PCB design, de samenwerking tussen ontwerpers en elektronica ontwikkelaars

Vaak worden elektronica en industrieel ontwerp gezien als tegenpolen. Het is een veel voorkomende misvatting dat deze twee disciplines niet of moeilijk kunnen samenwerken omdat ze verschillende prioriteiten en doelen hebben. Maar naarmate technologie meer geïntegreerd raakt in ons dagelijks leven, wordt het steeds belangrijker dat producten niet alleen goed werken, maar er ook fraai uitzien. En dat is waar de gecompliceerde liefdesrelatie tussen elektronica en industrieel ontwerp om de hoek komt kijken. In deze blog vertellen we hoe ManGo Product Design samenwerkt met elektronica-ontwikkelaars voor onze opdrachtgevers.

Mango_beeldmerk_wit

Partners voor elektronica-ontwikkeling

Op zoek naar een elektronisch productontwerp? Zo ja, dan zijn er veel dingen waar vooraf rekening mee gehouden moet worden. ManGo Product Design heeft samengewerkt met tientallen elektronica-ontwikkelaars, van freelancers ingehuurd door startups tot interne teams van corporate opdrachtgevers. U kunt ons voorstellen aan een eigen partner voor printplaat ontwikkeling, in-house team of gebruik maken van één van onze PCB design partners. We spreken in ieder geval de taal van elektronica-ingenieurs om op hoog niveau met hen te kunnen sparren on uw productontwerp naar een hoger niveau te tillen. Al voordat een ontwikkeling wordt gestart, kunnen we helpen bij het opstellen van functionele specificaties voor uw ontwerp.

Sourcing van elektronische componenten

Een belangrijke samenwerking tussen ontwikkelaars van elektronica en industriële ontwerpers is de sourcing van componenten zoals: sensoren, actuatoren, schermen, knoppen, LED’s, kabels, voedingen en batterijen. Alleen door samen te werken kunnen de beste off-the-shelf onderdelen worden geselecteerd, aangezien elk product andere eisen heeft en er duizenden opties zijn van verschillende leveranciers. Elektronica-ontwikkelaars kijken vooral naar nauwkeurigheid, reactietijd, levenscyclusbeheer en stroomverbruik van onderdelen. Terwijl ons team zich concentreert op: assemblage, onderhoud, temperatuur en vochtbestendigheid. Dit is één van de eerste stappen omdat ingekochte onderdelen in grote mate de productieprijs, grootte, gewicht en het potentiële uiterlijk van een product bepalen. Zodra veelbelovende componenten zijn geïdentificeerd en goedgekeurd, worden samples besteld en grondig getest.

Space claims voor elektronica

Bij de ontwikkeling van elektronicaproducten moet altijd rekening worden gehouden met hoeveel ruimte er nodig is voor componenten en het PCB design om probleemloos en op de juiste manier in een behuizing te passen, zonder afbreuk te doen aan het ontwerp. Hiervoor gebruiken we de CAD-data van leveranciers, evenals geschatte maten voor nog niet ontwikkelde maatwerkonderdelen die door de elektronica-ingenieurs worden aangeleverd. Al deze componenten worden “gepuzzeld” in een door ons team gemaakt 3D-model en geoptimaliseerd voor een perfecte lay-out. Soms worden ook kartonnen modellen gemaakt om te valideren of een bepaalde lay-out daadwerkelijk kan worden geassembleerd. De 3D- en kartonnen modellen worden vervolgens gebruikt om technische keuzes tussen experts te overleggen. Aandachtspunten zijn: warmtebeheer, montagepunten, PCBA design, afscherming voor spanning, trekontlasting en de lengte en route van kabels.

Design, testen en validatie

Ook in de daaropvolgende stappen werken we nauw samen. Elektronica-ontwikkelaars hebben de verantwoordelijkheid voor de hardware ontwikkeling (bijvoorbeeld Printed Circuit Boards, het PCB ontwerp) en de programmering daarvan (firmware). ManGo’s industriële ontwerpteam zorgt ervoor dat het PCB design, kabels en alle andere elektronische componenten netjes en veilig worden weggewerkt in een mooie behuizing. Zodra de engineering is voltooid, wordt het tijd om het product te testen en valideren met een werkend prototype. Dit is waar de samenwerking tussen ervaren elektronica-ontwikkelaars en industrieel ontwerpers zijn vruchten afwerpt. Natuurlijk kan het zijn dat een prototype een paar iteraties nodig heeft om volledig functioneel te worden, maar doordat we alle stappen zorgvuldig nemen, zijn dit vaak slechts kleine aanpassingen.

10. PCB ontwikkeling

EMC en ESD testen

Andere kritische factoren bij de ontwikkeling van elektronicaproducten zijn het testen van elektromagnetische compatibiliteit (EMC) en elektrostatische ontlading (ESD). EMC-testen zijn essentieel om ervoor te zorgen dat elektronische apparaten voldoen aan de wettelijke vereisten. Het zorgt ervoor dat ze foutloos kunnen werken in de echte wereld zonder interferentie of storing te veroorzaken bij andere apparaten of zelf gestoord te worden. ESD is de plotselinge elektrische stroom tussen twee elektrisch geladen objecten veroorzaakt door contact, kortsluiting of diëlektrische breuk. Deze tests kunnen kostbaar zijn, maar zijn verplicht om uit te voeren voor veel soorten producten om toegang te krijgen tot de markt. We raden aan om te werken met een geaccrediteerde EMC-testfaciliteit die nauwkeurige en betrouwbare rapporten kan leveren. De keuze voor een professionele ontwikkelaar is ook cruciaal omdat EMC- en ESD-problematiek moeilijk te detecteren is en uitgebreide technische kennis vereist om te voorkomen.

Wat is een verstandige keuze?

Er zijn verschillende soorten elektronica die overwogen kunnen worden voor de ontwikkeling van een product; elk met zijn eigen voor- en nadelen. Het is één van de belangrijkste keuzes die gemaakt moet worden voordat het ontwikkelingsproces begint. Er zijn 3 belangrijke opties om te overwegen: PCB design op maat, prototyping boards (bijvoorbeeld: raspberry pi en Arduino) of gebruik maken van programmeerbare logische controllers (PLC’s). Om de meest geschikte te kiezen moet vooral rekening gehouden worden met: deadlines, ontwikkelingsbudget, gewenste productiekosten, productieaantallen en het type product. ManGo Product Design kan assisteren om hierin tot een verstandige keuze te komen.

PCB design

PCB Design is verreweg de beste optie voor de ontwikkeling van elektronica voor massaproductie. Het ontwikkelen van een maatwerk printplaat heeft als voordelen ontwerpvrijheid, productieflexibiliteit, betrouwbaarheid en kosteneffectiviteit. Zodra het PCB design klaar is, zijn er wereldwijd veel fabrikanten aan wie de productie kan worden uitbesteed. Het PCB design kan overal ter wereld worden gemaakt door geautomatiseerde productielijnen die snelheid, nauwkeurigheid en lage kosten leveren. PCB ontwikkeling is echter de meest complexe en uitdagende van alle opties en vereist een aanzienlijke hoeveelheid engineering, programmering en dus tijd en geld. Over het algemeen is het zinvol om een eigen PCB design te overwegen als de jaarlijkse productie boven de 5.000 stuks ligt. Lagere volumes zijn ook mogelijk, maar dan is het alleen zinvol als het product zeer gespecialiseerde functies moet uitvoeren en met hoge marges kan worden verkocht (denk bijvoorbeeld aan medische apparaten).

Open-source electronica

Raspberry pi en Arduino worden vaak gebruikt voor elektronicaprototypes, doe-het-zelfprojecten en kleinschalige productie. Het voordeel van deze open-source elektronica is dat bijna iedereen ze kan programmeren. Ze bieden ontwikkelingssnelheid, online softwaredatabases en veel community-ondersteuning, maar missen betrouwbaarheid en duurzaamheid. De boards zijn kant en klaar verkrijgbaar met standaard specificaties en componenten. Daardoor missen ze vaak functionaliteiten of zijn ze over gespecificeerd met componenten die niet nodig zijn. Het gebruik van open-source elektronica zal altijd de prijs van een product verhogen, maar de ontwikkelingskosten en -tijd aanzienlijk verlagen. Open-source elektronica kan worden gebruikt bij de ontwikkeling van elektronicaproducten, maar moet alleen worden overwogen voor prototypes, kleine productieruns of als er geen tijd en budget is voor een eigen PCB ontwikkeling.

Programmable Logic Controller

PLC’s zijn een methode voor het ontwerpen van industriële besturingssystemen. Ze bestaan meestal uit standaard elektronische “bouwblokken” die worden gecombineerd op DIN-rails, en bieden geavanceerde I/O-mogelijkheden voor het automatiseren van functies. PLC’s bieden een hoge betrouwbaarheid en zijn bestand tegen extreme omstandigheden in omgevingen zoals: maritiem, productie, offshore, bouw en mijnbouw. Ze worden aanbevolen voor toepassingen die een nauwkeurige en continue besturing van belangrijke en kritische functies vereisen. PLC’s zijn relatief snel te ontwikkelen en programmeren omdat ze zijn opgebouwd uit deze bouwblokken die bij veel leveranciers verkrijgbaar zijn. Ze moeten echter alleen worden overwogen voor dure professionele apparatuur die in kleine series wordt gemaakt, omdat elke PLC handmatig moet worden gebouwd door getrainde professionals.

Conclusie

Intensieve samenwerking tussen elektronica-ontwikkelaars en industrieel ontwerpers is cruciaal bij de ontwikkeling van elektronicaproducten. Door gedurende elke stap nauw samen te werken met elektronica-ontwikkelaars tilt ManGo Product Design uw productontwerp naar een hoger niveau. Het liefdesverhaal tussen elektronica en design lijkt misschien onwaarschijnlijk, maar de resultaten spreken voor zich, zoals te zien is in ons portfolio.

Meer informatie

Hulp nodig bij de ontwikkeling van uw elektronicaproduct? Neem contact op via telefoon, ons online formulier of stuur een e-mail naar:

GET STARTED NOW BY REQUESTING OUR PROJECT BRIEFING CHECKLIST

Get started with your product design project by filling in our checklist as a first step!

Sharing as many details about your development as possible will help us to create a thorough briefing and offer for your project. In the appendix of the checklist, you will find further explanations about development phases, international regulations, prototyping, manufacturing and patents.

Request the project checklist by filling in your email address below.

Begin nu door onze checklist voor projectbriefing aan te vragen.

Ga aan de slag met uw ontwerpproject door als eerste stap onze project checklist in te vullen!

Vul zoveel mogelijk details in over uw ontwikkeling, zodat wij een goede briefing en aanbieding voor uw project kunnen maken. In de bijlage van het document vindt u verdere uitleg over onze projectfases, internationale regelgeving, prototypes, productie en patenten.

Vraag de project checklist aan door uw emailadres in te vullen.

GET STARTED NOW BY REQUESTING OUR PROJECT BRIEFING CHECKLIST

Thank you for requesting our checklist. Below you can download the checklist.

GET STARTED NOW BY REQUESTING OUR PROJECT BRIEFING CHECKLIST

Thank you for requesting our checklist. Below you can download the checklist.