[Bật Mí] Cách Thiết Kế Thiết Bị Điện Tử

Để tạo một thiết bị điện tử hoàn toàn mới, điều quan trọng cần phải có là quy trình các bước thiết kế. Có một nguyên mẫu đầy đủ chức năng và gây ấn tượng đối với người tiêu dùng, thì sau đây là cách bước tiến hành.

Khái niệm, nghiên cứu và thiết kế trước

Sự phát triển của một thiết bị điện tử mới phải được bắt đầu với khái niệm hóa và nghiên cứu. Bắt đầu bằng cách phát triển một ý tưởng cho một sản phẩm hoặc thiết bị mới, cũng có thể là một ý tưởng cho một thiết bị xây dựng trên một sản phẩm hiện có sẵn. Sau khi quyết định sẽ phát triển ý tưởng, hãy bắt đầu thiết kế trước các mạch của thiết bị và liệt kê các thành phần cần thiết. Tạo một ước tính chi phí cho nguyên mẫu cuối cùng và xác định các rủi ro, dự án sẽ gặp phải trong sản xuất.

Trừ khi bạn có kinh nghiệm về thiết kế mạch điện tử, mô hình 3D và kỹ thuật đúc, có lẽ bạn sẽ cần trợ giúp từ bên ngoài với ít nhất một bước của quá trình thiết kế. Tại thời điểm này, bạn nên bắt đầu tìm kiếm những người sẽ có thể giúp bạn, mang theo dự án của bạn từ thiết kế đến hoàn thành. Nếu bạn không có kinh nghiệm với thiết kế mạch, bạn có thể sẽ cần tìm một người có kỹ năng thiết kế mạch trước khi bạn có thể hoàn thành bước tiếp theo.

Thiết kế mạch

Sau khi nghiên cứu hoàn tất, bạn sẽ cần thiết kế một sơ đồ mạch cho phép bạn sản xuất bảng mạch in. Sử dụng phần mềm máy tính để thiết kế PCB. Việc thiết kế mạch thường được thực hiện thông qua phần mềm. Sau khi được thiết kế, hãy chạy tất cả các mô phỏng cần thiết để đảm bảo rằng bo mạch sẽ hoạt động bình thường trước khi bạn chuyển sang thiết kế PCB.

Thiết kế PCB

Trong bước này, bạn sẽ cần chọn các thành phần mà mạch sẽ sử dụng, điều này sẽ giúp bạn định giá sản phẩm. Nếu bạn cần trợ giúp về nghiên cứu thành phần và ước tính chi phí, bạn có thể sử dụng các công cụ trực tuyến để lập kế hoạch và ước tính chi phí của bảng thành phẩm của bạn.

Trong bước này, bạn sẽ cần phải tính đến tất cả các cách khác nhau mà thiết kế PCB có thể không thành công. Ví dụ, PCB có xu hướng dày đặc hơn trong những năm qua, làm tăng nguy cơ hỏng hóc tương thích điện từ (EMC) , nơi các thành phần khác nhau trong PCB giao thoa với nhau, làm suy giảm khả năng hoạt động và gửi tín hiệu của chúng.

Một số thành phần khác nhau – như bộ phận gửi và nhận tín hiệu vô tuyến và bộ xử lý tốc độ cao như bộ vi xử lý – đều có thể làm tăng khả năng PCB bị lỗi theo cách này hay cách khác. Đảm bảo chạy các bài kiểm tra liên quan trước khi tạo mẫu để bạn có thể tránh các lỗi bảng mạch tiềm ẩn.

Tạo mẫu PCB

Sau khi hoàn thiện thiết kế, bạn sẽ cần in các bảng nguyên mẫu để chúng có thể được kiểm tra. Chi phí PCB có thể thay đổi đáng kể, với các bảng đơn giản có thể rẻ đến vài xu, trong khi một số bảng phức tạp nhất có giá hàng trăm hoặc hàng nghìn đô la. Thời gian sản xuất bảng cũng sẽ khác nhau. Có thể trong khoảng từ một hoặc hai tuần đến một tháng hoặc hơn trước khi bạn nhận được PCB sau khi đặt hàng. Bắt đầu kiểm tra PCB sau khi bạn nhận được chúng. Nếu bo mạch của bạn tích hợp bộ vi điều khiển, trước tiên bạn cần phải lập trình chúng.

Lập trình vi điều khiển

Khi thiết kế của bạn chứa bộ vi điều khiển, bạn sẽ cần lập trình nó để đảm bảo thiết bị của bạn vẫn hoạt động bình thường. Bộ vi điều khiển trong PCB đóng vai trò là “bộ não” của chip và điều khiển chức năng của các thành phần nhúng khác nhau trong PCB. Nó cũng là nơi bộ nhớ trên chip được lưu trữ nếu PCB cần bộ nhớ trên chip. Sau khi lập trình, đã đến lúc chuyển sang thử nghiệm.

Đánh giá và kiểm tra thiết kế

Đánh giá bảng dựa trên chức năng của nó. Gỡ lỗi bất kỳ vấn đề nào phát sinh. Hãy tận dụng cơ hội này để xem nơi nào có thể cải thiện bảng và nơi nào có thể có cơ hội giảm chi phí.

Chế tạo và tạo mẫu bao vây

Bây giờ, bạn sẽ cần phát triển vỏ bọc mà PCB của bạn sẽ được đặt trong đó. Đối với nguyên mẫu, điều này không nhất thiết cần bất kỳ thứ gì chuyên nghiệp – chỉ đủ để giữ cho bảng mạch an toàn không bị hư hại, trong khi cung cấp quyền truy cập vào bất kỳ công tắc hoặc cổng I/O nào mà bạn cần để thiết bị hoạt động bình thường. 

Nguyên mẫu thường sử dụng các hộp dự án đơn giản mà bạn có thể tự sản xuất bằng các công cụ đơn giản. Bạn có thể mua một hộp dự án sao cho phù hợp với dự án của bạn và khoan các lỗ cần thiết để lắp bảng và cung cấp quyền truy cập bên ngoài.

Nếu bạn định sản xuất thiết bị trên quy mô lớn, bạn sẽ cần lên kế hoạch thiết kế nhà ở chắc chắn hơn. Bạn có thể thiết kế vỏ bọc bằng công nghệ tạo mô hình 3D và sử dụng phương pháp ép phun để sản xuất thiết bị với số lượng lớn. Các phương pháp sản xuất thay thế, như in 3D, cũng là một lựa chọn. Sau khi thiết kế vỏ bọc, bạn sẽ cần sản xuất nó để có ý tưởng tốt về cách nó xuất hiện và đánh giá chức năng của nó. Tiếp theo, bạn sẽ cần chuẩn bị cho quá trình sản xuất và lập kế hoạch cho tất cả các thử nghiệm sản xuất cần thiết cho quá trình sản xuất.

Tài liệu và Sản xuất

Tập hợp tất cả các sơ đồ và thiết kế đã hoàn chỉnh, cũng như các sơ đồ hoặc tài liệu thiết kế có liên quan cho vỏ sản phẩm của bạn. Chuẩn bị tài liệu cho thấy nhà sản xuất bo mạch của bạn sẽ cần thực hiện những kiểm tra nào để đảm bảo rằng bo mạch đang hoạt động bình thường. Khi bước này hoàn tất, sản phẩm của bạn đã sẵn sàng để sản xuất.

Quá trình thiết kế, thử nghiệm và tạo mẫu cho các thiết bị điện tử mới có thể phức tạp, nhưng tất cả chúng đều liên quan với nhau để đảm bảo rằng sản phẩm của bạn có hiệu quả nhất có thể khi nó sản xuất. Các bước quan trọng nhất của quy trình này sẽ là nghiên cứu, thiết kế và thử nghiệm, vì các bước này sẽ đảm bảo rằng các thiết bị điện tử sẽ hoạt động như mong muốn.

B2bmart.vn vừa giới thiệu đến bạn đọc một số thông tin về quy trình sản xuất một thiết bị điện tử mới. Hi vọng qua bài đọc trên sẽ giúp bạn hiểu rõ hơn và có thể áp dụng chúng vào công việc của mình.