Aturan Penting yang Harus Diikuti untuk Pengembangan Produk Perangkat Keras Baru

Praktik Terbaik Untuk Desain Elektronik yang Sukses

Posting ini ditulis oleh Chris Hii dan diposting ulang dengan dari blog Desain yang Dapat Diprediksi

Merancang perangkat elektronik yang cerdas, aman, dan hemat daya benar-benar sebuah seni. Proses desain mulai dari konsep, prototipe, hingga penerapan bisa memakan waktu lama dan sulit, tetapi pada akhirnya sungguh menyenangkan melihat kreasi Anda menjadi hidup.

Sebuah desain produk berhasil jika memenuhi fungsionalitas yang diperlukan, dapat dengan mudah diproduksi, dapat diandalkan, dan tahan terhadap lingkungan yang dirancang untuknya.

Prinsip-prinsip ini adalah panduan cepat dan mudah bagi insinyur desain yang ingin menghemat waktu dan uang (belum lagi sakit kepala) sejak awal.

Pertimbangan dalam Desain Produk

Ini adalah pertimbangan yang perlu diingat saat merancang solusi perangkat keras elektronik tertanam.

Memahami lingkungan operasi

Sistem harus dirancang untuk mentolerir persyaratan dan kondisi lingkungan. Misalnya, sistem yang beroperasi hanya di dalam ruangan akan memiliki persyaratan yang sangat berbeda dari sistem yang beroperasi di luar ruangan dalam segala kondisi cuaca.

Kisaran suhu operasi, tekanan, kelembaban, kekasaran yang diperlukan, paparan radiasi, dll. Semua harus dipertimbangkan dalam fase desain dan validasi. Juga, jangan lupa tentang disipasi daya dan analisis termal.

Desain dengan margin tambahan jika memungkinkan

Jangan kotakkan diri Anda di tempat yang tidak perlu. Menambahkan ketentuan untuk kapasitansi tambahan, kemampuan untuk meningkatkan batas saat ini, mendukung layar beresolusi lebih tinggi, dll. Semuanya merupakan ide bagus selama kendala lain seperti biaya dan waktu pengembangan tidak menimpanya.

Menjaga opsi tetap terbuka memberi Anda lebih banyak fleksibilitas di jalan. Ini juga berlaku untuk catu daya. Desain berlebihan jika memungkinkan untuk memungkinkan fungsionalitas di masa mendatang dan peningkatan konsumsi daya.

Rencanakan fitur masa depan jika memungkinkan

Jika Anda tahu fitur atau peningkatan mungkin akan datang, rencanakan sejak dini kapan pun praktis. Sekali lagi, ini memberi Anda lebih banyak pilihan dalam jangka panjang.

Namun, jangan berlebihan dan Anda harus selalu memprioritaskan meminimalkan waktu, biaya, dan risiko pengembangan Anda. Selalu ingat konsep Minimal Viable Product (MVP) saat Anda mempertimbangkan untuk mendesain fitur di masa mendatang.

Ketahui komponen Anda

Baca seluruh lembar data dan semua bahan referensi secara menyeluruh untuk memastikan pemahaman tentang kemampuan dan keterbatasan bagian.

Desain untuk fleksibilitas

Rencanakan ke depan untuk memasukkan opsi “tambahan” yang dapat mencegah perlunya putaran desain tambahan untuk menambahkan fitur di masa mendatang.

Ini misalnya dapat mencakup menambahkan jejak untuk modul Wi-Fi atau Bluetooth, tetapi tidak mengisinya kecuali atau sampai diperlukan.

Tambahkan ketentuan untuk memudahkan debugging

Jadikan proses debug lebih mudah pada diri Anda dan tim Anda selama fase pengembangan dan pengembangan dewan. Anda akan bersyukur nanti.

Salah satu cara yang baik untuk memulai: gunakan resistor pull-up/down daripada membuat koneksi langsung ke VDD dan GND untuk pin konfigurasi IC.

Beri diri Anda pilihan untuk memutuskan input dan output catu daya jika Anda perlu melakukan pengukuran saat ini atau mengisolasi rel catu daya.

Buat hidup pengembang firmware menjadi mudah. Konsultasikan dengan mereka di awal desain untuk antarmuka apa yang dapat membantu mereka mengembangkan dan menguji kode. Ini biasanya mencakup port debug (SWD, JTAG, dll.), UART, dan satu atau lebih GPIO atau LED.

Selalu berpikir tentang pengujian. Tambahkan titik uji yang cukup untuk pengujian produksi otomatis dalam “bed-of-nails” atau jig uji jenis serupa.

Produk konsumen hanya akan berhasil jika dapat diproduksi dan diuji dengan andal. Desain yang belum diuji atau diuji dengan buruk dapat merusak hubungan pelanggan dan hasil akhir dengan pengembalian dan RMA yang ekstensif.

Menggabungkan perlindungan pelepasan muatan listrik statis (ESD)

ESD tidak dapat dihindari pada antarmuka yang dapat diakses pengguna, jadi rencanakan dengan tepat untuk melindungi desain Anda. Gunakan dioda pelindung, resistor pembatas arus, dan perangkat lain untuk melindungi setiap pin yang terpapar dunia luar.

Tambahkan mitigasi interferensi elektromagnetik (EMI)

Masalah EMI dapat berdampak luas dan berdampak negatif pada kinerja, keandalan, dan kemampuan perangkat Anda untuk dijual ke publik.

Pembatasan peraturan bervariasi di seluruh dunia tetapi secara umum sebagian besar produk elektronik harus mematuhi satu atau lebih rangkaian pembatasan EMI.

Minimalkan peluang Anda untuk masalah EMI sejak awal desain, dengan menambahkan choke mode umum, ferit, dan perangkat penekan EMI lainnya ke semua antarmuka konektor.

Gunakan antarmuka diferensial yang seimbang pada ujung tunggal untuk sinyal kecepatan tinggi kapan pun praktis.

Pertimbangkan biaya BOM sejak dini

Jika biaya BOM terbawa, proyek mungkin akan gagal sejak awal. Perencanaan dan estimasi yang cermat dengan desainer Anda dapat membantu menghindari kejutan yang tidak diinginkan. Awasi biaya BOM selama fase desain.

Jika Anda tidak dapat memproduksi dan menjual produk dengan keuntungan yang wajar, maka tidak ada gunanya melanjutkan lebih jauh.

Validasi ketersediaan komponen

Bekerja dengan distributor pilihan Anda sejak awal untuk memahami ketersediaan dan waktu tunggu untuk komponen penting Anda.

Pasif seperti resistor dan kapasitor umumnya dapat diganti dengan alternatif yang kompatibel dengan bentuk/fit/fungsi (FFF) selama pembuatan, tetapi ini mungkin tidak dapat dilakukan untuk komponen lain seperti IC dan konektor.

Buat skema yang bersih dan terdokumentasi dengan baik

Faktanya adalah Anda mungkin harus mengganti desainer sebelum produk Anda benar-benar lengkap. Jadi, Anda perlu membuat transisi ini semulus mungkin dengan memiliki dokumentasi desain yang tepat.

Tidak ada yang lebih buruk daripada harus melihat sarang tikus yang berantakan dari diagram skema dan mencoba memahaminya.

Ini adalah ide yang baik untuk menggunakan topologi hirarkis. Tempatkan input di sebelah kiri subsheet dan output di sebelah kanan.

Tambahkan catatan melalui skema untuk menunjukkan pertimbangan desain, pengaturan IC, parameter filter, dan informasi non-sepele lainnya kepada siapa pun yang melihat skema berikutnya.

Tentukan semua parameter komponen untuk BOM. Waspadalah dalam menentukan “generik” untuk apa pun kecuali resistor. Bahkan kapasitor dengan kapasitansi, tegangan, dielektrik, dan jenis paket yang sama dapat sangat bervariasi dari pabrikan ke pabrikan.

Saran yang sama ini juga berlaku untuk pengembangan perangkat lunak apa pun, dan Anda ingin kode Anda didokumentasikan dengan baik sehingga orang lain dapat dengan mudah mengerjakannya di masa mendatang sesuai kebutuhan.

Pastikan untuk mengunduh Panduan Utama Anda: Cara Mengembangkan dan Menjual Produk Perangkat Keras Elektronik Baru Anda.

Artikel ini ditulis oleh Chris Hii dan adalah awalnya diposting di Predictable Designs, sebuah perusahaan yang membantu pengusaha membawa produk baru ke pasar.