¿Cómo consigo diseñar y crear una placa de circuito?

Prefiero esto diciendo que tengo una experiencia muy limitada en el lado de la afición de este campo, pero en mi proyecto senior de ingeniería informática hicimos exactamente lo que me preguntas. Usaré mi proyecto (Mu.SE) como base para esta pregunta y explicaré cómo lo hemos estado trabajando paso a paso. Básicamente seguimos las formas estándar industriales de hacer un producto electrónico desde cero, con algunos atajos aquí y allá.

También voy a suponer que quiere su propia PCB personalizada, ya que expresamente mencionó la placa de circuito en su pregunta. Puede ser importante tener en cuenta que puede construir sus propios circuitos mucho más baratos y simples con una placa de pruebas y cables de puente, pero si su proyecto es muy complejo, puede que no sea una solución realizable.

En primer lugar, deberá decidir qué es exactamente lo que quiere hacer. Dado que ha dicho que desea rediseñar un dispositivo que ya compró, ¿tiene intención de reutilizar algunas de las piezas? ¿Va a hacer un rediseño completo desde cero que tenga la misma funcionalidad básica? ¿Qué tipo de procesador vas a utilizar? Un arduino, un microprocesador de ~ 200 pines, ¿algo más? Encuentre piezas, lea sus hojas de datos (TODA LA HOJA DE DATOS) y léalas nuevamente. Es importante entender primero la idea, luego comprender qué componentes son necesarios para continuar.

Nuestra crítica crítica de diseño

Una vez que haya entendido su plan, haya creado un diagrama de bloques simple y haya seleccionado sus piezas, debe comenzar a diseñar un esquema. Su esquema le permitirá ver y realizar todas las conexiones necesarias entre su procesador central y sus periféricos. Esto es extremadamente importante para hacerlo bien y será la base de su placa de circuito a medida que continúe. Utilizamos el programa DxDesigner para crear nuestro esquema. En esta etapa, también recomiendo ejecutar simulaciones para asegurarse de que su hardware teórico funcione correctamente.

Nuestro esquema final

Una vez completado el esquema, la siguiente fase es diseñar su PCB. Estoy seguro de que hay otras opciones, pero utilizamos ExpeditionPCB para importar los archivos esquemáticos para asegurarnos de que todas las conexiones sean las mismas. Este programa le permite crear planos de potencia / tierra, colocar componentes y rastrear rutas. El software de diseño de PCB es una herramienta robusta que es obligatoria para la creación de PCB.

Nuestra obra de arte ExpeditionPCB

Una vez que haya completado el diseño de su PCB, puede empaquetarlo en archivos gerber estándar de la industria que pueden enviarse a un fabricante de PCB para fabricar su placa. Nota: para que 4 de estos tableros idénticos sean fabricados y ensamblados completamente por empresas locales, el costo total fue de ~ $ 1800. Como dije, no tengo mucha experiencia con el lado de los aficionados, pero he visto a personas fabricar sus propios tableros o tal vez me he puesto en contacto con empresas más pequeñas dispuestas a cobrar tarifas más bajas. Con un poco de excavación, probablemente pueda encontrar lo que está buscando.

PCB final del fabricante (sin ensamblar)

Luego enviamos nuestros tableros y todas las piezas compradas (principalmente de Digikey) a una empresa local para su montaje. Esta compañía coloca todas las piezas en el tablero y las suelda para nosotros. Para un circuito menos sofisticado, esto podría hacerlo usted mismo.

Tablero final del ensamblador (todas las partes soldadas en su lugar)

Ah, finalmente terminé con todo ese trabajo, y obtuviste una obra nueva, brillante y hermosa. ¿Ahora que? Enciéndelo y ponte en marcha. No exactamente.

Una vez que tenga su placa en la mano, necesita verificar lenta y metódicamente todas sus conexiones de alimentación / tierra y poner en marcha su placa. Cruza los dedos y mira los niveles actuales en tu fuente de alimentación como un halcón. Si la corriente se dispara, apague de inmediato y verifique si hay conexiones defectuosas. A partir de este momento (suponiendo que todas las conexiones de hardware sean precisas), el resto del trabajo es software.

Debe escribir / buscar código que permita que su procesador arranque y ver todos los manuales de instrucciones para saber cómo coopera su procesador con los periféricos conectados. Al probar, compilar y probar un poco más, eventualmente terminará con archivos que explican el funcionamiento de cada periférico. Estos son sus controladores de software. Después de comprender cómo usar y operar todos sus periféricos, debe escribir el código para que el hardware haga lo que inicialmente diseñó.

Si todo salió bien y logró completar los vacíos en esta respuesta, debería tener una PCB totalmente funcional y personalizada que haga exactamente lo que desea. ¡Felicidades!

copiar productos chinos y fabricarlos en los Estados Unidos, ¡eso es un cambio de filosofía!

¿Estás buscando hacer una vez o entrar en producción?

Si no tiene experiencia real en el diseño y la fabricación de productos electrónicos, será mejor que contrate a un ingeniero eléctrico profesional para que haga el trabajo, incluso entonces puede ser difícil y llevar mucho tiempo.

Asumiendo que no tiene documentación real para comenzar, solo un producto para copiar,

  • Debe deducir el esquema del circuito e ingresarlo en un programa de Ingeniería asistida por computadora. Compruébalo varias veces. Haga que el programa CAE lo verifique en busca de entradas no conectadas, conflictos con múltiples salidas que no sean HiZ unidas entre sí y otras violaciones de circuitos. Asegúrese de que la energía se suministre correctamente a cada parte.
  • Debe hacer una lista de las partes utilizadas y deducir sus variantes específicas (tipo de paquete y rango de temperatura); algunos estarán marcados y otros tendrás que descifrarlos por función aparente y ubicaciones de pin. Esto es una lista de materiales. Lista de materiales Esperemos que no tengan partes patentadas que se hayan fabricado para ellos y que no se puedan comprar. Compruébalo unas 6 veces.
  • Si está mejorando el dispositivo con “mejores partes”, entonces debe determinar cuál es el adecuado, realizar cambios en el esquema y la lista de materiales.
  • Averigua cómo lo vas a probar y reparar. Supongo que aquí estás íntimamente familiarizado con el funcionamiento del circuito. Si no, vas a tener que aprender cómo. Puede ser tan simple como tirar el 10% o menos para que no funcione de inmediato. o puede ser del 90% dependiendo de la calidad del diseño, piezas y fabricación. O diablos, simplemente no puede probar y dejar que los clientes lo resuelvan y devuelvan los que no funcionan. Verifíquelo varias veces buscando los efectos consecuentes de sus cambios en otras partes.
  • Luego, haga un plano de la placa: qué tan grande, qué características mecánicas (agujeros de montaje, conectores, refrigeración, etc.) se necesitan. requisitos especiales capas, planos de tierra, etc. Míralo cuidadosamente, te estás comprometiendo a ello.
  • Luego, diseñe el tablero con todos los rastros enrutados y los planos colocados. Verifíquelo con el verificador de reglas de diseño y revíselo personalmente para asegurarse de que todas las huellas sean correctas y que los tamaños de los agujeros salgan bien. Haga fotoplots de Gerber y revíselos cuidadosamente.
  • Ahora tienes que fabricar el tablero. Haga que la tienda de tableros haga un diseño para la verificación de fabricación utilizando sus reglas.
  • Compra las partes
  • Ensamble las partes en el tablero. Puede contratar este y el paso anterior.
  • Prueba el tablero. Regrese al paso uno si necesita arreglar algo.
  • Ahora, si planea venderlo, debe probarlo o hacer que lo pruebe un laboratorio certificado para compatibilidad con RF y EMI, seguridad EC LVD o seguridad UL.
  • Establezca cantidades y cronogramas de producción y haga planes de adquisición, fabricación y pruebas y almacenamiento / distribución probablemente con una casa de ensamblaje y distribuidores de PC Board.

Buena suerte

Usted hace lo siguiente (o más probablemente, contrata a un ingeniero para que lo haga):

1) Crear un esquema (en este caso aplicar ingeniería inversa al producto existente para crear un esquema)
2) Crear diseño de PCB que coincida con este esquema
3) Enviar archivos de diseño de PCB al proveedor de prototipos de PCB
4) Ensamblar componentes en PCB

Hay docenas de programas que se pueden usar para hacer todo lo anterior.

Asegúrese de revisar mi blog donde escribo sobre todos los aspectos del desarrollo, creación de prototipos, fabricación, comercialización y venta de un producto electrónico.

PredictableDesigns.com/teblog

¿Cuántas capas? Si no es tan complejo, puede encontrar un proveedor de PCB de ubicación como nosotros.