Cos'è la progettazione elettronica?
La progettazione elettronica è sinonimo di progettazione dispositivi elettronici o schede elettroniche utilizzando risorse hardware e software
Il termine progettazione elettronica non è tecnicamente molto corretto. Grammaticalmente non è sbagliato ma la frase non ha significati chiari. Potrebbe significare, ma non ha alcun senso pratico, una progettazione ELETTRONICA in cui ELETTRONICA è un aggettivo. Avrebbe senso ad esempio PROGETTAZIONE AUTOMATICA, PROGETTAZIONE ASSISTITA. Non riusciamo a trovare un termine 'ELETTRONICA' con significato di aggettivo. Altro senso è quando si parla di 'ACCENSIONE ELETTRONICA' o 'GUIDA ELETTRONICA'. In questa pagina approfondiamo i termini progettazione elettronica con riferimenti pratici. Per chi è abituato al termine, conserviamo il termine 'PROGETTAZIONE ELETTRONICA'.
La progettazione elettronica consiste nel realizzare un dispositivo fisico che, utilizzando componenti elettronici ed eseguendo un software adeguato, riesce pienamente a soddisfare le richieste funzionali del cliente.
ESPANDI ARGOMENTO PROGETTAZIONE SCHEDE ELETTRONICHE
La progettazione elettronica affidata alla Bernini Design riduce drasticamente il tempo di entrata sul mercato del vostro prodotto. Ogni fase della progettazione è sincronizzata con la nostra attività manifatturiera. La nostra struttura comprende laboratori per prove di affidabilità, prove distruttive, camere climatiche e complessi sistemi di simulazione. Ogni emergente necessità in fase di progettazione è trasmessa in tempo reale ai laboratori. Il feed back immediato corregge il corso della progettazione prevenendo ritardi o grossolani errori di valutazione.
La vasta esperienza di progettazione elettronica in svariati settori è un enorme cuscino ammortizzatore che riduce i costi ed i tempi esecutivi della progettazione elettronica. Non è cosi semplice gestire dei ricambi dall'altra parte del mondo. Il mercato globale è una giungla di normative e limitazioni di impiego; è necessaria perciò una conoscenza globale di tutte le normative a livello mondiale. La progettazione elettronica deve tenere conto dei costi di produzione; sempre più verso il basso.
In sostanza, la attività di progettazione elettronica dovrebbe essere eseguita da una struttura che ha una visione ed una esperienza quotidiana con la progettazione, la produzione, il mantenimento dei prodotti sul mercato.
EVOLUZIONE DELLA PROGETTAZIONE ELETTRONICA
In passato si poteva considerare la progettazione elettronica una attività chiusa in se stessa. Come ad esempio la attività di un consulente di traduzioni in una particolare lingua. Si fornisce il testo in italiano ed il consulente di ampia professionalità traduce il tutto non da dizionario ma dandone un senso compiuto e leggibile. Il traduttore professionale crea un ambiente di lettura adeguato per l'utente a cui è indirizzato il prodotto. Questo era vero per l'elettronica del passato. Bastava indicare uno schema elettrico oppure descrivere le funzione ed il progettista elettronico sviluppava i prodotti. Purtroppo questa filosofia di lavoro non è più valida. Oggi ci sono parametri nuovi che entrano in gioco. Il mercato globale richiede un export in svariate nazioni; occorre perciò una affidabilità totale e la armonizzazione del prodotto alle normative internazionali.
SVILUPPI POST ANNI 70 PROGETTAZIONE ELETTRONICA
Negli anni 70 si poteva andare ai mercatini della elettronica e comperare a 'peso' schede elettroniche di varia natura, specialmente da vecchi computer o sistemi di registrazione dati su nastro. Era un periodo di grande fermento. Molti 'hobbisti' toglievano componenti interessanti da queste schede essenzialmente di produzione americana. Iniziavamo ad entrare in modo preponderante i primi sistemi a microprocessore. Allora c'era una febbrile attività di progettazione elettronica di qualsiasi tipo e natura. Nascevano anche i primi tools di progettazione circuiti stampati su work stations. La continua evoluzione della elettronica impone la presenza di svariati componenti in grado di svolgere molteplici funzioni. E' cambiata l'economia e l'elettronica in Italia si adegua. Non si progettano più le centinaia di schede digitali per anno ma ci si concentra su prodotti speciali, con produzioni limitate ad alcune centinaia di pezzi anno. L'Italia è in grado di proporre oggetti speciali. E negli oggetti speciali trova sempre più spazio l'elettronica. Bernini Design è in grado di aiutarvi a sviluppare schede elettroniche competitive e tecnologicamente avanzate.
LA PROGETTAZIONE ELETTRONICA CONTO TERZI
La progettazione elettronica conto terzi è una attività che deve essere condotta insieme al cliente. Il cliente conosce i dettagli delle necessità del prodotto. Noi trasformiamo queste necessità in soluzioni pratiche. Rendiamo in un certo senso viva la macchina in cui viene installato il prodotto da noi progettato. Il cliente esprime le necessità in termini funzionali hardware e software.
Noi proponiamo degli schemi elettrici, dei diagrammi di flusso di funzionamento, delle bozze che illustrano fisicamente il prodotto, dei manuali o delle guide di utilizzo e tutto quanto per fare capire al cliente come si dovrebbe presentare il prodotto. Sempre più, perciò, una attività di collaborazione. Inizia poi una fase in cui si presenta un prototipo da installare sulla macchina o sul sistema destinatario. Inizia una fase di collaudo più o meno complessa.
PROGETTAZIONE ELETTRONICA E COLLAUDI
In casi particolari il collaudo è eseguito da una postazione remota, spesse volte il nostro centro studi e ricerche. Per mezzo di sistemi intelligenti remoti possiamo collaudare il prodotto a distanza. Non risulta necessario trasferire del personale per fare aggiornamenti al prodotto. Il prodotto è progettato appositamente per essere sviluppato e migliorato a distanza. Grazie ai protocolli TCP-IP che comunicano via INTERNET, possiamo perciò ottimizzare un progetto a distanza. Alla fine dei test possiamo tuttavia prevedere una fase di produzione preliminare. Si tratta di alcuni campioni 100% uguali a quelli previsti per la produzione di serie. Possono essere installati sul prodotto finale ed eventualmente controllati a distanza per correggere errori minori della automazione.
Passiamo infine alla produzione della scheda elettronica su piccola, media o larga scala. Lo scopo della progettazione è soddisfare le esigenze del cliente. Ribadiamo l'importanza di vedere il risultato del lavoro della nostra progettazione elettronica.
IL GESTORE DEL PROGETTO
E' la persona che vede il prodotto finito nella propria mente. Ad occhi chiusi vede il prodotto vivo, in uso dal cliente e nella sua applicazione finale. Questa è la persona principale che si interfaccia con il cliente, assorbe le necessità del cliente e le trasforma in una serie di informazioni comprensibili a tutto il gruppo di progetto. Purtroppo, spesso, il cliente ha una idea abbastanza chiara delle specifiche del prodotto. Molto raramente il cliente non si rende conto delle specifiche funzionali che non deve avere un prodotto. Per ogni funzione che una determinata scheda deve fare, ci sono almeno 5 funzioni che non deve fare. Il gestore del progetto deve essere quindi una persona con almeno 50 progetti di esperienza alle spalle con una visione globale delle tematiche di sicurezza prodotto e semplicità di uso.
Il lavoro del gestore deve generare unitamente al cliente un documento scritto in cui sono dettagliate almeno le funzioni necessarie svolte dal prodotto. Prima tuttavia della stesura del documento definitivo, il gestore o TEAM LEADER, deve avere incontri tassativamente con tutti i membri del gruppo di progetto: il progettista hardware, software, meccanico e l'esperto di reperibilità componenti. Quando il gruppo ha approvato in gran parte la fattibilità, il gestore deve mettere in scritto unitamente al cliente le specifiche generali ed i termini di consegna. Di seguito una descrizione dei vari componenti del gruppo di progettazione elettronica.
PROGETTISTA HARDWARE
Questa persona ha esperienza globale nella elettronica hardware. In grado di eseguire schemi elettrici a matita, schemi elettrici elettronici con CAD, conoscenze straordinarie di elettronica digitale, analogica e strumentazione. Alle spalle ha una ricca esperinza di laboratorio, alta manualità ed efficienza nella esecuzione dei prototipi. Ha una conoscenza globale di tutti i componenti elettronici ed ha la forma mentale per apprendere qualsiasi componente nuovo presente sul mercato. Conosce le normative richieste in temini di sicurezza prodotto e normative guide nella progettazione di circuiti elettronici e circuiti stampati. Deve avere ampie conoscenza delle leggi termodinamiche e meccaniche in modo da realizzare un progetto solido ed affidabile. La persona in oggetto è orientata alla sperimentazione continua e prende ogni sconfitta come stimolo per imparare e migliorare. Preferibilemnte è in grado di sbrogliare il circuito stampato.
PROGETTISTA SOFTWARE
Solitamente è abituato a lavorare con funzioni astratte. Ma il vero progettista SOFTWARE è la persona che riesce a rendere vivo un prodotto partendo da delle specifiche ben chiare. Un progettista software professionale è in grado di generare software organizzati in modo che un altro esperto di software sia in grado di eseguire modifiche od aggiornamenti. Il progettista software inoltre deve tenere ben presente la possibilità di esportare il lavoro su altre piattaforme hardware. In questo caso infatti il progetto potrebbe essere riutilizzato anche in caso che alcuni componenti siano sostituiti da altri. La obsolescenza è un fenomeno che influenza sempre più la vita dei prodotti elettronici e le schede elettroniche in particolare. Un buon progettista software, deve avere particolare cura nello sviluppo delle parti che costituiscono l'interfaccia uomo macchina. Deve prima di tutto affidarsi alla semplicità delle soluzioni ed al buon senso. Il buon senso è un concetto vasto ed a volte estremamente vago. Per sviluppare buoni prodotti, il programmatore del software deve avere l'umiltà di accettare critiche trasformandole in utili informazioni per la crescita professionale.
PROGETTISTA MECCANICO
Mai sottovalutare il lavoro del progettista elettronico ad indirizzo meccanico. Un buon progettista meccanico è in grado di offrire informazioni e soluzioni estremamente utili alla ergonomicità ed affidabilità del prodotto. In continuo contatto con il progettista hardware, studia l'adattamento dei vari componenti quali connettori, display, tasti, dispositivi di interfaccia, sensori e schede elettroniche. Si avvale di moderni sistemi CAD e con l'ausilio di stampante 3D esegue prototipi sempre aggiornati allo stato dell'arte. Deve avere ottime conoscenze normative in termini di sicurezza del prodotto ed ottime conoscenze dei materiali impiegati. Il nostro progettista meccanico ha vasta eperienza nel settore della tecnologia dei circuiti stampati ed approfondite conoscenze di elettronica hardware.
IL RESPONSABILE ACQUISTI
Prima di approvare un componente da utilizzare da parte del team di progettazione il responsabile acquisti componenti elettronici deve assicurare le seguenti informazioni
- -IL COMPONENTE O COMPONENTI SONO REPERIBILI
- -CI SONO ALMENO 3 FONTI DI APPROVIGIONAMENTO
- -L'USO DEL COMPONENTE NON HA LIMITAZIONI BREVETTUALI
- -IL PREZZO DEL COMPONENTE RISULTA STABILE DA ALMENO 6 MESI
- -I COMPONENTI SONO NORMALMENTE USATI DA ALTRI PRODUTTORI
- -UNA RICERCA ACCURATA SU INTERNET NON EVIDENZIA PROBLEMI
- -ASSICURA LA CONSEGNA DEI CAMPIONI IN TEMPO UTILE AI PROGETTISTI
- -FORNISCE ALTERNATIVE VALIDE , COMPATIBILI OD ADATTABILI
- -IN GRADO DI FORNIRE COSTI PRECISI IN CASO DI ORDINI PER QUANTITA'
- -STIMOLA I PROGETTISTI AD UTILIZZARE PREFERIBILMENTE COMPONENTI IN STOCK
- -SI ASSICURA CHE IL FORNITORE SIA IN GRADO DI FORNIRE SUPPORTO TECNICO
CONCLUSIONI
La progettazione elettronica è una attività complessa che comprende lo sviluppo di tematiche software, hardware, meccaniche e commerciali. Non entriamo nel merito delle singole tematiche poichè differenti per ogni progetto. Per portare a termine un progetto di qualsiasi complessità, ci atteniamo rigorosamente ad un digramma di flusso che normalizza l'intero processo.
Il concetto è che il successo di un buon progetto elettronico (scheda elettronica, dispositivo, od altro ancora) è strettamente legato alla capacità di comunicazione dei membri del gruppo di progetto, e strettamente legato alla esperienza dei progettisti e sopratutto alla capacità del gestore del progetto di mantenere il timone fisso sull'obbiettivo da raggiungere.
DOMANDE FREQUENTI SCHEDE ELETTRONICHE
In questa sezione risposte a frequenti domande poste da chi necessita chiarimenti.
A COSA SERVE LA SCHEDA ELETTRONICA
La scheda elettronica è un insieme di componenti elettronici che si presenta solitamente in forma rettangolare. Per mezzo di connessioni elettriche, radio (denominate a volte WIRELESS), ottiche o magnetiche (CARTE DI CREDITO) svolgono funzioni di controllo, misurazione, automazione, diagnostica, trasferimento dati, regolazione, protezione, illuminazione, allarme e sicurezza. Possono assumere qualsiasi forma ma solitamente sono di forma piana. In alcuni casi, utilizzando circuiti flessibili possono assumere forme curve.
SCHEDA ELETTRONICA FLESSIBILE
Questa tipologia di schede elettroniche è usata spesso in apparati fotografici dove la densità di componenti è tale per cui è necessario utilizzare i 3 assi cartesiani per distribuire i componenti. Tuttavia, fisicamente i componenti anche nella loro minuscola dimensione sono di natura piana. Per cui pur essendo l'aspetto globale curvo, a livello di componente si considera sempre lo sviluppo ed il montaggio su un piano. Dopo il montaggio, il circuito flessibile è inserito nel contenitore che domina la sua forma finale.
QUALI SONO I COMPONENTI DI UNA SCHEDA ELETTRONICA
I componenti di una scheda elettronica generalmente sono basati sui semiconduttori e su materiali speciali ad alta tecnologia. I semiconduttori sono il materiale di base per i circuiti integrati che come dice la parola integrano al loro interno un insieme di funzioni di base. Assumono forme e dimensioni variabilissime.
La caratteristica principale dei componenti elettronici è manipolare, modulare, amplificare, attenuare, modificare nel tempo il flusso degli elettroni. La gestione degli elettroni secondo una sequenza e metodologia attuata dal progettista, permette alla scheda di espletare le funzioni desiderate. Una scheda elettronica ha tuttavia anche elementi passivi, che diciamo, subiscono il dominio degli elettroni. In alcuni casi tuttavia i componenti passivi hanno lo scopo di interromepere gli elettroni in caso di pericolo (FUSIBILI). Altri elementi passivi sono i connettori, le antenne ed altro ancora. Elementi quindi che permettono il trasporto del flusso di elettroni all'esterno della scheda. In questi casi si fa ampio uso di particolari metalli e polimeri per ottimizzarne il funzionamento nel tempo. Tutti questi possibili componenti sono posti su una piastra di colore verde denominato circuito stampato (spesso chiamato con la sigla PCB dall'inglese Printed Circuit Board).
QUALI SONO I MATERIALI UTILIZZATI PER LE SCHEDE ELETTRONICHE ED I CIRCUITI STAMPATI
Le schede elettroniche utilizzano componenti elettronici basati sui semiconduttori. L'uomo è riuscito a plasmare, ed amalgamare elementi presenti in natura in modo opportuno da ottenere i semiconduttori. Essendo una via di mezzo tra i materiali che permettono il flusso della corrente e materiali che non permettono affatto il flusso della corrente offrono la possibilità di controllare e modulare la corrente. Nei primi anni del novecento, questo era attuato usando le valvole termoioniche. Si tratta quindi di materiali composti essenzialmente da arsenico, gallio, silicio, indio, germanio, alluminio, oro e composti chimici molto particolari. Segue una serie di materiali di supporto quali materie plastiche, fibre, e componenti altamente conduttivi quali rame, stagno bronzo fosforoso, oro ed altri ancora. Se si tratta poi di immagazzinare energia elettrica, si apre l'ampia panoramica di sostanza chimiche ed elementi relativi alle batterie quali litio, cadmio, piombo, polimeri conduttivi, fosforo, zinco , argento e nichel. I componenti elettronici sono assemblati e supportati da una base solida che permette le connessioni dei vari componenti: il circuito stampato. Di solito si tratta di una base di colere verde di spessore variabile da decimi di millimetro fino ad alcuni millimetri. Il materiale di base è la vetroresina su cui è spalmato uno strato di rame.
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