter, der sælges i EU (EU). Det bekræfter, at elektronikken er fri for bly.

Konklusion

Hvis dit produkt kræver elektronik, vil det uden tvivl øge kompleksiteten ved at udvikle produktet. Dette betyder øget udviklingsomkostninger, tid og risiko.

For at sænke din udviklingsrisiko (og normalt din pris og tid) anbefaler jeg stærkt, at du får en anden mening om ethvert design, før du prototyperer det. Andre meninger, som ofte kaldes designanmeldelser, kan i høj grad reducere risikoen for fejl. På den lyse side er migrering af elektronikken fra prototype til masseproduktion relativt ligetil.



Du Kan Være Interesseret

Hindbær Pi 101: Hvad er Pi alligevel?

Hindbær Pi 101: Hvad er Pi alligevel?


Swirly Checkered træskærebræt

Swirly Checkered træskærebræt


Kunstner Hækler Crazy Creepy Creatures

Kunstner Hækler Crazy Creepy Creatures


$ 9 CHIP Computer afslører dens open source detaljer

$ 9 CHIP Computer afslører dens open source detaljer