Содержание

Любите работать сделать самому своими руками? Электроника в помощь!

Электроника, в частности, электронные бытовые приборы, просто ворвалась в жизнь человека и настолько прочной в ней укрепилась, что просто невозможно себе представить свою жизнь без такой массы устройств. Так, например, старшее поколение не может обойтись без телевизоров, каждый вечер они проводят у телеэкранов, впитывая в себя различные шоу и телесериалы. А в это время молодежь за уши не оттянешь от ноутбуков, планшетов, смартфонов, все их внимание и жизненная энергия поглощаются мировой паутиной под названием Интернет. А ведь каких-нибудь 50-60 лет назад не в каждом доме был радиоприемник, не говоря уже о телевизорах. Прогресс не стоит на месте, он мчится вперед уже не семимильными шагами, а врывается в каждый дом как торнадо, разрушая привычные устои жизни человека и внося в них сумятицу в виде электронных приборов и устройств.

Однако большинство людей являются только пользователями такой техники, они не имеют ни малейшего понятия о том, как устроено то или иное устройство, по какому принципу оно работает. Технические знания таких людей ограничиваются только тем, как включить прибор в сеть или поставить на подзарядку. А ведь эта наука весьма интересна и занимательна, и совсем не сложно научиться изготавливать простейшие приборы своими руками. Электроника может вам открыться с иной стороны. Освоив азы, вы не захотите останавливаться на месте, будете развиваться и обогащать свой запас знаний, увеличивая свои практические навыки.

Конечно же, начинать надо с простейших приборов. Так, собрав элементарную схему обычного дверного звонка своими руками, электроника которого обеспечит частоту звука или мелодию, отличающуюся от всех остальных, вы почувствуете уверенность, позволяющую переходить к более сложным устройствам.

Давайте рассмотрим, как это делается практически. Для сборки нам понадобятся два резистора (22 кОм, и 180 Ом), один полевой транзистор Нер310, конденсатор 50-25 В, одна кнопка, динамик и источник тока на 9 вольт. В такой схеме плюс напряжения питания поступает через резистор (22 кОм) и кнопку на управляющий электрод транзистора, пропускной канал которого осуществляется через резистор (180 Ом), и на плюс динамика. Минус динамика подсоединяется к источнику напряжения. Конденсатор подключите между отрицательной клеммой и источником транзистора. Такая схема собирается за пять минут, буквально на колене.

Вы можете приобрести пособие для начинающих радиотехников и мастерить различные самоделки своими руками, электроника которых будет радовать вас долгое время. Причем качество таких изделий будет в разы лучше, чем у китайских аналогов, наводнивших наши магазины. Не последнее место в вашей практике может занять автомобильная электроника, своими руками выполненная. Преимущество этого направления в том, что любой тюнинг весьма прост, а специалисты дерут за такие «фишки» огромные деньги.

Например, установите себе дополнительное светодиодное освещение в машине: под капотом, в багажном отсеке, в салоне… Или пустите светодиодную ленту по днищу автомобиля. Для этого не требуются какие-то специфические знания. Подберите себе на радиорынке светодиоды с напряжением питания 12 В. Сегодня такой товар представлен в широком ассортименте. Можно взять диоды в корпусе, защищенном от пыли, грязи, влаги и пр. А крепится такой прибор элементарно – на двухсторонний скотч.

В любом автомобиле на капоте и в багажном отсеке существуют кнопки на открытие, вот к ним и надо подключить плюсовой провод светодиода, а отрицательный – на корпус авто. При такой схеме подключения свет будет гореть только при включенных габаритах, то есть в ночное время. Если вас не устраивает такой способ, протяните от аккумуляторной батареи питание и установите дополнительную кнопку. Зато насколько удобно будет ночью искать что-либо в багажнике или копаться под капотом. А самое главное – вы смогли сделать это своими руками. Электроника – это просто клондайк всевозможных идей для моделирования и тюнинга.

Вы можете даже научить таким премудростям своего ребенка или учиться вместе с ним. Это поможет вам наладить тесный контакт со своим сыном, ведь мальчишки любят ковыряться в железяках, собирать различные приборы своими руками. Электроника, вернее, знания в этой области, им не то что нужны – позарез необходимы!

Электроника | Сами своими руками

Антенна

Если у вас хорошо вышла антенна своими руками, wifi, телевизионная (тв), 3g, спутниковая, для дачи fm антенна своими руками, то в этом разделе нашего сайта вы можете поделиться своим опытом!

Усилитель

Если вы знаете, как сделать усилитель звука своими руками, ламповый усилитель, для сабвуфера, колонок, автомобильный усилитель своими руками, то в этом разделе нашего сайта вы можете поделиться своим опытом и показать нам мастер класс.

Компьютер

Если вы знаете, как сделать компьютер или моддинг компьютера своими руками, как произвести охлаждение водяное компьютера своими руками, сборку, ремонт компьютера своими руками

, сделать корпус, сабвуфер для компьютера, то собираем компьютер своими руками вместе! Поделитесь своим опытом на нашем сайте!

Ветрогенератор

Если вы знаете, как сделать ветрогенератор своими руками и у вас есть чертежи, на вертикальные ветрогенераторы своими руками, то на нашем сайте вы можете поделиться своим опытом!

Ремонт электроники

Смотрите, как произвести ремонт электроники своими руками

Сигнализация

Если у вас хорошо получилась сигнализация своими руками, gsm сигнализация,

охранная, простая сигнализация своими руками, если вы знаете, как установить сигнализацию (установка сигнализации своими руками), то в этом разделе каталога вы можете поделиться своим опытом и выложить все ваши фото и видео материалы.

Робот

Если у вас удачно получился робот (простой, мини роботы) своими руками, вы знаете, как сделать робота своими руками, то в этом разделе каталога вы можете поделиться своим опытом чтобы другие пользователи могли скачать ваши фото и видео материалы.

Электроудочка

Если у вас удачно вышла электроудочка своими руками и у вас есть ее

видео и схема, то в этом разделе каталога вы можете выложить свой мастер класс по ее изготовлению и поделиться своим опытом.

Металлоискатель

Если вы знаете как сделать металлоискатель своими руками и у вас есть готовая схема работы или даже видео, то в этом разделе каталога мы просим вас поделиться своим опытом.

Другое

как разрабатывать своими руками / Хабр

Умные часы и фитнес-браслеты из занятных, но исключительно теоретических концептов постепенно переместились в ближайшие салоны розничных продаж портативной электроники вроде «Евросети» или «Связного». Приложив чуть больше усилий, можно стать обладателем умных очков или какого-нибудь другого устройства виртуальной реальности. Носимые гаджеты постепенно становятся достаточно обыденной вещью. Но, в то же время, практически каждый покупатель такого девайса становится своего рода объектом эксперимента: на нём новые технологии проходят обкатку. «Ранние пташки», «early technology adopters» – так зовут на западе первую волну любителей новинок. Им приходится мириться с неидеальными интерфейсами, нехваткой приложений, не вполне ясными сценариями использования.

Можно ли заставить рынок как можно быстрее проскочить эту фазу и перейти в зрелое состояние, когда покупка носимого гаджета сравнится с выбором бытовой техники – простым и понятным? В свое время эту стадию довольно долго, лет 10, переживали смартфоны. Но у нас есть все основания полагать, что нынешние «детские болезни» носимых устройств будут преодолены куда быстрее.

И одна из причин для подобного оптимизма – мощный рост открытых платформ и появление тысяч, если не десятков тысяч независимых разработчиков. Примером такого «двигателя прогресса» может стать недавняя инициатива известного чипмейкера – тайваньской компании MediaTek (один из лидеров рынка «железа» для смартфонов) Инициатива под названием MediaTek Labs создана для того, чтобы любой человек, который заинтересован в создании новых гаджетов, получил необходимые инструментарии для их разработки. Не важно, имеете ли вы в голове только концепцию или свежую идею, умеете прототипировать и создавать 3D-модели, либо последние 20 лет посвятили исключительно программированию на ассемблере. Собрать команду вокруг своего проекта либо внедрить возможности MediaTek Labs сможет любой энтузиаст, имеющий перед собой цель и видение. Причём, очень может быть, только лишь видение: MediaTek Labs позволяет поучаствовать в проектах конкретных устройств даже в том случае, если у вас имеется только идея, а вот ИТ-навыков нет вообще никаких.

Фактически, в рамках MediaTek Labs можно реализовать полный цикл разработки устройства. Компания предоставляет железо, операционную систему, все программные и аппаратные интерфейсы, документацию, полную поддержку. Потратиться на первых порах придется только на «железо» (было бы странно, если бы и его раздавали просто так) – около 80 долларов за комплект LinkIt One из системы-на-чипе MediaTek Aster (MT2502) с модулями Wi-Fi (MT5931) и GPS (MT3332). В комплекте набора для разработчика LinkIt One входят антенны для беспроводных модулей и литиево-полимерная батарея. Архитектура чипа – ARM7, и позиционируется он как решение класса Simple Application Use (SAU). Это значит, что устройства, собранные на базе MediaTek Aster, могут представлять собой носимую электронику среднего уровня. Различные треккеры, мониторы здоровья и состояния окружающей среды, умные часы с простым интерфейсом, летающие дроны с автоматический навигацией – таков спектр доступных решений. Причём стоимость конечного продукта будет доступной (все мы помним о замечательной игрушке Google Glass ценой далеко за 1000 отнюдь не дешевеющих долларов). Грубо говоря, устройства на Aster займут нишу между простыми браслетами-шагомерами (до 100 долларов) и умными часами или очками класса high-end (более 400 долларов). Также в области золотой середины будет находиться и типичное время автономной работы таких устройств: около 5-7 дней.


Вот так MediaTek LinkIt One и выглядит

Занимать нишу «посередине» – не в новинку для MediaTek. Именно на доступных, но достаточно продвинутых смартфонах, «сердца» (то есть процессоры, точнее, системы-на-чипе с процессором во главе) для которых компания поставляет, MediaTek и сделала свой бизнес. Более 200 миллионов чипсетов было произведено и отгружено только в прошлом году. Это значит, что если вы мыслите широко, и для вашего устройства потребуются миллионные тиражи, не возникнет сомнений в способности этой компании как партнера поставить нужное количество чипов без длительного ожидания.

Операционная система реального времени LinkIt, на базе которой в рамках MediaTek Labs предлагается разрабатывать приложения, – своего рода альтернатива различным вариациям на тему Linux для более компактных и энергоэффективных решений. И, кстати, совсем не обязательно быть гуру аппаратного уровня программирования микроконтроллеров, чтобы разрабатывать новые гаджеты в рамках возможностей, предоставляемых MediaTek Labs. Подобно платформе Arduino, объединившей вокруг себя энтузиастов с самым разным уровнем подготовки, программа MediaTek Labs предоставляет понятный SDK и HDK (инструменты для разработки программного и аппаратного обеспечения соответственно). Между прочим, поддержка кода и железа Arduino в LinkIt тоже имеется, таким образом можно значительно расширить возможности уже имеющегося продукта, не отказываясь от предыдущих наработок. Пожалуй, кроме Arduino сравнить платформу MediaTek Labs можно разве что с Raspberry Pi, но в любом случае очень опосредованно. Микрокомпьютер Raspberry практически остался игрушкой для «гиков», с помощью которой можно взломать банкомат, но вот создать элемент «интернета вещей», который бы стал по-настоящему массовым, пока не вышло.

Последний, но, пожалуй, самый важный компонент, без которого ни одна подобная инициатива не «взлетит» – это сообщество. Тысячи разработчиков со всего мира, из которых уже несколько сотен – выходцы из России и стран Восточной Европы, примкнули к MediaTek Labs. А это значит, что вы не останетесь один на один с вашими проблемами и вопросами. Прийти в проект можно в качестве любого специалиста, которому интересно создавать новые продукты, дизайны, концепты. Да и набирающее силу предпринимательское движение в области ИТ может найти для себя здесь самый ценный ресурс: кадры, которые любят свое дело и сфокусированы на продукте. «Монстры» рынка, впрочем, тоже проявляют интерес к MediaTek Labs: в проекте есть вполне себе «живые» инженеры крупных телеком-корпораций, ищущие идеи и таланты и готовые к диалогу с разработчиками-энтузиастами. А еще – фабрики, которые, если сочтут ваш проект интересным, могут даже предложить изготавливать его на своих мощностях. Естественно, не просто так, а за вполне живые доллары.

В то время как гиганты рынка вроде Intel и Samsung в состоянии выкатить на полки магазинов продукты, созданные под мощным влиянием маркетинга и собственных представлений о том, что должно нравиться пользователям, ваше видение прекрасного может отличаться. Встречаясь каждый день с реальными потребностями живых людей и не будучи связанным сложными обязательствами с акционерами, независимые разработчики, дизайнеры, предприниматели-одиночки и визионеры могут очень круто повлиять на современный рынок. Как минимум – ускорить приход «интернета вещей» в каждый дом, приблизить тот момент, когда носимый гаджет станет удобным и надежным помощником, не вызывающим фрустраций и долгого периода привыкания.

Для того чтобы начать работу над своим гаджетом мечты достаточно посетить две ссылки: labs.mediatek.com – это сайт самой платформы (регистрация бесплатна, после чего можно скачать бесплатный же SDK), и www.seeedstudio.com – здесь можно приобрести стартовый набор «железа» LinkOne для разработчиков. Возможно, вы остановитесь на автоматической кормушке для домашних рыбок, которая параллельно изучает их двигательную активность, поддерживает температуру воды в аквариуме и автоматически выкладывает фотографии самых красивых питомцев в блог. И, разумеется, подарите этот занятный гаджет нескольким знакомым. Либо же соберёте более 1,5М долларов только в виде предварительных заказов, как это сделали разработчики часов Kreyos Meteor в прошлом году на Indiegogo. Удача в таких делах зависит от очень многих факторов, но наличие доступного инструментария и для разработки – один из самых важных. В MediaTek Labs всё это есть.

Корпус для электроники своими руками, металлический корпус из профильной трубы

В этой статье я хочу рассказать о том как можно делать достаточно хорошие и качественные корпуса для различной, как мелкой так и крупной электроники. Вообще на изготовление корпуса меня натолкнули цены на заводские корпуса. Алюминиевые и металлические корпуса стоят неприлично дорого, особенно если они средних и больших размеров, да даже пластиковые и те не дешёвые. Но я нашёл так-сказать выход, сделал аналог вот таких корпусов как на фото ниже, и далее получив отличный результат буду продалжать делать такие корпуса и далее.

>

За основу своего корпуса я взял отрезок профильной трубы размером 100*50 мм, с толщиной стенки 3 мм. Мне как-раз нужен был именно таких размеров корпус, чтобы он эффективно рассеивал тепло за счёт массы и площади. Но сейчас можно купить профильную трубу любых размеров, например для мелкой электроники есть трубы 40*20 мм с толщиной стенки 2 мм, ну и другие размеры тоже доступны повсеместно, и главное стоит это всё довольно дешево. А для изготовления ничего особого не надо, достаточно иметь дрель или шуруповёрт чтобы сверлить отверстия, ну и порезать как нужно с помощью болгарки. Ниже на фото то что получилось у меня,

>

Корпус состоит из пяти основных частей, размеры 180*100*50 мм. Сам корпус это отрезок профильной трубы нужной длинны, я отрезал 18 см. Две боковые крышки, я отрезал из той-же профильной трубы. Они стягиваются четырьмя шпильками, проходящими через весь корпус, они проходят по углам и не мешают размещать внутри детали электроники. Чтобы контроллер не прижимался тыльной стороной к стенке при монтаже и был зазор для хорошего охлаждения, я разрезал профиль 20*20 мм чтобы получились две L-образные полосы, которые прикрутил с боков. Ниже на фото детальки корпуса, вырезал обычной маленькой болгаркой.

>

>

>

Боковые крышки притягиваются на шпильки

>

>

>

>

Корпус после изготовления был покрашен краской из баллончика, перед покраской я прошёлся наждачной бумагой, а так не грунтовал и не обезжиривал, хотя это очень желательно делать чтобы краска потом не отстала и не шелушилась.

>

>

>

>

>

Ниже видео с которого размещены фотографии выше.

В общем таким образом можно делать любые корпуса для различной электроники. Металлический корпус обладает хорошей теплоотводностью, прочный, но правда тяжёлый и больше подходит для стационарнонго использования.

мир электроники – Фототранзистор своими руками

или

Как изготовить фототранзистор самостоятельно

категория Практическая электроника материалы в категории

 Во многих радиолюбительских конструкциях встречается такой элемент как фототранзистор.

Он нужен в основном в оптических устройства: в тех где какое-то устройство должно реагировать на свет (фототир, например…).

Фототранзистор, конечно, можно и купить, но можно сделать его и самостоятельно из обыкновенного транзистора

Известно что p-n переход реагирует на внешние факторы- температуру и освещение.
Именно это свойство и послужило основанием для создания таких радиоэлементов как терморезисторы, фоторезисторы (они хоть и имеют название резисторы, но в их основе содержится полупроводник), фотодиоды и фототранзисторы.

Весь смысл фототранзистора заключается в том что при внешнем освещении у него начинает открываться переход Коллектор-Эмиттер и поэтому фототранзисторы изготавливаются в прозрачном корпусе.
Обыкновенные-же транзисторы имеют, напротив, закрытый корпус чтобы избежать этого фотоэффекта. Но ведь его можно и спилить…!

Лучше всего для этих целей подходят транзисторы выполненные в металлическом корпусе.

Из отечественных “малогабаритных” это КТ342, КТ3102. Из супер- древних это серия МП (МП25, МП35, МП40 и так далее).

Итак, изготавливаем фототранзистор из простого транзистора

Берем любой подходящий в металлическом корпусе( например КТ342) и спиливаем с него верхушку. При этом нужно быть по-аккуратнее чтобы не повредить сам кристалл.

Подключаемся мультиметром к выводам Коллектор и Эммитер в режиме измерения сопротивления и видим что этот переход стал проводить ток:

В освещенном виде этот переход имеет сопротивление 3,29 кОм,а если его закрыть бумажкой то сопротивление поднимается до 373 кОм. Все работает!

 

Теперь нужно принять меры чтобы защитить кристалл от пыли. Для этого можно залить его эпоксидной смолою или канифолью (кстати это даже еще и увеличит фотоэффект так как в результате мы получим своеобразную линзу).

Примечания
 Полистав различную литературу и пробежавшись по форумам я выяснил что лучшие результаты при самостоятельном изготовлении фототранзистора дают отечественные маломощные кремниевые, причем желательно чтобы коэффициент усиления у них был по-больше.  

Как сделать «лизуна» для чистки клавиатуры и другой электроники

В последнее время в интернете появился новый тренд – чистка электроники с помощью специальной слизи. Этот липкий инструмент рекламируется как отличное средство для удаления пыли и грязи с клавиатур, модемов и пр. Конечно, сразу же нашлись умельцы, готовые поделиться собственным рецептом изготовления такого «лизуна». Тем не менее, не все они эффективны, а некоторые даже могут причинить вред электронике.

Путем проб и ошибок американской журналистке Алине Брэдфорд удалось вычислить формулу волшебной слизи, хорошо чистящей и не застревающей между клавиш клавиатуры.

 

Способ приготовления чистящей слизи («лизуна»)

Ингредиенты:

  • 1 ½ стакана теплой воды;
  • ¼ стакана буры (тетрабората натрия, известент также как «borax») для стирки;
  • 140 г клея ПВА;
  • Пищевой краситель (по желанию).

Инструкция:

  • В 1 стакан теплой воды добавьте буру и помешивайте до ее полного растворения;
  • Смешайте отдельно оставшиеся ½ стакана воды, клей и несколько капель пищевого красителя;
  • Добавьте в полученную смесь воду с бурой и размешивайте до получения однородной массы;
  • Разминайте массу в течение нескольких минут, пока материал не станет напоминать пластилин;
  • Если масса липнет к рукам, или из нее невозможно сформировать шарик, добавьте еще несколько столовых ложек буры. Ни в коем случае не используйте чистящую слизь, если ее нельзя скатать в шарик.

 

Способ использования чистящей слизи

Чистить электронику с помощью «лизуна» нужно очень осторожно. Сформируйте шарик и мягкими движениями прикасайтесь к очищаемой электронике. Обратите внимание – слизь не должна контактировать с поверхностью дольше пары секунд, иначе она может просочиться внутрь устройства и испортить его.

Принимая во внимание процесс приготовления и использования модного средства, проще чистить гаджеты более привычными способами. Однако надо отдать должное, чистка клавиатуры «лизуном» — весьма занимательное занятие.

Смотрите также:

Как сделать сегвей своими руками

Неужели такое сложное устройство, как сигвей, можно сделать самому? Оказывается, можно. Если приложить достаточно усердия и воспользоваться специальными знаниями. Что и сделал молодой инженер по имени Petter Forsberg, окончивший шведский технологический университет Чалмерса по специальности “Автоматизация и мехатроника”.

Кроме знаний и умений, ему еще должны были понадобится немалые деньги, скажете вы. Да, деньги понадобились, но не много, около 300 евро, чтобы приобрести определенный набор деталей и оборудования. Результат его стараний – на этом видео:

Оборудование (200 €)*

  • 2 двигателя, 2 колеса и 2 свинцово-кислотных батареи 150 €
  • Стальная труба 5 €
  • Алюминиевые блоки 10 €
  • Алюминиевая опорная плита 10 €
  • 12 мм стальная ось 5 €
  • Руль 7 €
  • Аварийный тормоз 3 €
  • 2 Springs 8 €

* Цены указаны приблизительно

Электроника (100 €)*

  • 3 х ATmega168
  • ADXRS614
  • ADXL203
  • 8 Mosfets
  • Gate drivers
  • Конденсаторы и резисторы
  • Двухслойная печатная плата
  • Регулятор напряжения
  • Индикатор LED
  • LiPo батарея

Механика

Двигатели, колеса, цепи, шестерни и аккумуляторы были взяты от двух недорогих китайских электроскутеров. Двигатели позволяют обеспечить 24Вольт, 300Вт, 2750 оборотов в минуту.

Передача осуществляется от малой шестерни на моторе к большой шестерне на руле. Соотношение составляет примерно 6:1, такое высокое соотношение предпочтительнее, чтобы получить лучший крутящий момент и пониженную максимальную скорость. Передача на 12-дюймовом колесе была основана на механизме свободного хода, поэтому пришлось внести необходимые изменения, чтобы можно было водить колесо в обоих направлениях.

Основа платформы – неподвижная ось, на которой должны вращаться оба колеса. Ось крепится тремя алюминиевыми блоками, которые фиксируются с помощью 5мм установочных винтов.

Чтобы иметь возможность поворачивать при управлении сегвеем с помощью наклона рулевой колонки влево и вправо был выполнен чертеж необходимой детали в программе SolidWorks, после чего она была изготовлена на станке с ЧПУ. Программа для станка была написана с применением CAMBAM. Этот же метод был использован для производства коробки  для электроники и сборки блока экстренного торможения.

Руль будущего сегвея представляет из себя обычный велосипедный руль, трубка которого присоединена к 25 мм стальной полой трубе. Чтобы сохранять положение рулевой колонки по центру и создать некоторое усилие для обратной связи были задействованы две стальные пружины. На руле также предусмотрена аварийная кнопка, которая подключена к стандартному реле от автомобиля и может снизить мощность двигателя.

Для питания используются два свинцовых аккумулятора 12V 12Ah, которые применяются для моторов на 24V.

Электроника

Все печатные платы были изготовлены специально для этой разработки. Главная плата берет на себя вычисления, собирает данные от датчиков, таких как гироскоп (ADXRS614), акселерометр (ADXL203) и подстроечный потенциометр, на основании чего способна определить в каком направлении вы хотите повернуть.

Основной процессор AVR ATmega168. Соединение с ноутбуком производится по Bluetooth с использованием RN-41. Два H-моста преобразуют сигналы управления от основной платы на усилие для двигателей. Каждый H-мост имеет ATmega168, связь между платами осуществляется через UART. Вся электроника работает на отдельной батарее (LiPo 7.4V 900mAh).

Чтобы иметь простой доступ к зарядке аккумуляторов, для программирования основной платы, изменения параметров контура управления была сделана небольшая коробка с необходимыми разъемами, переключателем питания электроники и подстроечного потенциометра на верхней стороне.

Программное обеспечение

Программное обеспечение микроконтроллера в основном состоит из фильтра для гироскопа и акселерометра и цикла PD управления. Для теста были взяты два фильтра: Kalman и Complemenatry. Оказалось, что производительность их была очень похожа, но для Complemenatry фильтра требуется меньше вычислений, поэтому именно он был выбран для использования. Также были написаны приложения на Java, чтобы можно было видеть все значения датчиков и сигналов управления, состояния батареи и т.д.

Техническая сторона создания сегвея своими руками на этом видео:

Как начать работу с проектами по изготовлению электроники своими руками

На Lifehacker представлено множество различных проектов по изготовлению электроники своими руками, но на первый взгляд барьер для входа может показаться высоким. Однако это не так сложно, как кажется. Вот как начать.

Изучите основы, чтобы не убить себя электрическим током (или не взорвать свой проект)

Прежде всего: если вы хотите начать возиться с электроникой, вам нужно убедиться, что вы не ударите себя током.Даже небольшая электроника может сильно ударить вас током, если вы не будете осторожны. Хуже того, если вы сделаете что-то даже немного не так, весь ваш проект может взорваться прямо у вас перед носом. Вот несколько разных источников для начала:

  • E для электроники : Да, это книжка-раскраска, предназначенная для детей, но она учит основам электроники, тому, что делают различные компоненты, и терминологии. это невероятно легко понять. Он предназначен для детей, но и взрослые могут многому у него научиться.
  • Электричество и магнетизм Академии Хана : Вводный курс по электричеству и магнетизму в Академии Хана — отличное место для начала изучения основ работы электричества. Вам не обязательно нужно понимать все, но вам необходимо знать основы того, как работает статическое электричество, как работают токи (чтобы не убить себя электрическим током) и понимать, что делают электрические цепи.
  • Руководство по безопасности Penguin Tutor : Сайт немного устарел, но Penguin Tutor добирается до сути того, что имеет значение.Penguin Tutor расскажет обо всем, что вам нужно сделать, чтобы обезопасить себя при работе с электроникой, включая все очевидные вещи, такие как отключение источника питания во время работы, использование соответствующих предохранителей и оказание первой помощи.
  • Паять легко : Вы, вероятно, будете много паять в своих проектах, и знание того, как делать это правильно, сделает ваши проекты намного проще. Комикс MIghtyOHM “Soldering is Easy” научит вас всему, что вам нужно для начала работы.

Даже если вы хотите просто начать возиться с чем-то вроде Arduino, важно изучить основы электричества. Маловероятно, что вас ударит током, но одно неверное движение, и вы можете разрушить свой проект. Если у вас есть какая-то старая электроника, самое время разобрать ее и начать ковыряться в ней, чтобы посмотреть, как она работает. Детские игрушки, сломанная бытовая техника и старое компьютерное оборудование отлично подходят для того, чтобы научить вас основам работы электроники.

Приступайте к работе с наборами «Все в одном»

Когда вы познакомитесь с основами электричества и компонентами, с которыми работаете, самое время приступить к работе над учебными пособиями. Можно начать с комплекта, который включает в себя все необходимое. Коллекция наборов SparkFun поможет вам начать работу со всем, от Arduino до робототехники. Аналогичным образом, пакеты и комплекты проектов Adafruit предоставляют вам все необходимое для начала работы с любым типом проекта электроники, который вы хотите.

Кроме того, вы также можете посещать онлайн-курсы или следовать инструкциям, чтобы изучить основы вашей электроники. У Adafruit есть огромная коллекция учебных пособий, а в онлайн-учебной программе SparkFun есть классы, начиная от базовой пайки и заканчивая разработкой Arduino.

Следите за чужими проектами и учитесь на них

Когда вы только начинаете, легко добиться большего и попытаться сделать что-то полностью самостоятельно. Это здорово, но гораздо проще ознакомиться с основами, используя указания других людей.Как мы говорили в нашем руководстве по началу работы с Arduino, использование чужих проектов (и кода) — это неплохо. На самом деле, это один из лучших способов учиться.

Одна из ключевых вещей, которую нужно сразу же усвоить, заключается в том, что для проектов «сделай сам» не требуется экспертного опыта. Вам просто нужно представление о том, что вы хотите сделать, и оттуда вы можете найти учебные пособия, которые проведут вас через этот процесс. Наша страница электроники — отличное место для поиска вдохновения, равно как и Instructables, Hack a Day, Make и форумы Adafruit.

Следуя указаниям других людей, начинается самое интересное. Как только вы найдете что-то, что хотите сделать, вы можете улучшить их дизайн, чтобы он работал лучше на вас, или перейти к более крупному проекту. Как только вы получите несколько под свой пояс, у вас не возникнет проблем с тем, чтобы собрать что-то полностью самостоятельно.

Воспользуйтесь преимуществами местных хакерских пространств для получения экспертных советов

Если вы не любите учиться в пустоте собственного дома, то пришло время посетить хакерское пространство и найти единомышленников.Процесс невероятно прост в исполнении. Преимущество заключается в том, что у вас будет время поработать лицом к лицу с единомышленниками и освоить новые навыки в безопасной среде.

Чтобы найти помещение в вашем районе, Hackerspace предоставляет актуальный список всех зарегистрированных помещений по всей стране. В большинстве этих пространств также есть еженедельные или ежемесячные мероприятия, на которые люди могут зайти, ознакомиться с пространством и встретиться с участниками.

Ни для кого не секрет, что возиться с электроникой поначалу немного сложно, но на самом деле это не так сложно, как кажется.Как только вы изучите основы, вы сможете заняться практически любым проектом, который придет вам на ум. Фото Митча Альтмана .

Заглавное фото Траммелл Хадсон .

Как начать делать свою собственную электронику с помощью Arduino и кода других людей

Ежегодная выставка потребительской электроники находится в самом разгаре, а это значит, что тысячи людей собрались в Лас-Вегасе, чтобы посмотреть на пылящийся мусор следующего года. Может быть, вы можете сделать лучше. Может быть, пришло время проверить Arduino.

Слово Arduino может вызвать в воображении образ широкоротого гика, сгорбившегося за рабочим столом, но его простота делает его точкой входа в электронику даже для самых некомпетентных в электронике. Мы расскажем об основах самой Arduino, о том, что означает эта сумасшедшая путаница проводов, а затем пошагово рассмотрим, как использовать чужой код и схемы для создания вашего первого электронного проекта без программирования.

На протяжении многих лет мы показывали нашу долю умных хаков Arduino.В то время как процесс для многих из них может показаться чрезвычайно сложным и чрезмерно гиковским, начать его на удивление легко. В этом руководстве мы шаг за шагом рассмотрим, как использовать Arduino для создания дисплея окружающего освещения (см. изображение справа), который использует данные с вашего компьютера. Этот проект берет информацию о цвете с вашего компьютера и подсвечивает полосу света за дисплеем аналогичного цвета. Это может помочь снизить нагрузку на глаза за счет увеличения освещенности за компьютером, но также является отличным визуальным дополнением к просмотру фильмов (именно поэтому эта функция является преимуществом на некоторых телевизорах).Прежде чем мы углубимся в этот проект, давайте быстро рассмотрим основы Arduino и некоторые из различных проектов, которые вы можете реализовать, используя только бесплатный код Arduino с открытым исходным кодом от других людей.

G/O Media может получить комиссию

Что, черт возьми, такое Arduino?

Для непосвященных Arduino выглядит как сумасшедшая маленькая машина, которая подключается к маленькому кусочку пластика с крошечными проводами. Как только у вас есть набор в ваших руках, он начинает иметь немного больше смысла.

По своей сути Arduino представляет собой небольшую программируемую плату микроконтроллера, которая принимает и хранит код с вашего компьютера, способный создавать интересные результаты, начиная от управления освещением и заканчивая созданием музыки.Плата, язык программирования и большинство проектов, которые вы найдете в Интернете, имеют открытый исходный код. Это означает, что вы можете редактировать и использовать их в соответствии со своими потребностями. Благодаря открытому исходному коду, простоте и цене в 25 долларов Arduino стала популярным инструментом для создания и обмена проектами DIY на основе электроники.

Сама плата Arduino представляет собой физическую плату, которая подключается к вашему компьютеру через USB-кабель и загружает код из приложения на вашем ПК. Вы можете найти пошаговые руководства по установке для Windows, Mac и Linux на официальном сайте Arduino.Программное обеспечение, также называемое Arduino, — это место, где вы программируете свой собственный код (или эскизы, как их называет программное обеспечение Arduino). Для начинающих Arduino, таких как мы, здесь вы вставляете код из проектов других людей. Когда вы отправляете код на Arduino со своего компьютера, код сохраняется на самой Arduino. Вы можете загружать и удалять код из вашего Arduino сколько угодно раз.

Для начала я рекомендую приобрести один из больших начальных пакетов, чтобы у вас было все необходимое для запуска большинства проектов.Набор для экспериментов Adafruit (85 долларов США) или набор изобретателя SparkFun (94,95 долларов США) включают в себя хороший ассортимент деталей и руководств по их использованию. В дополнение к тому, что вы получаете, хорошо иметь при себе мультиметр (15 долларов США) для проверки электрических компонентов и паяльник (9,95 долларов США) для соединения проводов с помощью припоя.

Крутые проекты Arduino, которые можно реализовать, используя код других людей что сделал этот начинающий пользователь Arduino).Знания программирования не требуются, чтобы начать работу с Arduino. Вам просто нужно немного терпения. Сложность проектов варьируется, но большинство из них можно выполнить исключительно с помощью Arduino и компьютера.

Как новичок, многие из этих проектов казались мне слишком сложными, но я успешно пробовал свои силы и в Luminch One (интерактивная лампа), и в моде усилителя, и в фоновом освещении ПК. Поскольку я обычно просыпаюсь до восхода солнца, мой следующий проект — будильник на восходе солнца, чтобы я мог сгладить процесс вставания с постели.Вот небольшой пример некоторых простых проектов Arduino, которые вы можете сделать сами, без опыта программирования.

  • Выключение неработающего усилителя домашнего кинотеатра : Если вы чем-то похожи на меня, вы постоянно оставляете усилитель включенным после прослушивания музыки или просмотра фильмов. Этот умный хак Arduino отслеживает уровни звука и выключает ваш усилитель, когда он не используется.
  • Следите за нагревом вашего компьютера : Вы можете использовать программы для контроля за нагревом вашего компьютера, но если вы ищете забавный и яркий способ сообщить вам, что происходит, этот проект использует Arduino для контроля температуры внутри ваш случай.Если становится слишком жарко, он загорается, чтобы вы знали, что происходит.
  • Будильник с восходом солнца : Просыпаться по будильнику — отстой, независимо от того, насколько вы к нему привыкли. Будильник с восходом солнца решает эту проблему, согревая комнату яркими цветами и светом перед тем, как сработает будильник. Это выглядит немного сложно из-за количества кабелей, но пока вы можете отслеживать все, это на удивление легко.
  • Luminch One wave, управляемый свет : Luminch One — это интерактивная лампа, которой можно управлять, взмахивая рукой для регулировки яркости. Этот проект на первый взгляд кажется довольно сложным, но основная сложность заключается в сборке абажура из пробкового дерева.
  • Окружающее освещение ПК : Добавление окружающего освещения на ПК может сделать процесс просмотра видео исключительно крутым. Используя Arduino и небольшой код на вашем ПК, он контролирует ваш экран и создает подсветку позади вашего монитора. Мы познакомим вас с этим проектом Раджарши Роя в следующем разделе.

Создайте фоновую подсветку для собственного компьютера

Хотя многим людям нравится использовать Arduino для воплощения своих собственных идей, Arduino также можно использовать в качестве инструмента для выполнения проектов, в которых кто-то другой проделал всю тяжелую работу.Думайте об Arduino здесь как о шестигранном ключе в коробке IKEA. Все, что вам нужно сделать, это следовать инструкциям, и вы получите правильные результаты. Давайте посмотрим, какие детали вам нужны для проекта PC Ambient Lighting.

Детали, которые вам нужны

  • Arduino
  • 13 перемычек (6 долларов за упаковку из 75 штук) : проекты работают. Вы используете провода для подключения Arduino к макетной плате и создаете схемы, которые заставляют все обмениваться данными.Вот почему вы видите фильмы, в которых нужно перерезать провод, чтобы бомба не взорвалась. Если вы разорвете соединение, это может остановить работу всей системы.
  • Светодиодная лента RGB (15,95 долл. США) : Это ядро ​​нашего проекта. Эта полоса света будет светиться тем же цветом, что и экран вашего компьютера, и будет казаться, что экран больше, чем он есть на самом деле. Отдельные светодиоды распространены в проектах Arduino, потому что они обеспечивают доказательство того, что схема работает.
  • Паяльник и припой (9 долларов США.95) : Паяльник используется для создания новых и постоянных соединений между деталями с помощью припоя. Как правило, вам не нужно делать ничего более сложного, чем соединить один провод с другим для проектов Arduino. Вы можете обойтись изоляционной лентой для этого проекта, если вам нужно, но пайка всегда лучший выбор.
  • Макетная плата (5 долларов США) : Макетная плата соединяет различные электронные устройства, не спаивая их вместе. Он состоит из сетки крошечных отверстий, через которые можно соединять различные компоненты.Все эти отверстия связаны, как маленький Lite-Brite. На внешней стороне платы они соединены горизонтально, так что один конец платы соединен с другим. Внутри они соединены вертикально. Это позволяет одному проводу отправлять информацию другому компоненту без необходимости их физического соединения. Тот, что на картинке справа, — это мини-макет, с которым мы экспериментировали, но этот проект проще сделать с макетом обычного размера.
  • Схемный драйвер для светодиодов (60 центов) : Схемные драйверы используются вместо сложного электронного кода. Существует несколько различных типов схем, но в этом проекте мы используем драйвер светодиодов, чтобы он мог управлять освещением без дополнительной работы.
  • Источник питания постоянного тока 12 В (5,95 долл. США) : Это стандартный источник питания 12 В. Возможно, у вас даже есть один лежащий дома, который вы можете использовать для этого проекта. Вы можете найти напряжение на задней стороне блока питания или под клещами в разделе «выход». Мы используем его для прямого питания светодиодов, поэтому вы не будете подключать его к самой плате Arduino.
  • Переходник цилиндрического разъема постоянного тока (95 центов) : Этот адаптер подключает источник питания непосредственно к макетной плате, поэтому вам не нужно сращивать кабель питания пополам и делать это самостоятельно. Это необязательно, но немного упрощает проект.
Нулевой шаг: установите Arduino, Processing и драйверы Arduino на свой компьютер

Загрузите и установите программное обеспечение Processing и Arduino, если вы еще этого не сделали. Вам также необходимо загрузить USB-драйверы, совместимые с Arduino, чтобы ваша машина могла правильно взаимодействовать с Arduino.Если у вас возникли проблемы с запуском программного обеспечения, обратитесь к превосходному руководству Ladyada по процессу первоначальной настройки для Arduino.

Шаг первый: скопируйте, вставьте и запустите код в Processing

Откройте Processing на своем компьютере. Скопируйте и вставьте код обработки (это оранжевый текст) из блога Раджарши Роя в Processing. Щелкните Эскиз > Выполнить. Это откроет небольшое окно на экране вашего компьютера, отображающее наиболее заметный цвет, который в данный момент находится на экране, и в конечном итоге экспортирует его в Arduino.Если окно не открывается на вашем экране, программа не запущена. Повторите шаги и убедитесь, что он правильно строит скрипт.

Шаг второй: скопируйте, вставьте и запустите код в Arduino

Откройте программное обеспечение Arduino и вставьте код Arduino (текст в поле внизу поста) в новый скетч. Нажмите Sketch > Verify / Compile, чтобы убедиться, что код вставлен правильно. Сохраните файл, а затем подключите Arduino к компьютеру с помощью USB-кабеля. Щелкните Файл > Загрузить.Теперь все готово со стороны программного обеспечения. А пока вы можете отключить Arduino от компьютера, потому что мы собираемся собрать схему.

Шаг третий: подключение драйвера схемы и светодиодной ленты к макетной плате

Сборка схемы — самая пугающая часть. К счастью, Раджарши предоставил нам изображение с высоким разрешением для копирования. Если изображение все еще сбивает вас с толку, мы еще больше упростили его. Вы можете щелкнуть изображение справа, чтобы увеличить его, чтобы было легче понять, что делать.

Начните с подключения драйвера схемы к центру вашей макетной платы, это будет ваша точка отсчета для всего остального. Затем мы собираемся заправить светодиодную ленту, выполнив очень легкую пайку. Используя паяльник, четыре кабеля-перемычки и светодиодную ленту, следуйте этому руководству, чтобы припаять и соединить провода-перемычки с лентой. Если вам не нравится пайка, я успешно соединил провода и светодиодную ленту с помощью изоленты, но это не постоянное решение.

Шаг четвертый. Подсоедините все оставшиеся кабели

Подсоедините все оставшиеся кабели точно так, как показано на рисунке Раджарши. Вам нужно сделать только девять подключений, но если вам трудно отслеживать, работайте слева направо. Проще всего, если у вас есть такая же макетная плата, как на картинке, но это не обязательно. Просто убедитесь, что ваши кабели выровнены по горизонтали и вертикали точно так, как на картинке.

Шаг пятый: подсоедините блок питания и переходник постоянного тока к цилиндрическому разъему

Адаптер питания 12 В подключается в верхнем левом углу.Вместо того, чтобы сращивать кабель, как на картинке, мы собираемся подключить адаптер DC Barrel Jack Adapter, чтобы нам не пришлось беспокоиться о том, чтобы разрезать блок питания. Вставьте переходник в то же место, что и на нашей схеме. Затем подключите блок питания.

Если вы хотите, чтобы ваша установка была идентична учебному пособию Раджарши, вам нужно отрезать конец адаптера вашего источника питания, немного зачистить пластик с помощью универсального ножа или кусачек, а затем подключить его к клемме, подобной этой.Если у вас возникли проблемы с обрезкой, это видео проведет вас через процесс.

Шаг шестой: подключите Arduino к компьютеру, запустите обработку и тестирование

Когда макетная плата подключена к Arduino, а блок питания подключен к розетке, снова подключите Arduino к компьютеру с помощью USB-кабеля. Затем запустите код обработки, который мы скомпилировали ранее. Светодиоды на Arduino должны загореться, отражая цвета вашего компьютера. Выключите свет, включите фильм и наслаждайтесь окружающим освещением, сделанным своими руками.

Устранение неполадок

Если что-то работает не так, раздел комментариев в блоге Раджарши содержит множество решений от других хакеров и от самого Раджарши. Раджарши также добавляет несколько заметок о распространенных проблемах, с которыми вы можете столкнуться (добавлены ссылки):

Чтобы проверить, работают ли светодиодная лента и источник питания, напрямую подключите +12 В вашего источника питания к контакту +12 В ленты и питания. подайте заземление на каждый контакт R, G, B по одному, чтобы увидеть, загораются ли они.

Чтобы проверить, сохраняет ли ваш Arduino мигающий код в своей памяти, убедитесь, что простой код мигания светодиода работает после отключения и повторного подключения к источнику питания.

Код обработки работает (конечно, с подключенным Arduino), если вы видите, что он работает и цвет в поле меняется правильно. Если нет, измените номер последовательного порта в коде. Если это все еще не работает, проверьте установку Java.

Если все вышеперечисленное работает, значит дело в ваших соединениях.

Дополнительная литература и источники

Недостаточно пройтись по простому проекту, чтобы понять все, на что способна Arduino.Вот некоторые из наших любимых руководств, магазинов и форумов, к которым вы можете обратиться за помощью.

  • Учебник Ladyada по Arduino : Для меня это был лучший учебник по началу работы с моим Arduino. Это простое линейное руководство, которое знакомит вас с основными функциями Arduino. Он проведет вас через весь процесс, чтобы заставить светиться свет, издавать звуки и качаться детали.
  • Официальные учебные пособия по примерам Arduino : Компьютерное программное обеспечение Arduino загружено множеством примеров, которые вы можете использовать в своем собственном коде или выполнять в качестве учебного опыта.Официальный сайт проведет вас через каждый из примеров, включенных в вашу первоначальную загрузку программного обеспечения. Это здорово, если вы видите пример с броским названием, например, tonePitchFollower, и хотите проверить его на себе.
  • Раздел Arduino Instructables : Раздел Arduino Instructables полон новых идей для проектов. Это здорово, если вы хотите увидеть типы проектов, для которых другие люди используют Arduino, или найти новый проект.
  • Раздел Arduino журнала Make Magazine : Раздел Arduino журнала Make Magazine — это огромный ресурс для новых проектов, объяснений, руководств и учебных пособий. Это лучшее универсальное место для начинающих и экспертов Arduino.
  • Adafruit Industries : Adafruit Industries — это магазин, основанный Ледиадой, чьи руководства приведены по ссылкам выше. Это отличный магазин для отслеживания почти любой детали, которая вам когда-либо понадобится. Это также хорошее место, чтобы посетить форумы, чтобы поделиться или попросить помощи в проектах.
  • Sparkfun Electronics : Мне повезло с заказом в SparkFun Industries, но это может быть частично потому, что они находятся в том же штате, что и я.Несмотря на это, они быстры, готовы помочь найти определенные детали и имеют ряд деталей, которые трудно найти в наличии где-либо еще.
  • Официальные форумы : Если вы сомневаетесь в проекте или вам нужна помощь, чтобы что-то заработало, официальный форум — лучшее место, куда можно обратиться. Он заполнен полезными людьми, которые могут критически оценить ваш код и помочь вам решить проблемы, которые могут возникнуть в конкретных проектах.

При первом взгляде проект Arduino представляет собой полный хаос, но постепенное продвижение по шагам покажет, насколько он на самом деле прост.К тому времени, когда вы закончите свое первое руководство, у вас будет четкое понимание основ, и в конечном итоге вы сможете перейти к более сложным проектам. По своему непродолжительному опыту работы с Arduino я обнаружил, что кривая обучения не так крута, как кажется на первый взгляд. Пока что я взялся только за пять или шесть проектов (и не смог завершить в два раза больше), но теперь мне комфортно с основами. После каждого завершенного проекта я приближаюсь к тому, чтобы сократить процент отказов, и, надеюсь, в конечном итоге он полностью исчезнет.

Завершали ли вы какие-либо собственные проекты Arduino, простые или сложные, используя чужой код или свой собственный? Давайте послушаем об этом в комментариях.

Сделайте свою первую печатную плату

7.

Добавление посадочных мест

Прежде чем вы сможете перейти к рисованию доски, вам нужно сделать еще одну вещь; добавьте посадочных мест к вашим компонентам.

Посадочное место — это то, что будет напечатано на плате для каждого компонента.

Например, для сквозного резистора вы выберете посадочное место с двумя отверстиями, чтобы получить два отверстия для пайки резистора на вашей плате.

Щелкните меню Tools и выберите Assign footprints

Иногда для загрузки всех библиотек требуется некоторое время, так что наберитесь терпения.

Изображение 7.1 Селектор посадочного места

Изображение 7.1 показывает селектор посадочного места. С левой стороны вы видите все доступные вам библиотеки посадочных мест.В середине у вас есть компоненты из вашей схемы. А справа у вас есть список вариантов следа на выбор.

Чтобы увидеть, как выглядит посадочное место, щелкните его правой кнопкой мыши и выберите View Footprint .

Изображение 7.2 Пример посадочного места для резистора. Желтые кружки обозначают отверстия.

Фильтры помогут сузить круг поиска

В KiCad много посадочных мест.

Но на панели инструментов у вас есть фильтры, которые помогут вам сузить круг вариантов:

Изображение 7.3
Селектор фильтра посадочного места

Если вы отфильтруете по количеству выводов , вы увидите только посадочные места, которые имеют то же количество выводов, что и ваш компонент.

Если вы отфильтруете по библиотеке , вы увидите только посадочные места из библиотеки, которую вы выбрали слева.

Фильтр посадочного места символа схемы будет фильтровать на основе правил фильтрации, установленных символом.

Какой посадочный размер выбрать для аккумулятора?

Существует множество способов подключения аккумулятора. Вы можете использовать держатель батареи, закрепленный на плате. Можно использовать бочковой соединитель. Или как насчет двух булавок?

Однако для батарей 9 В я предпочитаю использовать зажим для батареи. Это зажим, который вы прикрепляете к верхней части аккумулятора, от которого отходит два провода.

Изображение 7.4 Батарейный зажим для подключения 9В батарей

Такой зажим не существовал в KiCad на момент написания. Но все, что вам нужно, это пара отверстий, куда вы можете припаять провода от зажима. Если вы добавите контактный разъем с двумя штифтами, посадочное место будет состоять из двух отверстий.

Вы можете найти контактные разъемы, например, в библиотеке Connector_ PinHeader_2. 54mm.

Здесь есть несколько вариантов. Взгляните на пару из них, щелкнув правой кнопкой мыши и выбрав View Footprint .Затем нажмите кнопку 3D Display , чтобы увидеть, как это выглядит в 3D.

Помните, что не имеет значения, какой из них вы выберете, главное, чтобы он добавлял две дырки на вашу доску. Дважды щелкните элемент footprint, чтобы выбрать его.

Какое посадочное место выбрать для резистора?

Среди стандартных библиотек KiCad вы найдете две библиотеки резисторов: Resistor_THT и Resistor_SMD .

THT расшифровывается как Технология сквозных отверстий .Это тип компонента, в котором ножки вставляются в отверстия на плате и припаиваются с другой стороны, как показано на рис. 7.5. Это классический тип компонента, часто используемый любителями, так как его немного проще паять.

Изображение 7.5 Технология сквозных отверстий (THT)

SMD означает Устройство поверхностного монтажа . Это тип компонента, который находится на верхней части платы. Вы припаиваете их с одной стороны, как показано на рис. 7.6. SMD — это стандартный тип компонентов для современной электроники.Они меньше и занимают меньше места.

Изображение 7.6 Устройство для поверхностного монтажа (SMD)

Для этой схемы будем использовать компоненты сквозного монтажа, поэтому выберите библиотеку Resistor_THT .

Вариантов масса. Но учтите, что здесь не очень важно, какой вариант вы выберете. Все они дадут вам два отверстия на плате, чтобы припаять резистор.

Но если вам нужна идеальная подгонка, измерьте резистор, который вы планируете использовать, или посмотрите его спецификацию размера в магазине, где вы планируете его купить.Затем выберите наиболее близкое совпадение, которое вы можете найти.

Какой посадочный размер выбрать для светодиода?

Последний компонент — светодиод. Выберите библиотеку LED_THT , чтобы добавить сквозной светодиод.

Типичный светодиод имеет диаметр 5 мм. В библиотеке есть много вариантов 5 мм. Многие из них имеют одинаковый размер, но разные 3D-модели. Взгляните на 3D-версию некоторых из них, чтобы понять разницу. (Щелкните правой кнопкой мыши и выберите View Footprint .Затем нажмите кнопку 3D Display .)

Дважды щелкните, чтобы выбрать один. Вы можете увидеть выбранные мной посадочные места на изображении 7.7.

Рисунок 7.7 Мой выбор посадочных мест для этой схемы

Понимание базовой электроники — это просто

Да, базовая электроника проста. Лишь бы не усложняли 😉


Электрический ток — это поток электронов в проводе. Электроны текут, когда у вас есть «замкнутая петля» — путь от отрицательного к положительному выводу батареи.

Например, если вы подключите небольшую лампочку к положительному и отрицательному полюсу батареи, вы получите замкнутый контур, по которому могут течь электроны и заставлять лампу светиться.

«Электроника» контролируют электрические токи, комбинируя различные компоненты.

Основные электронные компоненты

Существует множество основных электронных компонентов, позволяющих реализовать различные типы функций в вашей схеме.

Двумя наиболее важными компонентами являются резистор и транзистор.

Резистор ничего не делает активно. Но вы используете его для установки правильного уровня тока или напряжения.

С помощью транзистора вы можете усилить сигнал, инвертировать сигнал и многое другое. Транзисторы составляют логические элементы, из которых состоит вся цифровая электроника, такая как процессор в компьютере.

Схемы

Чтобы сделать любую электронную схему, вы начинаете с принципиальной схемы. Схема – это чертеж цепи. В нем рассказывается, какие компоненты необходимы и как эти компоненты соединять.

Вы можете разработать собственные схемы или найти бесплатные схемы в Интернете.

Разработка схем

Есть некоторые основы теории электроники, которые вы должны знать при разработке схем.

Вы должны хотя бы уметь работать с последовательными и параллельными цепями.

И очень полезно знать основные формулы электроники:

Закон Ома описывает взаимосвязь между током, напряжением и сопротивлением.Это позволяет вам рассчитать правильные номиналы резисторов, необходимые для различных частей вашей схемы.

Теорема Тевенина объясняет, как можно упростить сложные схемы, чтобы упростить вычисления.

Текущий закон Кирхгофа гласит, что сумма всех токов, входящих и исходящих из узла, равна 0.

Закон напряжения Кирхгофа гласит, что сумма всех напряжений в цепи равна 0.

Проектирование печатных плат

Из схем вы проектируете печатную плату.Вы делаете это, рисуя провода из схем и заполнителей для различных компонентов.

Затем вы создаете свою печатную плату одним из следующих способов:

  • Производитель
  • Травление
  • Фрезерование с ЧПУ

Когда ваша печатная плата создана, вы припаиваете свои компоненты к плате. Вуаля! Ваша электронная схема завершена.

Возврат из Basic Electronics в Electronic Schematics

Что такое резистор и для чего он нужен?

«Что такое резистор?» спросила она.

«Это компонент, который сопротивляется потоку тока», — сказал я.

«Хм… я не понимаю. Что это делает с моей схемой?» спросила она.

«Ну, на самом деле ничего не делает активно», — сказал я.

Иногда бывает трудно понять, что делают основные электронные компоненты.

Ранее я писал о том, что делает индуктор и что делает конденсатор.

А как же резистор?

Резистор — это компонент, сопротивляющийся току.Если добавить резистор последовательно с цепью — ток в цепи будет меньше, чем без резистора.

БЕСПЛАТНЫЙ бонус: Загрузите «Основные электронные компоненты» [PDF] — мини-книгу с примерами, которые научат вас работать с основными компонентами электроники.

Что такое резистор?

В резисторе нет ничего волшебного. Возьмите длинный провод и измерьте сопротивление, и вы поймете, что сопротивление — это просто нормальное свойство проводов (кроме сверхпроводников).

Некоторые резисторы состоят именно из этого. Длинный провод.

Но вы также можете найти резисторы из других материалов. Как этот резистор из углеродной пленки:

Что резистор делает с моей цепью?

Резистор является пассивным устройством и не влияет на вашу схему активно.

На самом деле довольно скучное устройство. Если вы добавите к нему некоторое напряжение, на самом деле ничего не произойдет. Ну, может быть, он нагревается, но это все.

НО, используя резисторы, вы можете спроектировать свою цепь так, чтобы иметь токи и напряжения, которые вы хотите иметь в своей цепи.

Таким образом, резистор дает разработчику контроль над своей схемой! Как насчет этого?

Научитесь работать с резисторами

В начале моей карьеры электронщика я думал, что резисторы просто случайным образом размещены в цепи, и я думал, что они на самом деле не нужны.

Например, я помню схему с батареей 9В, резистором и светодиодом. Затем я попытался использовать только батарею и светодиод, и это все еще работало!

Но через несколько секунд светодиод сильно нагрелся.Так жарко, что я чуть не обжег пальцы. Потом я начал понимать, что, возможно, в этих резисторах что-то есть.

Подробнее об использовании токоограничивающего резистора.

В электронике важно научиться работать с резисторами. Один фундаментальный навык, который вам следует освоить, — это как использовать закон Ома.

Узнайте о выборе резистора.

А когда вы будете готовы сделать еще один шаг, вот еще несколько статей о работе с резисторами и законе Ома:

Возврат из «Что такое резистор?» на «Электронные компоненты онлайн»

Как разработать новый электронный аппаратный продукт (обновлено в 2021 г.)

Это пошаговое руководство научит вас процессу разработки нового электронного продукта.Он написан для предпринимателей, стартапов и небольших компаний, создающих свой первый аппаратный продукт.

Опубликовано автором John Teel

Чтобы понять эту статью, вам не потребуются предварительные знания в области проектирования электроники. Хотя это будет легче понять, если у вас уже есть техническое образование в области компьютеров, инженерии или другой области науки.

Но я не буду тебе врать. Это долгий и трудный путь к запуску нового физического продукта.Хотя аппаратное обеспечение известно своей сложностью, отдельным людям и небольшим командам проще, чем когда-либо, разрабатывать удивительные новые электронные устройства.

Однако, если вы ищете простой и быстрый способ заработать деньги, я предлагаю вам прекратить читать прямо сейчас, потому что вывести новый продукт на рынок далеко не просто и не быстро.

Хотя я представляю каждый шаг в линейной форме, разработка продукта никогда не бывает гладкой линейной прогрессией, и иногда вы будете делать два шага назад на каждый шаг вперед. Не расстраивайтесь, когда это происходит, потому что это всего лишь часть процесса.

Часть 1. Предварительная работа

Прежде чем мы перейдем к фактическим этапам разработки продукта, я считаю важным быстро осветить некоторые предварительные работы, которые необходимо выполнить до того, как начнется полноценная разработка продукта.

К сожалению, слишком многие люди пропускают эти важные начальные этапы, поскольку большинство предпринимателей хотят сразу приступить к разработке своего продукта.Пропустите эти начальные шаги на свой страх и риск.

Исследование рынка, патенты и проверка продукции

Сначала вам необходимо изучить конкуренцию и убедиться, что для вашего продукта существует рынок.

Когда предприниматели проводят конкурентное исследование, распространенное заблуждение состоит в том, что они думают, что обнаружение любой конкуренции — это плохо. На самом деле, большинство предпринимателей впадают в панику и думают, что это конец их проекта, когда они находят конкурирующее решение.

Однако на самом деле иметь некоторую конкуренцию на самом деле хорошо, потому что это доказывает, что существует рынок для вашей идеи продукта.

После того, как вы определили, что для вашего продукта существует рынок, следующим шагом будет подтверждение того, что люди действительно будут покупать ваш продукт.

Например, один из способов проверить вашу идею нового продукта — сделать рекламный флаер, чтобы поделиться с потенциальными клиентами или розничными продавцами, которые продают аналогичные продукты. Запросите их отзывы о вашем технологическом продукте.

Вы также можете настроить страницу онлайн-продаж, чтобы проверить свою идею. Краудфандинг — еще одна отличная форма проверки. Суть в том, что вы должны поделиться своей идеей продукта с большим количеством непредвзятых людей, которые дадут вам честный отзыв.

А как же патент? Разве он вам не нужен, прежде чем вы сможете безопасно рассказать другим о своем продукте?

Чрезмерная скрытность — пожалуй, самая распространенная ошибка начинающих предпринимателей. На самом деле, я никогда не видел, чтобы аппаратный стартап терпел неудачу из-за того, что их идея была украдена.

Так просто не бывает. Вместо этого предприниматели обычно терпят неудачу, потому что им не удалось продать свой продукт.

Однако я понимаю опасения по поводу конфиденциальности и почему большинство людей хотят начать с патента.Но патенты действительно дорогие, и их получение занимает много времени. Это просто не лучшее использование вашего ограниченного времени или денег, когда вы только начинаете.

Вместо этого я рекомендую то, что в США называется предварительной заявкой на патент (PPA). В других регионах, вероятно, есть что-то подобное.

Всего за пару сотен долларов PPA обеспечит защиту вашего продукта на один год. И вам не нужно будет нанимать дорогого патентного поверенного на этом этапе.

Упростите свой продукт

Я потратил годы на разработку собственного потребительского продукта и гораздо дольше помогал другим предпринимателям разрабатывать их продукты. Один из самых важных уроков, который я усвоил, заключается в том, что вам нужно максимально упростить свое устройство.

Вы должны пойти на упрощение, чтобы иметь реальный шанс своевременно вывести свой продукт на рынок и не обанкротиться.

Сложность продукта может стать смертельной ловушкой для новых предпринимателей и стартапов!

Большинство предпринимателей и даже большинство инженеров не понимают всех последствий различных функций продукта. Добавление того, что кажется незначительной функцией, часто может резко увеличить стоимость разработки и время, необходимое для выхода на рынок.

Например, такая простая вещь, как положение кнопки, может привести к потере тысяч долларов, если это создаст потребность в более дорогих пресс-формах для литья под давлением.

Другой пример привел предприниматель, который недавно попросил меня поделиться своим мнением о своей концепции продукта.

У него очень технический склад ума, и он потратил много времени на детальное описание своего продукта. Но он не понимал всех будущих последствий этих функций.

Я быстро объяснил ему, почему одна особенность его продукта резко увеличит все его расходы, включая разработку, создание прототипа, сертификацию электрических компонентов и затраты на пресс-формы.

Я предложил несколько альтернативных решений, и он начал гораздо лучше. Эти изменения упростили вывод его продукта на рынок примерно в 3 раза. В целом, он легко сэкономил не менее 50 000 долларов с помощью одного этого изменения!

Загвоздка в том, что если вы не понимаете весь процесс разработки и производства, вам трудно понять будущие последствия каждого решения, связанного с продуктом.

Если вы отдаете разработку продукта на аутсорсинг, имейте в виду, что обращение к основному разработчику (разработчикам) за помощью в упрощении вашего продукта может привести к конфликту интересов.Это потому, что чем сложнее ваш продукт, тем больше денег им платят.

Вместо этого поработайте с независимыми экспертами, чтобы помочь вам упростить ваш продукт и лучше понять долгосрочные последствия ваших ранних решений о продукте.

Прототипы Proof-of-Concept (POC)

К этому моменту вы доказали, что существует рынок для вашего продукта, и максимально упростили концепцию продукта.

Теперь вопрос, на который вы должны ответить, заключается в том, действительно ли ваша концепция решает предполагаемую проблему, как ожидалось.

Это цель прототипа Proof-of-Concept (POC), который представляет собой ранний прототип, созданный с использованием готовых компонентов.

Прототип POC не имеет специальной электронной конструкции и обычно основан на наборах для разработки, таких как Arduino или Raspberry Pi.

Я уже подчеркивал важность неправильного начала полной разработки, но прототип POC отличается тем, что его создание обычно не очень дорого.

К сожалению, прототип POC редко можно вывести на рынок.Стоимость производства будет слишком высока, физический размер слишком велик, а внешний вид далек от идеала.

Часть 2. Стратегии разработки продуктов

По сути, у предпринимателей и стартапов есть пять вариантов разработки нового аппаратного продукта. Однако во многих случаях наилучшей общей стратегией является комбинация этих пяти стратегий развития.

Если у вас нет технических знаний, чтобы должным образом управлять разработкой продукта и оценивать качество выполняемой работы, вам необходимо иметь технического консультанта, независимо от того, какой из этих стратегий разработки вы придерживаетесь.

Этот технический консультант может помочь вам принять ключевые технические решения и обеспечить надзор за вашими основными разработчиками. Даже если вы опытный инженер, очень полезно иметь консультанта, который понимает весь процесс от идеи до выхода на рынок.

1) Разработайте продукт самостоятельно

Сама по себе эта стратегия редко является жизнеспособной. Очень немногие люди обладают всеми навыками, необходимыми для самостоятельной разработки рыночного электронного продукта.

Даже если вы инженер, вы являетесь экспертом в области проектирования электроники, программирования, 3D-моделирования, литья под давлением и производства? Возможно нет. Кроме того, большинство этих специальностей состоит из многочисленных подспециальностей.

При этом, если у вас есть необходимые навыки, чем дальше вы продвинетесь в разработке своего продукта, тем больше денег вы сэкономите.

Например, около 6 лет назад я вывел на рынок собственное аппаратное обеспечение. Продукт был более сложным механически, чем электрически. Я инженер-электронщик по образованию, а не инженер-механик, поэтому сначала я нанял пару внештатных инженеров-механиков.

Однако я быстро разочаровался в том, как медленно все продвигалось. Ведь я думал о своем продукте чуть ли не каждый час бодрствования. Я был одержим тем, чтобы мой продукт был разработан и выведен на рынок как можно быстрее. Звучит знакомо?

Но инженеры, которых я нанял, жонглировали этим со множеством других проектов и не уделяли моему проекту должного внимания, которого я считал.

Так что я решил изучить все необходимое, чтобы самому заняться проектированием механики. Никто не был более мотивирован, чем я, чтобы мой продукт был разработан и выпущен на рынок.В конечном итоге я смог завершить механический проект гораздо быстрее (и за гораздо меньшие деньги).

Мораль этой истории заключается в том, чтобы делать столько развития, сколько позволяют ваши навыки, но не заходить слишком далеко. Если ваши непрофессиональные навыки заставляют вас разрабатывать далеко не оптимальный продукт, то это большая ошибка.

Кроме того, любые новые навыки, которые вы должны освоить, потребуют времени, что в конечном итоге может увеличить время выхода на рынок. Всегда привлекайте экспертов, чтобы заполнить любые пробелы в вашем опыте, но не забывайте участвовать во всех ключевых решениях.

2) Пригласить технических соучредителей

Если вы являетесь основателем, не являющимся техническим специалистом, вам, безусловно, будет разумно привлечь технического соучредителя. Один из основателей вашей стартап-команды должен как минимум достаточно разбираться в разработке продукта, чтобы управлять процессом.

Если вы планируете в конечном итоге искать внешнее финансирование у профессиональных инвесторов, вам определенно нужна команда основателей. Профессиональные стартап-инвесторы знают, что у команды основателей гораздо больше шансов на успех, чем у основателя-одиночки.

Идеальная команда соучредителей для большинства аппаратных стартапов состоит из инженера по аппаратному обеспечению, программиста и маркетолога.

Привлечение соучредителей может показаться идеальным решением ваших проблем, но есть и серьезные недостатки. Во-первых, найти соучредителей сложно и, скорее всего, это займет огромное количество времени. Это ценное время, которое не тратится на разработку вашего продукта.

С поиском соучредителей не следует торопиться, вам нужно время, чтобы найти подходящего партнера.

Они должны не только дополнять ваши навыки, но и нравиться вам лично. По сути, вы будете женаты на них как минимум несколько лет, поэтому убедитесь, что вы хорошо ладите.

Основным недостатком привлечения соучредителей является то, что они уменьшают ваш капитал в компании. Все учредители компании действительно должны иметь равные доли в компании. Так что, если вы сейчас идете в одиночку, будьте готовы отдать любому соучредителю половину своей компании.

3) Внештатные инженеры

Один из лучших способов восполнить любые пробелы в технических возможностях вашей команды — привлечь внештатных инженеров.

Имейте в виду, что для большинства продуктов требуется несколько инженеров разных специальностей, поэтому вам придется управлять различными инженерами самостоятельно. В конечном счете, кто-то из команды основателей должен будет выполнять функции менеджера проекта.

Рисунок 1. Для разработки нового электронного продукта обычно требуется команда инженеров.

Убедитесь, что вы нашли инженера-электрика, имеющего опыт проектирования электроники, необходимой для вашего продукта. Электротехника — это огромная область исследований, и многие инженеры не имеют никакого опыта проектирования схем.

Для 3D-дизайнера убедитесь, что вы нашли кого-то, кто имеет опыт работы с технологией литья под давлением, в противном случае вы, скорее всего, получите продукт, который можно прототипировать, но не производить серийно.

4) Передача на аутсорсинг фирме-разработчику

Самые известные дизайнерские фирмы, такие как Frog, IDEO, Fuse Project и т. д., могут создавать фантастические продукты, но они безумно дороги.

Стартапы должны любой ценой избегать крупных дизайнерских фирм. Лучшие дизайнерские фирмы могут брать более 500 000 долларов США за полную разработку вашего нового продукта.

Даже если вы можете позволить себе нанять дорогую фирму по разработке продуктов, не делайте этого!

Тем не менее, есть много небольших, менее известных дизайнерских фирм, с которыми я работал, которые могут разработать ваш продукт по гораздо более разумной цене. Стоимость для этих небольших фирм обычно приближается к стоимости найма фрилансеров, но с более строгим контролем и более качественными процедурами.

И последнее замечание о работе с фирмами по разработке продуктов. Вы должны отказаться от ложного убеждения, что вы можете поручить кому-то другому заниматься всей разработкой, пока вы просто ждете в сторонке.

Те, кто пытается пойти по этому пути, почти всегда обжигаются и теряют много денег и времени. Вам абсолютно необходимо участвовать в разработке и понимать, по крайней мере, основы процесса разработки, а также различные компромиссы при проектировании.

5) Сотрудничайте с производителем

Один из возможных вариантов — партнерство с зарубежным производителем, который уже производит продукцию, аналогичную вашей.

Крупные производители будут иметь собственные отделы проектирования и разработки для работы над собственной продукцией.Если вы сможете найти производителя, который уже производит что-то похожее на ваш собственный продукт, он может сделать все за вас — разработку, проектирование, прототипирование, производство пресс-форм и производство.

Эта стратегия может снизить первоначальные затраты на разработку. Однако производители амортизируют эти затраты, что означает добавление дополнительных затрат на продукт для первых производственных циклов. По сути, это работает как беспроцентный кредит, позволяя вам постепенно возвращать производителю затраты на разработку.

Звучит здорово и просто, так в чем подвох? Основной риск, который следует учитывать при использовании этой стратегии, заключается в том, что вы вкладываете все, что связано с вашим продуктом, в одну компанию.

Они наверняка захотят заключить эксклюзивное соглашение о производстве, по крайней мере, до тех пор, пока их затраты не будут возмещены. Это означает, что вы не можете перейти на более дешевый вариант производства при увеличении объема производства.

Также имейте в виду, что многим производителям могут потребоваться часть или все интеллектуальные права на ваш продукт.

Часть 3. Разработка электроники

Разработку электроники для вашего продукта можно разбить на семь этапов: предварительный производственный проект, принципиальная схема, компоновка печатной платы, окончательная спецификация, прототип, испытания и программа и, наконец, сертификация.

Очень базовое введение в электронику см. в этой статье, в которой основное внимание уделяется различным типам электронных компонентов. Тогда для ознакомления с основными электронными схемами смотрите здесь.

Ниже приведены шаги по разработке нового электронного продукта:

Шаг 1. Создание предварительного производственного проекта

При разработке нового электронного аппаратного продукта вы должны сначала начать с предварительного производственного проекта . Это не следует путать с прототипом Proof-of-Concept (POC).

Прототип POC обычно создается с использованием комплекта разработки, такого как Arduino. Иногда они могут быть полезны, чтобы доказать, что концепция вашего продукта решает желаемую проблему.Но прототип POC — это далеко не серийный образец. Редко когда вы можете выйти на рынок со встроенным в ваш продукт Arduino.

Предварительный производственный проект фокусируется на производственных компонентах вашего продукта, стоимости, рентабельности, производительности, функциях, осуществимости разработки и технологичности.

Вы можете использовать предварительный производственный план для расчета всех затрат, которые потребуются для вашего продукта. Важно точно знать затраты на разработку, создание прототипа, программирование, сертификацию, масштабирование и производство продукта.

Предварительный производственный проект ответит на следующие важные вопросы. Возможна ли разработка моего продукта? Могу ли я позволить себе разработку этого продукта? Сколько времени мне потребуется, чтобы разработать мой продукт? Могу ли я массово производить продукт? Могу ли я продать его с прибылью?

​Многие предприниматели совершают ошибку, пропуская этап предварительного производственного проектирования и вместо этого сразу же приступая к разработке принципиальных схем.

Поступая таким образом, вы можете в конце концов обнаружить, что потратили все эти усилия и с трудом заработанные деньги на продукт, который нельзя разработать, изготовить или, что наиболее важно, продать с прибылью.

Шаг 1A — Блок-схема системы

При создании предварительного производственного проекта следует начать с определения блок-схемы системного уровня. Эта диаграмма определяет каждую электронную функцию и то, как все функциональные компоненты взаимодействуют друг с другом.

Рисунок 2. Блок-схема определяет каждую функцию и возможность подключения на уровне системы.

Для большинства продуктов требуется микроконтроллер или микропроцессор с различными компонентами (дисплеи, датчики, память и т. д.).) взаимодействие с микроконтроллером через различные последовательные порты.

Создав системную блок-схему, вы можете легко определить тип и количество необходимых последовательных портов. Это важный первый шаг для выбора правильного микроконтроллера для вашего продукта.

Этап 1B – Выбор производственных компонентов

Затем вы должны выбрать различные производственные компоненты: микросхемы, датчики, дисплеи и разъемы, исходя из желаемых функций и целевой розничной цены вашего продукта.Это позволит вам затем создать предварительную спецификацию материалов (BOM).

Рисунок 3: Выбор производственных компонентов является важным первым шагом разработки.

В США самыми популярными поставщиками электронных компонентов являются Newark, Digikey, Arrow, Mouser и Future. Вы можете приобрести большинство электронных компонентов поштучно (для прототипирования и первоначального тестирования) или до тысяч (для мелкосерийного производства).

Как только вы достигнете более высоких объемов производства, вы сэкономите деньги, приобретая некоторые компоненты непосредственно у производителя.

Шаг 1C – Оценка производственных затрат

Теперь вы должны оценить себестоимость (или себестоимость проданных товаров — себестоимость) вашего продукта. Очень важно как можно скорее узнать, сколько будет стоить производство вашего продукта.

Вам необходимо знать себестоимость единицы продукции, чтобы определить наилучшую продажную цену, стоимость запасов и, самое главное, свою прибыль.

Рисунок 4. Очень важно как можно раньше оценить производственные затраты.

Выбранные вами производственные компоненты, безусловно, окажут большое влияние на стоимость производства.

Но чтобы получить точную оценку производственных затрат, вы также должны включить стоимость сборки печатной платы, окончательной сборки продукта, тестирования продукта, розничной упаковки, доли брака, возвратов, логистики, пошлин и складского хранения.

ПРИМЕЧАНИЕ: Обязательно загрузите бесплатное руководство в формате PDF 15 шагов по разработке нового электронного оборудования .

Для получения дополнительной помощи по оценке производственных затрат обязательно прочитайте этот блог и ознакомьтесь с этим (платным) курсом.

Шаг 2. Разработка принципиальной схемы

Теперь пришло время разработать принципиальную схему на основе блок-схемы системы, которую вы создали на шаге 1.

Рис. 5: Пример принципиальной схемы.

На принципиальной схеме показано, как все компоненты, от микросхем до резисторов, соединяются друг с другом. В то время как системная блок-схема в основном сосредоточена на функциональности продукта более высокого уровня, схематическая диаграмма посвящена мелким деталям.

Такая простая вещь, как неправильно пронумерованный контакт компонента на схеме, может привести к полной неработоспособности.

В большинстве случаев вам потребуется отдельная подсхема для каждого блока блок-схемы вашей системы. Затем эти различные подсхемы будут соединены вместе, чтобы сформировать полную принципиальную схему.

Специальное программное обеспечение для проектирования электроники используется для создания принципиальной схемы и помогает гарантировать отсутствие ошибок. Я рекомендую использовать доступный, мощный и простой в использовании пакет DipTrace.

Другие популярные программные пакеты для печатных плат включают Altium Designer и Eagle. Но имейте в виду, что они довольно дороги и лучше всего подходят для тех, кто разрабатывает несколько продуктов.

Для бесплатного инструмента проектирования печатных плат с открытым исходным кодом обязательно ознакомьтесь с KiCad.

Шаг 3. Проектирование печатной платы (PCB)

После того, как схема будет готова, вы приступите к проектированию печатной платы (PCB). Печатная плата — это физическая плата, которая содержит и соединяет все электронные компоненты.

Разработка блок-схемы и принципиальной схемы системы носила в основном концептуальный характер. Тем не менее, дизайн печатной платы очень реален.

Рис. 6. Принципиальная схема теперь должна быть преобразована в макет печатной платы.

Печатная плата разработана в том же программном обеспечении, которое создало принципиальную схему. Программное обеспечение будет иметь различные инструменты проверки, чтобы убедиться, что компоновка печатной платы соответствует правилам проектирования для используемого процесса печатной платы, и что печатная плата соответствует схеме.

Как правило, чем меньше изделие и чем плотнее компоненты упакованы вместе, тем больше времени уходит на создание разводки печатной платы. Если ваш продукт передает большое количество энергии или предлагает беспроводную связь, компоновка печатной платы является еще более важной и трудоемкой задачей.

Рисунок 7 – Пример компоновки печатной платы (PCB)

Для большинства конструкций печатных плат наиболее важными частями являются разводка питания, высокоскоростные сигналы (кварцевые часы, линии адреса/данных и т.) и любые беспроводные схемы.

Чтобы узнать больше о проектировании печатных плат, обязательно просмотрите это бесплатное учебное пособие и ознакомьтесь с углубленным платным курсом, который научит вас каждому этапу проектирования печатных плат.

Шаг 4. Создание окончательной спецификации (BOM)

Хотя вы должны были уже создать предварительную спецификацию как часть предварительного производственного проекта, теперь пришло время для полной производственной спецификации.

Основное различие между ними заключается в многочисленных недорогих компонентах, таких как резисторы и конденсаторы.Эти компоненты обычно стоят всего один-два цента, поэтому я не перечисляю их отдельно в предварительной спецификации.

Но для фактического изготовления печатной платы вам потребуется полная спецификация с перечислением всех компонентов. Эта спецификация обычно создается автоматически программным обеспечением для проектирования схем. В спецификации указаны номера деталей, количества и спецификации всех компонентов.

Шаг 5. Заказ прототипов печатных плат

Создание электронных прототипов — это двухэтапный процесс. На первом этапе производятся голые печатные платы.Ваше программное обеспечение для проектирования схем позволит вам вывести топологию печатной платы в формате Gerber с одним файлом для каждого слоя печатной платы.

Эти файлы Gerber можно отправить в магазин прототипов для небольших тиражей. Те же файлы могут быть предоставлены более крупному производителю для крупносерийного производства.

Рисунок 8: Пример полностью собранной печатной платы (PCB).

На втором этапе все электронные компоненты припаяны к плате. Из вашего программного обеспечения для проектирования вы сможете вывести файл, который показывает точные координаты каждого компонента, размещенного на плате. Это позволяет сборочному цеху полностью автоматизировать пайку каждого компонента вашей печатной платы.

Самым дешевым вариантом будет производство прототипов печатных плат в Китае. Хотя обычно лучше всего делать прототипы ближе к дому, чтобы сократить задержки с доставкой, для многих предпринимателей важнее минимизировать затраты.

Для производства прототипов плат в Китае я настоятельно рекомендую PCBWay, Bittele Electronics, Seeed Studio или Gold Phoenix PCB. Все они предлагают фантастические цены на партии от 5 до 8000 досок.

В США я рекомендую Sunstone Circuits, Screaming Circuits и San Francisco Circuits , которые я широко использовал для создания прототипов своих собственных проектов.

Обычно сборка плат занимает 1-2 недели, если только вы не платите за срочное обслуживание, которое я редко рекомендую.

Шаг 6. Оценка, программирование, отладка и повторение

Теперь пришло время оценить прототип электроники. Имейте в виду, что ваш первый прототип редко будет работать идеально.

Скорее всего, вам придется пройти через несколько итераций, прежде чем вы закончите дизайн.На этом этапе вы будете выявлять, отлаживать и исправлять любые проблемы с вашим прототипом.

Рисунок 9. Для подготовки большинства проектов к выходу на рынок требуется несколько итераций прототипа.

Этот этап может быть сложным для прогнозирования как с точки зрения затрат, так и времени. Любые ошибки, которые вы обнаружите, конечно, неожиданны, поэтому требуется время, чтобы выяснить источник ошибки и как лучше всего ее исправить.

Оценка и тестирование обычно выполняются параллельно с программированием микроконтроллера. Прежде чем вы начнете программировать, вам нужно хотя бы провести базовое тестирование, чтобы убедиться, что у платы нет серьезных проблем.

Рис. 10. Для работы большинства новых электронных продуктов требуется программирование встроенного ПО.

Почти все современные электронные продукты содержат микрочип, называемый блоком микроконтроллера (MCU), который действует как «мозг» продукта. Микроконтроллер очень похож на микропроцессор в компьютере или смартфоне.

Микропроцессор превосходно справляется с быстрым перемещением больших объемов данных, а микроконтроллер превосходно взаимодействует и управляет такими устройствами, как переключатели, датчики, дисплеи, двигатели и т. д.Микроконтроллер — это в значительной степени упрощенный микропроцессор.

Необходимо запрограммировать микроконтроллер для выполнения требуемых функций. Микроконтроллеры почти всегда программируются на широко используемом компьютерном языке под названием «C». Программа, называемая прошивкой, хранится в постоянной, но перепрограммируемой памяти, обычно встроенной в микросхему микроконтроллера.

Часть 4. Разработка корпуса

Теперь мы рассмотрим разработку и прототипирование любых нестандартных пластиковых деталей.Для большинства продуктов это включает, по крайней мере, корпус, который скрепляет все вместе.

Для разработки пластиковых или металлических деталей нестандартной формы потребуется эксперт по 3D-моделированию или, что еще лучше, промышленный дизайнер.

Рисунок 11: Для большинства новых продуктов необходима разработка специального корпуса.

Если для вашего продукта важны внешний вид и эргономика, вам следует нанять промышленного дизайнера. Например, промышленные дизайнеры — это инженеры, которые делают портативные устройства, такие как iPhone, такими крутыми и стильными.

Если внешний вид не имеет критического значения для вашего продукта, то вы, вероятно, можете обойтись наймом 3D-моделера, который обычно значительно дешевле, чем промышленный дизайнер.

Шаг 1 – Создание 3D-модели

Первым шагом в разработке внешнего вида вашего продукта является создание компьютерной 3D-модели. Для создания 3D-моделей используются два больших пакета программного обеспечения: Solidworks и PTC Creo (ранее называвшийся Pro/Engineer).

Тем не менее, теперь Autodesk предлагает облачный инструмент для 3D-моделирования, который совершенно бесплатен для студентов, любителей и стартапов.Он называется Fusion 360. Если вы хотите заниматься 3D-моделированием самостоятельно и не привязаны ни к Solidworks, ни к PTC Creo, то обязательно рассмотрите Fusion 360.

Вводный курс по 3D-моделированию с использованием Fusion 360.

Рис. 12. Создание 3D-модели — важный первый шаг к проектированию продукта.

После того, как ваш дизайнер промышленного или 3D-моделирования завершил 3D-модель, вы можете превратить ее в физические прототипы. 3D-модель также можно использовать в маркетинговых целях, особенно до того, как у вас появятся функциональные прототипы.

Если вы планируете использовать свою 3D-модель в маркетинговых целях, вам потребуется создать фотореалистичную версию модели. И Solidworks, и PTC Creo имеют доступные фотореалистичные модули.

Вы также можете сделать фотореалистичную 3D-анимацию вашего продукта. Имейте в виду, что вам может понадобиться нанять отдельного дизайнера, который специализируется на анимации и создании реалистичных 3D-моделей.

Самый большой риск, когда дело доходит до разработки 3D-модели корпуса, заключается в том, что вы получите проект, прототип которого можно создать, но который не будет производиться в массовом порядке.

В конечном итоге ваш корпус будет изготовлен методом литья под давлением под высоким давлением (подробнее см. шаг 4 ниже).

Разработка детали для производства с использованием литья под давлением может быть довольно сложной задачей, требующей соблюдения многих правил. С другой стороны, с помощью 3D-печати можно создать прототип чего угодно.

Поэтому обязательно нанимайте только тех, кто полностью понимает все сложности и требования к конструкции для литья под давлением.

Шаг 2. Закажите прототип корпуса (или купите 3D-принтер)

Пластмассовые прототипы изготавливаются с использованием либо аддитивного процесса (наиболее распространенного), либо вычитающего процесса.Аддитивный процесс, такой как 3D-печать, создает прототип путем укладки тонких слоев пластика для создания конечного продукта.

Аддитивные процессы, безусловно, наиболее распространены из-за их способности создавать практически все, что вы можете себе представить.

Рис. 13. Недорогие 3D-принтеры произвели революцию в создании прототипов новых продуктов.

Вычитающий процесс, такой как обработка с ЧПУ, вместо этого берет блок твердого производственного пластика и вырезает конечный продукт.

Преимущество субтрактивных процессов заключается в том, что вы можете использовать пластиковую смолу, которая точно соответствует пластику конечного производства, который вы будете использовать.Это важно для некоторых продуктов, однако для большинства продуктов это не обязательно.

В аддитивных процессах используется специальная смола для прототипирования, и на ощупь она может отличаться от производственной пластмассы. Смолы, используемые в аддитивных процессах, значительно улучшились, но они все еще не соответствуют производственным пластмассам, используемым в литье под давлением.

Я уже упоминал об этом, но стоит подчеркнуть еще раз. Имейте в виду, что процессы прототипирования (аддитивные и субтрактивные) полностью отличаются от технологии, используемой для производства (литье под давлением). Вы должны избегать создания прототипов (особенно при аддитивном прототипировании), которые невозможно изготовить.

В начале вам не обязательно, чтобы прототип соответствовал всем правилам литья под давлением, но вы должны помнить о них, чтобы ваш дизайн можно было легко перевести на литье под давлением.

Многие компании могут взять вашу 3D-модель и превратить ее в физический прототип. Proto Labs — это компания, которую я лично рекомендую. Они предлагают как аддитивное, так и субтрактивное прототипирование, а также мелкосерийное литье под давлением.

Вы также можете подумать о приобретении собственного 3D-принтера, особенно если вы считаете, что вам потребуется несколько итераций, чтобы ваш продукт был качественным. 3D-принтеры сейчас можно купить всего за несколько сотен долларов, что позволяет создавать любое количество прототипов.

Реальное преимущество собственного 3D-принтера заключается в том, что он позволяет практически сразу же создать итерацию прототипа, тем самым сокращая время выхода на рынок.

Шаг 3. Оценка прототипов корпусов

Теперь пришло время оценить прототипы корпуса и при необходимости изменить 3D-модель.Почти всегда требуется несколько итераций прототипа, чтобы получить правильный дизайн корпуса.

Хотя компьютерные 3D-модели позволяют визуализировать корпус, ничто не сравнится с тем, чтобы держать в руках реальный прототип. Почти наверняка будут как функциональные, так и косметические изменения, которые вы захотите внести, как только у вас появится первый настоящий прототип.

Планируйте создание нескольких версий прототипа, чтобы все было правильно.

Разработка пластика для вашего нового продукта не всегда проста или дешева, особенно если эстетика имеет решающее значение для вашего продукта.Однако настоящие сложности и затраты возникают при переходе от стадии прототипа к полномасштабному производству.

Этап 4 – Переход к литью под давлением

Хотя электроника, вероятно, является самой сложной и дорогостоящей частью вашего продукта в разработке, пластик будет самым дорогим в производстве. Наладить производство ваших пластиковых деталей с помощью литья под давлением очень дорого.

Большинство пластиковых изделий, продаваемых сегодня, изготавливаются с использованием очень старой технологии производства, называемой литьем под давлением.Для вас очень важно иметь представление об этом процессе.

Вы начинаете со стальной формы, которая представляет собой два куска стали, соединенных вместе с помощью высокого давления. Форма имеет вырезанную полость по форме желаемого изделия. Затем в форму впрыскивается горячий расплавленный пластик.

Рисунок 14: Машина для литья под давлением. Изображение предоставлено Rutland Plastics.

Технология литья под давлением имеет одно большое преимущество — это дешевый способ изготовления миллионов одинаковых пластиковых деталей.Современная технология литья под давлением использует гигантский винт для подачи пластика в форму под высоким давлением. Этот процесс был изобретен в 1946 году. По сравнению с 3D-печатью, литье под давлением является древним!

Пресс-формы для литья под давлением чрезвычайно эффективны при изготовлении большого количества одинаковых изделий при очень низких затратах на единицу продукции. Но сами формы ужасно дорогие. Форма, предназначенная для изготовления миллионов изделий, может стоить 100 тысяч долларов! Эта высокая стоимость в основном связана с тем, что пластик впрыскивается под таким высоким давлением, которое чрезвычайно жестко воздействует на пресс-форму.

Чтобы выдерживать эти условия, формы изготавливаются из твердых металлов. Чем больше инъекций требуется, тем тверже требуется металл и тем выше стоимость.

Например, вы можете использовать алюминиевые формы для изготовления нескольких тысяч единиц. Алюминий мягкий, поэтому очень быстро разрушается. Однако, поскольку он мягче, его также легче превратить в форму, поэтому стоимость ниже — всего 1-2 тысячи долларов за простую форму.

По мере увеличения предполагаемого объема формы увеличивается требуемая твердость металла и, следовательно, стоимость.Время изготовления пресс-формы также увеличивается при использовании твердых металлов, таких как сталь. Изготовителю пресс-форм требуется гораздо больше времени, чтобы вырезать (так называемая механическая обработка) стальную форму, чем более мягкую алюминиевую.

В конечном итоге вы можете увеличить скорость производства, используя пресс-формы с несколькими полостями. Они позволяют вам производить несколько копий вашей детали с помощью одной инъекции пластика.

Но не прыгайте в пресс-формы с несколькими полостями, пока вы не отработаете какие-либо модификации ваших первоначальных пресс-форм. Перед переходом на пресс-формы с несколькими гнездами целесообразно запустить как минимум несколько тысяч единиц.

Чтобы узнать больше о литье под давлением, посетите этот блог и ознакомьтесь с этим платным курсом.

Часть 5. Сертификация вашего продукта

Все продаваемые электронные товары должны иметь различные виды сертификации. Требуемые сертификаты различаются в зависимости от страны, в которой будет продаваться продукт. Мы рассмотрим сертификаты, требуемые в США, Канаде и Европейском Союзе.

Хотя все эти сертификаты относятся к электрическим, в большинстве случаев они должны быть выполнены на готовом продукте, включая корпус, а не только на голой электронике.

Вам необходимо с первого дня разрабатывать свой продукт, имея в виду сертификацию, но, как правило, фактическая сертификация проводится как можно позже при организации производства.

Если вы сертифицируете слишком рано, то любые изменения конструкции, скорее всего, потребуют повторной сертификации, поэтому лучше подождать, пока продукт не будет завершен, и больше никаких изменений не ожидается.

Сертификация

— сложная тема, поэтому я предлагаю вам проконсультироваться со специалистом по сертификации, прежде чем слишком углубляться в разработку своего продукта.Есть много хитростей и советов, которые могут значительно сократить ваши расходы на сертификацию, если они будут реализованы в самом начале.

Рисунок 15. Почти все электротехнические изделия требуют определенного уровня сертификации.

FCC (Федеральная комиссия по связи)

Сертификация

FCC необходима для всех электронных продуктов, продаваемых в США. Все электронные продукты излучают некоторое количество электромагнитного излучения (т. е. радиоволн), поэтому Федеральная комиссия по связи США хочет убедиться, что продукты не мешают беспроводной связи.

Существует две категории сертификации FCC. Какой тип требуется для вашего продукта, зависит от того, поддерживает ли ваш продукт возможности беспроводной связи, такие как Bluetooth, WiFi, ZigBee или другие беспроводные протоколы.

FCC классифицирует продукты с функциями беспроводной связи как преднамеренных излучателей . Изделия, которые не излучают радиоволны преднамеренно, классифицируются как непреднамеренные излучатели . Преднамеренная сертификация радиатора обойдется вам примерно в 10 раз дороже, чем непреднамеренная сертификация радиатора.

Сначала рассмотрите возможность использования электронных модулей для любых беспроводных функций вашего продукта. Это позволяет вам обойтись только непреднамеренной сертификацией радиатора, что сэкономит вам не менее 10 тысяч долларов.

UL (Underwriters Laboratories) / CSA (Канадская ассоциация стандартов)

Сертификация

UL или CSA необходима для всех электротехнических изделий, продаваемых в США или Канаде, которые подключаются к розетке переменного тока.

Изделия, работающие только от аккумуляторов и не подключаемые к розетке переменного тока, не требуют сертификации UL/CSA.Однако большинство крупных розничных продавцов и/или страховых компаний требуют, чтобы ваш продукт был сертифицирован UL или CSA.

CE (европейское соответствие)

Сертификация

CE требуется для большинства электронных продуктов, продаваемых в Европейском союзе (ЕС). Это похоже на сертификаты FCC и UL, требуемые в Соединенных Штатах.

RoHS

Сертификация RoHS

гарантирует, что продукт не содержит свинца. Сертификация RoHS требуется для электротехнической продукции, продаваемой в Европейском союзе (ЕС) или в штате Калифорния.Поскольку экономика Калифорнии настолько значительна, большинство продуктов, продаваемых в США, сертифицированы RoHS.

Сертификаты литиевых батарей (UL1642, IEC62133 и UN38.3)

Перезаряжаемые литий-ионные/полимерные батареи имеют серьезные проблемы с безопасностью. В случае короткого замыкания или перезарядки они могут даже загореться.

Вы помните двойной отзыв Samsung Galaxy Note 7 из-за этой проблемы? Или истории о том, что различные ховерборды загораются?

Из-за этих соображений безопасности перезаряжаемые литиевые батареи должны быть сертифицированы.Для большинства продуктов я рекомендую изначально использовать готовые аккумуляторы, которые уже имеют эти сертификаты. Однако это ограничит ваш выбор, и большинство литиевых батарей не сертифицированы.

В первую очередь это связано с тем, что большинство компаний, производящих аппаратное обеспечение, выбирают батарею, разработанную по индивидуальному заказу, чтобы использовать все пространство, доступное в продукте. По этой причине большинство производителей аккумуляторов не заботятся о сертификации своих готовых аккумуляторов.

Заключение

Эта статья дала вам базовый обзор процесса разработки нового электронного аппаратного продукта, независимо от вашего технического уровня.Этот процесс включает в себя выбор наилучшей стратегии разработки, а также разработку электроники и корпуса для вашего продукта.

Вам предстоит многому научиться, чтобы разработать новый продукт. Я стараюсь освещать все эти темы в блоге Predictable Designs, в подкастах и ​​на курсах. Моя цель — помочь вам полностью понять, как разработать продукт более предсказуемым образом.

Наконец, не забудьте загрузить бесплатное руководство в формате PDF : Ultimate Guide to Develop and Sell Your New Electronic Hardware Product .Вы также будете получать мой еженедельный информационный бюллетень, в котором я делюсь премиум-контентом, недоступным в моем блоге.

Другой контент, который может вам понравиться:

Создайте свою собственную электронику с помощью Arduino

Arduino — это электронная платформа с открытым исходным кодом, основанная на простом в использовании аппаратном и программном обеспечении.

Платы Arduino могут считывать входные данные — свет на датчике, палец на кнопке или сообщение в Твиттере — и превращать их в выходные данные — активировать двигатель, включать светодиод, публиковать что-либо в Интернете. Вы можете сообщить своей плате, что делать, отправив набор инструкций микроконтроллеру на плате.

Мы только что выпустили полный курс на YouTube-канале freeCodeCamp.org, который научит вас использовать аппаратное и программное обеспечение Arduino.

Ашиш Бансал разработал этот курс. Он научит вас всему, что вам нужно знать, чтобы начать создавать собственную электронику с помощью Arduino. И вам даже не нужно иметь какое-либо оборудование, чтобы следовать за ним.

Вот все темы, покрытые этим всеобъемлющим курсом:

Раздел 1: Цель курса

Раздел 2: Фонд электроники

  • Электричество2
  • Статическое электричество
  • Текущее электричество
  • Напряжение
  • Текущий
  • Сопротивление
  • Закон Ома
  • Пример закона Ома  
  • Последовательное и параллельное сопротивление  
  • Цветовое кодирование сопротивления

  • Различные типы плат Arduino
  • О Arduino
  • Части Arduino Uno
  • Технические характеристики Arduino Uno
  • Раздел 4.

    Знакомство с Arduino IDE
    • Что такое IDE?
    • Загрузка и установка официальной IDE
    • Подготовка компьютера
    • Тестирование Arduino.
    • Что делать, если у вас нет платы Arduino?

    Раздел 5. Прежде чем двигаться дальше

    • Что такое макетная плата?
    • Как сделать соединения на макетной плате?
    • Некоторые инструкции по технике безопасности и делают и не используют
    • вход и вывод
    • Analog & Digital
    • бит и байт
  • Раздел 6: Arduino Programming
  • 43
  • Введение
  • Первый шаг в программировании
  • программы Arduino
  • Комментарии
  • Пробелы и чувствительность к регистру
  • pinMode
  • digitalWrite and delay
  • Корпус Camel
  • Раздел 6.1 Введение в переменные и типа данных

    • Что такое переменные и типы данных
    • INT Data Type
    • арифметические операторы
    • наращивание и уменьшение наших переменных
    • поплавок Тип данных
    • Bool / Boolean Тип данных
    • Байт Данные типа
    • Тип данных Char
    • Заключение

    Раздел 6.

    2 Область действия и квалификаторы переменных
    • Что такое область действия? Глобальные и локальные переменные
    • Что такое квалификаторы, начиная с квалификатора const
    • Альтернатива квалификатору const: #define  
    • Статический квалификатор

    Раздел 6.2 Сравнение и логические операторы

    • Что такое операторы сравнения?
    • Что такое логические операторы?

    Раздел 6.3 Контрольные структуры

    • , если заявление
    • Evel Else
    • Шутка: P
    • IF – Evel Simulation
    • Введение в структуру управления петлями
    • для петли
    • в то время как Loop
    • .
    • перерыв
    • продолжение
    • возврат
    • переключение..case

    Раздел 6.4 Остальные типы данных

    Раздел 6.5 Функции

    • Что такое функции?
    • Создайте свои собственные функции

    Раздел 6.6 Встроенные функции Arduino и связанные с ними понятия

    • digitalRead & digitalWrite
    • AnalogRead и аналого-цифровой преобразователь (ADC)
    • AnalogWrite и широтно-импульсная модуляция 9002 042 Раздел 902 902 6.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *