Jak powstają czujki Rad@H v3

[ryszard.korczyk]

Postanowiłem trochę opisać powstawanie czujek, wielu z Was z chęcią zapozna się z tematem.

1.   Projektowanie - prototypy
Projektowanie zaczęło się od analizy potrzeb, możliwości, dostępnych komponentów. Jednym z ważniejszych kryteriów było obniżenie kosztów produkcji oraz optymalizacja pod względem przyszłej produkcji masowej. Po wstępnej analizie został wykonany prototyp nr 1, nie wygląda on ładnie ale pozwalał on obadać, czy przyjęte koncepcje są prawidłowe. Próby wypadły zachęcająco.
[smg id=9717]
Czas na kolejny prototyp, tym razem z uwzględnieniem obudowy. Dla elektroników jest to zawsze problem, w jaką obudowę wsadzić urządzenie i tu wizyta w markecie budowalnaym okazała się przełomowa :), rurka elektroinstalacyjna, zaślepki rur, uchwyty i zmontowane PCB prototypu nr 2. Efekt końcowy nawet dla mnie był szokiem :).
[smg id=9718]
  Testy prototypu 2 po uwzględnieniu paru poprawek wypadły pozytywnie, zbliżamy się do
kolejnego etapu projektu, mała seria prototypowa która została rozesłana do chętnych.

2.   Projektowanie – przygotowanie do serii produkcyjnych
Mamy już obudowę, czas zacząć projektowanie PCB. Zaczynamy od zaprojektowania bibliotek elementów, w projekcie mamy nietypowe elementy i w standardowych bibliotekach nie wszystko znajdziemy. Każdy z elementów musi być w bibliotece w postaci symbolu na schemacie oraz jego odpowiedniku na PCB, który musi uwzględniać mechaniczne kształty elementu oraz rozmieszczenie wyprowadzeń. Staranne przygotowanie bibliotek oszczędza nam na późniejszych etapach sporo niespodzianek.
[smg id=9719]
[smg id=9720]
Mając biblioteki można zacząć rysować schematy. Akurat projekt nie jest rozbudowany więc wszystko zmieściło się na jednym arkuszu. Przy większych projektach warto podzielić schematy na bloki funkcjonalne.
[smg id=9721]
Schemat już mamy, czas przygotować projekt PCB, na początek musimy określić rozmiar PCB oraz wytyczne produkcyjne, czyli minimalne szerokości ścieżek, minimalne odległości i inne zasady, oprogramowanie będzie nas później pilnować, czy nie ,,naginamy zasad" :).
[smg id=9722]
Mając już szablon PCB możemy ze schematów wyeksportować listę elementów oraz listę połączeń, jeśli nie popełniliśmy błędów w bibliotekach to program umieści elementy na arkuszu wraz z liniami pokazującymi połączenia.
[smg id=9723]
Tu pewnie nie jedna osoba słyszała o automatycznym projektowaniu płytek autorouterem. Są takie narzędzia, które najpierw wstępnie rozmieszczają elementy, a następnie łączą je ścieżkami. Jednak nie działają one dobrze dla płytek 2 warstwowych, szczególnie przy tak nietypowej płytce. Uwzględniając wytyczne rozmieszczenia wyświetlacza i innych elementów, wstępnie rozmieszczono elementy.
[smg id=9724]
Teraz można zabrać się za łączenie ścieżkami poszczególnych elementów, oczywiście możemy nadal przestawiać wstępnie już ułożone elementy. Ważne było uwzględnianie odległości ścieżek dla połączeń pod wysokim napięciem. Cały czas oprogramowanie weryfikuje, czy  połączenia zgodne są ze schematem.
[smg id=9725]
Gdy już wszystko podłączymy możemy zabrać się na weryfikację, na początek narzędzie DRC weryfikuje, czy wszystko jest zgodnie ze schematem i zasadami które ustawiliśmy na początku. Można też dzięki podglądowi 3D zweryfikować układ ścieżek. W podglądzie 3D można też uwzględnić modele 3D elementów, niestety nie posiadam takich modeli i nie miałem czasu ich przygotować. Można również model obudowy zaimportować i sprawdzić, czy pasuje :).
[smg id=9726]
[smg id=9727]
Weryfikacja zakończyła się pozytywnie, czas przygotować się do produkcji. Większość producentów PCB wymaga od nas 2 zestawów plików. Pliki Gerber, które opisują układ ścieżek oraz pliki NC Drill, które opisują odwierty na PCB. Wysyłamy pliki do producenta i cierpliwie czekamy parę dni. Dodatkowo producent PCB oferuje nam wykonanie szablonu do nakładania pasty, o szablonie będzie mowa później.
[smg id=9728]
3.   Produkcja PCB
Wersje beta były montowane ręcznie, ale docelowo montaż elementów SMD miał być zlecony na automaty. Była mała seria zmontowana przez małą tanią firmę lokalną, ale ilość błędów była przerażająca, nawet procesor był odwrotnie wlutowany. Większe firmy zajmujące się montażem przy małych seriach zaporowe ceny proponowały. Podjąłem decyzję o montażu ręcznym, ale trochę zoptymalizowanym.
Czas zacząć montaż, płytki PCB przychodzą w panelach po 10szt, między płytkami są wykonane nacięcia, które umożliwiają późniejsze ich odłamywanie. Jednak próby pokazały, że lepiej pracuje się na 2-3 PCB na raz, więc płytki zostały podzielone na takie formatki.
[smg id=9729]
Na taką formatkę nakładamy szablon z otworami, otwory w szablonie odpowiadają punktom lutowniczym do których lutowane są elementy SMD.
[smg id=9730]
Przez szablon nakładamy pastę lutowniczą i po zdjęciu szablonu mamy pastę na punktach lutowniczych.
[smg id=9731]
Teraz czeka nas jeden z cięższych etapów, ręczne rozmieszanie elementów na PCB. Oj trzeba cierpliwości.
[smg id=9732]
Elementy ułożone, czas na wypieki %), specjalny piecyk utrzymuje odpowiedni profil czasowo temperaturowy.
[smg id=9733]
Po wypiekasz szybka weryfikacja i ewentualne poprawki.
[smg id=9734]
[smg id=9735]
Płytki można już rozdzielić i domontować elementy SMD z drugiej strony PCB, niestety te 4 elementy trzeba ręcznie domontować.
[smg id=9736]
Na koniec montowanie reszty elementów przewlekanych.
[smg id=9737]
[smg id=9738]
4.   Produkcja transformatorów
W czujce do wytwarzania wysokiego napięcia zastosowano transformator, przy niedużych seriach ciężko zlecić to jakiejś firmie, więc wieczorami wykonywałem je ręcznie. Na początek nawijamy uzwojenie wysokiego napięcia, jest to 5 warstw po około 65zw DNE 0.1, zwoje układane jeden obok drugiego. Jest to dość monotonna praca , ale udało się ją zoptymalizować prostą nawijarką :).
[smg id=9739]
[smg id=9740]
Później nawijamy uzwojenie niskiego napięcia 14zw. DNE 0.4, zabezpieczamy taśmą uzwojenia, lutujemy drut nawojowy do styków i sklejamy rdzeń.
[smg id=9741]
5.   Montaż końcowy i testy
Szopler na frezarce przygotował rurki na obudowy
[smg id=9742]
Na rurkę naklejamy naklejkę.
[smg id=9743]
Skalpelem wycinamy otwór na LCD.
[smg id=9744]
Lutujemy kabel USB.
[smg id=9745]
Programujemy procesor i testujemy działanie, a następnie składamy czujkę. W późniejszym czasie opiszę dokładniej ten etap.


Myślę, że wielu z Was z ciekawością zapozna się z całym procesem technologicznym, naprawdę jest sporo pracy do zrobienia, aby czujkę zmontować. Wszystkich którzy oczekują na zamówioną czujkę informuje, że wysyłki na dniach się zaczynają. Przepraszam wszystkich za opóźnienia, trochę przeliczyłem się z czasem, musiałem godzić życie prywatne, zawodowe i działanie z czujkami, dodatkowo w pracy miałem ostatnio dość gorąco i dość mocno mnie życie zawodowe pochłania.

PS: Jeśli ktoś widzi jakieś błędy, to proszę o informację. Można też z czasem umieścić ten też na stronie projektu. Myślę, że jeszcze trochę na końcu dopiszę w punkcie z uruchamianiem czujki.

[mimeq]

Jesli ktos dobrze zna jezyk ang i ma chwile czasu warto by bylo to przetlumaczyc do wrzucenia na strone projektu, ludzie oczekuja na czujniki moze zdadza sobie sprawe ile to zajmuje czasu ....
RK ->  :respect: za ilosc wykonanej roboty. Pewnie jeszcze "troche" przed Toba  %)

[Cyfron]

Lubię to! ;)

[mordi]

wielki ukłon :respect: dobra robota! :)

[emik]

:respect:

[Teech]

sztuka w sztuce piękna czujka  :respect:

[Tobas]

Super by było z tego kolażu zdjęć zrobić jakiś filmik na youtube z reklamą Radioaktywnego, najlepiej dwie wersje (pl i ang)

[gaballus]

A ja tak dopytam o szczegóły techniczne. Widzę z boku 2 przyciski i dwukolorowego leda, domyślam się ze można będzie coś konfigurować przyciskami i coś dodatkowo będzie sygnalizowane? :)

[ryszard.korczyk]

Na tą chwilę LED sygnalizuje impulsy jak buzzer jest wyłączony, a dodatkowo w sytuacji awarii status. Guzik jeden narazie wyłącza buzzer.

[Troll81]

1.   Projektowanie - prototypy
Projektowanie zaczęło się od analizy potrzeb, możliwości, dostępnych komponentów. Jednym z ważniejszych kryteriów było obniżenie kosztów produkcji oraz optymalizacja pod względem przyszłej produkcji masowej. Po wstępnej analizie został wykonany prototyp nr 1, nie wygląda on ładnie ale pozwalał on obadać, czy przyjęte koncepcje są prawidłowe. Próby wypadły zachęcająco.

1. Prototyping
Our development began with analyzing our needs, capabilities, availability of components. One of the crucial criteria was low cost of production and optimizing towards mass production. After initial analysis, we came up with prototype nr 1. It did not look nice but it allowed us to check weather our concept is correct. Tests looked promising.

Czas na kolejny prototyp, tym razem z uwzględnieniem obudowy. Dla elektroników jest to zawsze problem, w jaką obudowę wsadzić urządzenie i tu wizyta w Castoramie okazała się przełomowa :), rurka elektroinstalacyjna, zaślepki rur, uchwyty i zmontowane PCB prototypu nr 2. Efekt końcowy nawet dla mnie był szokiem :).

It was time for another prototype. This time chassis included :D.  There is always a problem, how to choose a chassis for a device. And my visit in Castorama brought a breakthrough :) A PVC Pipe with caps and holders and PCB prototype 2. The final effect was surprising.

Testy prototypu 2 po uwzględnieniu paru poprawek wypadły pozytywnie, zbliżamy się do kolejnego etapu projektu, mała seria prototypowa która została rozesłana do chętnych.

Tests of prototype 2 after some minor changes looked good, we are close to another step in the project. A small series of prototypes has been sent to volunteers.

2.   Projektowanie – przygotowanie do serii produkcyjnych
Mamy już obudowę, czas zacząć projektowanie PCB. Zaczynamy od zaprojektowania bibliotek elementów, w projekcie mamy nietypowe elementy i w standardowych bibliotekach nie wszystko znajdziemy. Każdy z elementów musi być w bibliotece w postaci symbolu na schemacie oraz jego odpowiedniku na PCB, który musi uwzględniać mechaniczne kształty elementu oraz rozmieszczenie wyprowadzeń. Staranne przygotowanie bibliotek oszczędza nam na późniejszych etapach sporo niespodzianek.

2. Preparing production units
We have a chassis, time for a PCB. We started by designing parts libraries. In our project we have non-typical parts and within standard libraries we may not find all of them. Each part must be represented in a library with a symbol on the scheme and its representation on the PCB, which must consider its shape/dimensions and pinouts. Careful library design will save us a lot of hassle later on.

Mając biblioteki można zacząć rysować schematy. Akurat projekt nie jest rozbudowany więc wszystko zmieściło się na jednym arkuszu. Przy większych projektach warto podzielić schematy na bloki funkcjonalne.

When the library is ready we can start to draw schematics. The project is not very complicated so everything is on one sheet. With greater project it is better to split schematics into functional blocks.

Schemat już mamy, czas przygotować projekt PCB, na początek musimy określić rozmiar PCB oraz wytyczne produkcyjne, czyli minimalne szerokości ścieżek, minimalne odległości i inne zasady, oprogramowanie będzie nas później pilnować, czy nie ,,naginamy zasad"

We got the schematics, time to develop PCB. First we need to decide the dimensions of the board and production guidance, ie minimal width of the paths, minimal gaps and other rules. The program will then check if we du not brake these rules.

[stiven]

 :respect: :respect: :respect:

[mimeq]

Moze jakis arkusz w google documents ? Latwiej do wspolnej edycji, sam bym sie nie podjal tlumaczenia ale jakas niewielka czesc ...  :P