Hardware: ¿Cómo comenzaría a diseñar un dispositivo electrónico de consumo desde cero?

Answer 1

Me llevó 5 años de educación universitaria y dos títulos de EE con una sólida educación STEM en la escuela secundaria, además de muchos años de experiencia real.

Eso le enseñará no solo cómo calcular los valores, sino también cómo y cuándo agregar un diseño excesivo suficiente para proporcionar una operación segura y confiable que cumpla o exceda los requisitos de diseño, pero que mantenga el costo dentro de lo razonable, el meollo del diseño exitoso. También le proporcionará el conocimiento para leer y comprender los esquemas de otras personas para que pueda aprender de ellos.

No creo que haya muchas personas en el mundo que puedan, sin un entrenamiento real, mirar 200 esquemas y aprender a diseñar dispositivos electrónicos.

Algo así como alguien que declara los planos de los automóviles y piensa que puede ser diseñador de automóviles.

Lo siento, simplemente no creo que haya un sustituto de una educación y experiencia rigurosas.

LC, BSEE, MEngEE, ingeniero principal en una compañía Fortune 500.

Answer 2

He combinado algunas preguntas juntas, así que editaré mi respuesta para que sea un poco más amplia.

Para ser un buen EE o EET, también debes conocer algo de ingeniería mecánica. Para el diseño de productos, especialmente, abarca muchas disciplinas. Necesitará saber sobre acústica, propagación de radio, diseño mecánico, diseño para fabricación, diseño artístico, marketing, etc.

“Construir” un robot con un Arduino y algunos escudos es un poco como usar un set Erector o Legos. Solo estás conectando el diseño de otra persona. Aprenda a programar fuera del IDE de Arduino. Diseña tu propio robot u otro dispositivo. No solo uses escudos.

No pienso mucho en el actual cra … er, cosecha de libros para principiantes. Especialmente la mayoría de los libros de Arduino, parecen que alguien aprendió a usar Arduinos en un año y luego escribió un libro. Descripciones inexistentes o incorrectas de la operación del circuito, esquemas mal dibujados, programación cruda, etc.

¿Tiene acceso a una impresora 3D o una máquina CNC en la escuela? Aprenda como usarlo. Aprenda un programa CAD 3D.

Me encanta el arte de la electrónica de Horowitz y Hill.

Pero sería mejor comenzar con Basic Electronics de Grob. No necesita comprar la última versión, la más cara. La última y más grande 12a edición (2015) tiene más de $ 200 dólares estadounidenses en tapa dura en Amazon, pero el libro de bolsillo de la 12a edición cuesta solo $ 70, o para la edición de 1992 cuesta menos de $ 10, incluido el envío.

Electronic Principles de Malvino también es un libro muy bueno, con opciones similares para los precios.

Luego obtenga aproximaciones de circuitos de semiconductores: una introducción a los transistores y circuitos integrados de Malvino. Un libro excelente, incluso si la última edición fue 1985. Generalmente cuesta menos de $ 10, incluido el envío en Amazon para la tapa dura.

Luego obtenga The Art of Electronics de Horowitz y Hill. Acaba de salir una nueva 3ra edición, todavía es costosa pero en este momento es más barata que la 2da edición.

Siga construyendo esos circuitos de ejemplo, pero trabaje un poco para descubrir cómo funcionan. A partir de ahí, comience a modificarlos para que funcionen mejor o realice diferentes tareas. No aprenderá nada con solo mirar un esquema. Aprende sobre la electricidad. Ley de Ohm y donde se aplica, leyes de corriente y voltaje de Kirchoff, etc. Las analogías son buenas, pero tenga cuidado de no ir demasiado lejos con ellas. Aprenda algo de física básica para que pueda entender cómo funcionan los semiconductores y por qué incluso las resistencias tienen ruido. Luego puede pasar a aproximaciones.

Realmente necesita saber “portadores de carga, capa de agotamiento, banda de conducción y otros bla bla bla”. Últimamente conozco a tantas personas que tienen el mismo miedo a la física, no lo entiendo.

Answer 3

Para su ejemplo de auriculares:

1. Especifique la electrónica básica, estos establecen sus requisitos mínimos.
2. Diseñe el estilo, esto es más importante de lo que la mayoría de los ingenieros piensan.
3. Establezca los requisitos mecánicos y especifique los materiales. Debe asegurarse de que los materiales sean adecuados para las condiciones ambientales y las tensiones mecánicas a las que estarán sujetos. Si estuviera realmente avanzado, podría usar la simulación de los materiales y las tensiones, o simplemente puede probar físicamente los materiales.
4. Convierta el estilo en modelos 3D y use la impresión 3D para probar la estética y la usabilidad del diseño.
5. Acuerde con un fabricante de plásticos para crear herramientas para las piezas de fundición.
6. Haga arreglos con un vendedor de altavoces para hacer los transductores de audio o diseñe el equipo para hacer los transductores.
7. Organice las líneas de producción y configure el ‘procedimiento operativo estándar’ para el ensamblaje.

Lo que debe saber es que la mayoría de las empresas de electrónica de consumo no producen sus propios productos por completo. Trabaja con muchas compañías diferentes en una cadena de suministro para unir las cosas. Como empresa de fabricación, está diseñando y ensamblando un producto, pero rara vez produce los materiales desde cero. ¡La gestión de proyectos es probablemente la mayor habilidad que necesita!

Cuando trabajas con dispositivos electrónicos más complejos, también necesitas a alguien para diseñar PCB y codificar el firmware. De nuevo, bastante complejo y siempre me sorprenden las empresas nuevas que no buscan ayuda de personas con experiencia. Trabajo en el negocio de la televisión y la gente piensa que es fácil hasta que salgan de su profundidad.

Recientemente, he visto personas fabricando nuevos productos conectados, como los controladores de rociadores, que cuestan entre 3 y 5 veces más de lo que podría / podría pagar. Cuando se le preguntó acerca de estos precios, el razonamiento parece deberse a las dudosas opciones tecnológicas de las personas que no tienen la experiencia adecuada.

Answer 4

Hablando de la experiencia como ingeniero de hardware, si todavía está en la fase de ideación, a veces las notas de aplicación de los fabricantes de chips pueden ser un buen punto de partida.

Por ejemplo, si desea construir un amplificador de auriculares, busque fabricantes como Texas Instruments y vea si tienen notas de aplicación o placas de demostración disponibles para amplificadores de audio. Esto al menos te dará un punto de referencia para experimentar.

En cuanto al diseño del hardware (placa de circuito, esquema), mi software preferido en la industria es Altium Designer, pero si recién está comenzando, hay herramientas gratuitas más simples disponibles (incluso Digi-Key tiene un editor de esquemas y PCB basado en la nube) .

Si solo desea construir un par de auriculares / auriculares, comience por hacer lo contrario: ¡desarme un par existente y vea lo que puede aprender!

Answer 5

Obtenga una frambuesa pi o un arduino y lea los manuales. Como son muy compactos y los circuitos están expuestos, puede identificar cada componente e intentar averiguar qué hacen y cómo están conectados.

Hay muchos proyectos de ejemplo que las personas comparten en línea de los que puede inspirarse. Comience con simples programas de encendido / apagado de LED y avance hasta interpretar diferentes señales de diferentes sensores que conecte. Te sorprendería lo que esos pequeños dispositivos son capaces de apagar. La gente ha construido micro agrupaciones de supercomputadoras y estoy seguro de que puedes hacer algo similar.

Answer 6

Puede comenzar construyendo un prototipo que pruebe su diseño básico. Use Bluetooth, amplificadores, una batería y un sistema de carga, y los transductores de auriculares que usará. Si eso funciona, puede escribir un plan de negocios e intentar atraer inversores. Necesitaría a alguien que pueda ayudarlo a diseñar una carcasa de plástico para auriculares para los transductores, luego vea si puede imprimirlo en 3D. Un proceso de moldeo por inyección podría ser más adecuado para la producción en masa. Ver Moldeo por inyección – Wikipedia

Para la electrónica, el siguiente paso sería reducir el costo seleccionando un microcontrolador, amplificador, cargador de batería y chip Bluetooth más baratos, y luego creando una pequeña placa de circuito impreso para los componentes y finalmente una carcasa de plástico para que los componentes encajen .

Una vez que tiene una producción, necesita un plan de marketing para vender el producto y un sistema de contabilidad para realizar un seguimiento de los costos y las ganancias.

Answer 7

Te sugiero que estudies diseños de circuitos que te parezcan interesantes, que intentes descubrir cómo funcionan y luego los hackea. Es decir, vea si puede modificarlos para hacer otra cosa.

Ha pasado mucho tiempo desde que miré los libros electrónicos de introducción, por lo que actualmente no tengo ninguna recomendación específica al respecto. Sin embargo, una cosa que quiero señalar es que es bastante común que los libros de electrónica cubran la teoría aburrida al principio, sin embargo, la mayoría de ellos pasan rápidamente a información práctica más interesante. Si no está interesado en la teoría, simplemente omita esas secciones y lea las secciones que le interesen.

Sin embargo, como advertencia, descubrí que los autores que pasan por alto la teoría a menudo lo hacen porque no tienen una comprensión firme del tema y a menudo han incluido malentendidos sutiles en su trabajo. Probablemente no sea un gran problema si solo te interesa el tema como un pasatiempo, pero si quieres dedicarte a la electrónica como profesión, quieres tener una base sólida.

Answer 8

Debes hacer un curso en línea / fuera de línea de ” Electrónica Básica ” de Electrónica Ing., Que generalmente se enseña en el primer año en la mayoría de los Ing. colegios Puede encontrar fácilmente este curso en NPTEL, puede ver conferencias en video.

Este curso generalmente discute lo que está buscando, a veces pueden profundizar, por lo que omita esas porciones si las encuentra aburridas o no son de mucha importancia para usted.

También puede buscar la aplicación “Electrodroid”, que ayuda a determinar los valores de los componentes.

Answer 9

El arte de la electrónica de Horowitz y Hill ha sido la biblia práctica para los ingenieros eléctricos durante al menos un par de décadas.

En términos generales, cuando se enfrentan con problemas similares sobre cómo lograr aplicaciones prácticas en el futuro, lo que buscará es un manual en lugar de un libro de texto.

Answer 10

Para el hardware, puedo responderle usando el punto de vista de un programador: hacer un prototipo tiene la misma función en el diseño de hardware, que la compilación hace en el diseño de software. Si recuerda sus primeros pasos aprendiendo a programar, probablemente verá que compiló un millón de veces, probando diferentes enfoques para lograr algo. Como es nuevo en hardware y diseño, también necesitará un millón de compilaciones. A veces prueba una parte del hardware, a veces prueba varios conceptos y a veces prueba todo el objeto integrado.
A medida que aprenda más, necesitará cada vez menos compilaciones para lograr el objetivo final.
¡Disfrútala!

Answer 11

No puede simplemente mirar los diagramas y esquemas de los circuitos para aprender el diseño de circuitos. Un proceso mejor sería aprender teoría, mientras se estudia un circuito en particular, y en el mismo período de tiempo, aplicando el conocimiento a componentes, ensambles y unidades reales. Una vez que tenga una base sólida, los principios fundamentales pueden resumirse y practicarse para el diseño de los circuitos.

Answer 12

0.- Aprenda lo más posible sobre el estado actual de su producto futuro. El electroacústico es mucho más que electrónica de bricolaje y física básica.
1.- La electrónica de consumo es un acto de equilibrio entre el diseño externo electroacústico y el precio.
2.- Mira el mercado: ¿está abarrotado? ¿Qué no se ofrece allí? ¿Cómo se comporta el nivel de precios?
3.- Defina qué puede hacer que su producto sea realmente diferente a los demás.

Answer 13

Dejando a un lado la electrónica, comience dibujando el diseño físico. Lea sobre moldeo por inyección, chapa, fundición, etc. Aprenda algunos programas CAD como Rhino3D y SolidWorks para el desarrollo físico CAD del gabinete. Familiarícese con los componentes listos para usar, como puertos, cables y enchufes que pueda obtener.

Answer 14

Los auriculares son electromagnéticos, por lo que tendrá que combinar la electrónica (a qué impedancia de carga apunta, qué rango de frecuencia, qué sensibilidad) y los imanes que funcionarán en el paquete de tamaño que está viendo (probablemente quieren imanes de neodimio para mantener el tamaño bajo).

El circuito es trivial: 3 cables, izquierdo, derecho y tierra. Cada auricular tiene un lado conectado a tierra, el izquierdo recibe el cable izquierdo, el derecho recibe el cable derecho. (Asegúrese de que las bobinas estén en fase, o el sonido se cancelará).

No hay codificación involucrada en el diseño de auriculares.

Answer 15

El diseño analógico es probablemente la rama más difícil de EE.

Necesitarías aprender redes eléctricas. Esto reduce el diseño a resistencias, condensadores, inductores y fuentes de voltaje, fuentes de corriente y fuentes controladas. Esto le permitirá analizar la respuesta de frecuencia de un circuito.

https://en.m.wikipedia.org/wiki/ …

Esto también le dará los conceptos básicos que necesita para comprender cómo polarizar un transistor para amplificadores.

https://en.m.wikipedia.org/wiki/ …

Y también le brinda las herramientas básicas para diseñar circuitos mosfet.

El diseño de transistores tiene sus propios cursos en EE, así de complicado puede ser.

Pero lo básico al menos vuelve al diseño de red.