Содержание

Этапы развития электроники

Электроника (electronic) — наука о взаимодействии электронов с электромагнитными полями и методах создания электронных приборов, устройств, в которых это взаимодействие используется для преобразования электромагнитной энергии, передачи, обработки и хранения информации.

 

Практическими задачами электроники являются: разработка электронных приборов и устройств, выполняющих различные функции в системах преобразования и передачи информации, в системах управления, в вычислительной технике, а также в энергетических устройствах; разработка научных основ электронных приборов технологии, использующей электронные и ионные процессы.

На базе достижений электроники развивается промышленность, выпускающая электронную аппаратуру для различных видов связи, автоматики, телевидения, радиолокации, вычислительной техники, систем управления технологическими процессами, светотехники, инфракрасной техники, рентгенотехники и др..

Главными этапами развития электроники является вакуумная (vacuum) твердотельная (solid) и квантовая (quantum) электроника. Каждый этап подразделяется на ряд разделов и направлений. Раздел объединяет комплексы однородных физико-химических явлений и процессов, которые имеют фундаментальное значение для разработки многих классов электронных приборов данного этапа. Направление охватывает методы конструирования и расчета электронных приборов, подобных по принципам действия или выполняемыми функциями.

Найшвидкимы темпами развивается твердотельная электроника. Твердотельные электронные приборы прошли путь развития от длинноволновых транзисторов и детекторов СВЧ в больших и сверхбольших интегральных микросхем, является базой современной вычислительной техники и ее многочисленных приложений. На этом пути пришлось преодолевать трудности как принципиального, так и технологического характера. Выбор и точное легирования материалов, а также получения конструкций из микронными и субмикронной размерами вызвали развитие таких сложных технологических направлений, как фото и электронная литография, ионная имплантация. Создание интегральных микросхем и других твердотельных приборов оказалось невозможным без получения ряда новых полупроводниковых (semi-conductor) и диэлектрических (dielectric) особо чистых материалов.

Весь период развития элементной базы электроники в радио-радиоэлектронной аппаратуре можно разделить на четыре поколения:

а) дискретная электроника на электровакуумных приборах б) дискретная электроника на полупроводниковых приборах в) интегральная микроэлектроника на интегральных микросхемах г) интегральная микроэлектроника на функциональных приборах.

В первом поколении элементной базы электроники роль активных элементов выполняли различные электровакуумные приборы. Как пассивные элементы применяли резисторы (resistor), конденсаторы (capacitor), катушки индуктивности, трансформаторы, разъемы, переключатели и другие дискретные радиодетали. Радиоэлектронную аппаратуру (РЭА) собирали из отдельных дискретных элементов, которые механически укреплялись на специальных панелях и электрически соединялись между собой проволочными проводниками с помощью пайки или сварки. Позже была разработаны печатные платы, которые были надежными, обеспечивающие большую воспроизводимость параметров РЭА и относительную легкость автоматизации производства.

Второе поколение элементной базы электроники появилось с изобретением транзисторов (transistor) в 1948 г. американскими учеными Бардиным и Браттейном. Первые транзисторы были точечными, их р-n-переходы получали в месте контакта с полупроводником двух заточенных проводов. Однако точечные контакты были нестабильными. Этот недостаток был устранен в сплавных транзисторах, получения р-n-переходов которых основано на взаимодействии жидкой фазы вплавного электрода содержит легирующий элемент, с твердым полупроводником. Колеса транзисторы отличались большими переходами, низкой воспроизводимостью параметров и невозможностью получения базовых областей шириной менее 10 мкм. Затем в производство были внедрены транзисторы с диффузионными переходами, параметры которых более воспроизводимые, а ширина базы может быть уменьшена до 0,2-0,3 мкм.

Третье поколение элементной базы электроники — интегральные микросхемы-связанные с появлением пленочной технологии, в сочетании с планарной технологии позволила в микрообъемах твердого тела производить огромное количество активных приборов.

Четвертое поколение элементной базы электроники составляют функциональные микросхемы, приборы и узлы. В структуре этих приборов трудно или невозможно выделить элементы, эквивалентные традиционным дискретным компонентам (транзисторы, диоды (diode), конденсаторы (capacitor), резисторы (resistor) и др.).. Приборы функциональной микроэлектроники принципиально отличаются от элементов всех предыдущих поколений. Здесь проводится интеграция различных объемных и поверхностных физических явлений, благодаря чему может быть преодолен барьер конструктивной сложности современных интегральных микросхем.




Урок 5. история развития вычислительной техники — Информатика — 10 класс

Информатика, 10 класс. Урок № 5.

ТемаИнформационная революция. Этапы истории развития устройств для вычислений. Поколения ЭВМ

Перечень вопросов, рассматриваемых в теме: Знакомство с историей вычислительной техники. Задачи, стоящие перед научной областью от истоков до текущего момента. Современные тренды применения компьютерных технологий.

Глоссарий по теме: Вычислительные средства, вычислительная техника, компьютеры. мобильные устройства, суперкомпьютеры, робототехника, этапы развития вычислительной техники, поколения ЭВМ.

Основная литература по теме урока:

Л. Л. Босова, А. Ю. Босова. Информатика. Базовый уровень: учебник для 10 класса — М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2017

Дополнительная литература по теме урока:

Малиновский Б. Н. История вычислительной техники в лицах. — К.: фирма «КИТ», ПТОО «А.С.К.», 1995. — 384 с., ил. ISBN 5-7707-6131-8 (ссылка на электронную версию http://lib.ru/MEMUARY/MALINOWSKIJ/0.txt)

Теоретический материал для самостоятельного изучения:

На уроках информатики мы подробно обсуждали основные информационные процессы: хранение, передачу и обработку. Как менялись инструментальные средства, осуществляющие эти процессы, объемы хранения и передач, скорости обработки? Какие перспективы наметило себе человечество в развитии средств вычислительной техники? Об этом пойдет речь на уроке.

Цель урока: анализировать историю и тенденции развития вычислительной техники

Задачи урока:

— соотносить периоды, содержание и результат пяти информационных революций,

— приводить примеры ЭВМ разных поколений,

— приводить примеры достижений отечественных ученых в области вычислительной техники,

— анализировать тенденции в развитии вычислительной техники.

Первая информационная революция началась примерно 40 тысяч лет назад, когда человек поделился своим жизненным опытом с соплеменником. Зарождение и развитие языка устного общения было характерной особенностью этой революции.

Вторая информационная революция произошла около 5 тысяч лет тому назад, примерно около 3500 года до н. э. Так же она связана с передачей опыта, но теперь уже из поколения в поколение. С появлением письменности стало возможным записать и передавать данные. Исторические сведения об одном из главных хранилищ информации древности, Александрийской библиотеке IV—III в. до н. э разнятся, но невозможно не оценить тот факт, что это создание библиотек для обучения и передачи знаний — важнейшая веха в истории человечества.

Третья информационная революция имеет четкие исторические границы и связана уже с распространением знаний. В 1450 году Иоганн Гуттенберг изобрел наборный шрифт. И обмен знаниями значительно упростился. Сутью третьей информационной революции стало превращение информации в продукт массового потребления.

Четвертая информационная революция в конце XIX века связана с открытием возможности применения электричества и с изобретением средств массовой коммуникации. Ускорением распространения информации, в том числе и возможностью решения задач организации масштабных расчетов. К достижениям четвертой информационной революции можно отнести и появление идеи разностной машины Беббиджа, и реализацию идей Дж. Фон Неймана, и создание вычислительных машин первого и второго поколения.

Задача вычислительных машин того времени заключалась в выполнении объемных расчетов, направленных в основном на научные и военные цели.

Пятая информационная революция потребовала от человечества информационной грамотности и культуры.

Начало ее относят к 70-м годам XX столетия и связывают с появлением микропроцессорной технологии.

В это же время появилась технология Arpanet, которая связывает сегодня весь мир.

Наращивание объемов хранения данных сегодня существенно превышает объемы, накопленные человечеством за всю историю развития.

Обмен данными происходит с все возрастающей скоростью.

Теперь многообразные компьютеры используются во всех областях жизни.

Рассуждения о возможностях вычислительной техники позволят нам повести хронологическое повествование параллельное информационным революциям.

Известно, что автоматизация вычислений началась задолго до появления компьютеров. Устройства быстрого счета появлялись в разных странах независимо друг от друга и теперь в музеях вычислительной техники мы можем сравнивать и удивляться как же они похожи.

Увлекательную и правдивую историю о компьютерах, технологиях и людях можно прочитать в книге Б. Н. Малиновского «История вычислительной техники в лицах».

Расставив хронологические вехи, мы увидим, что автоматизация расчетов во все времена была для изобретателей, ученых и самоучек интересной задачей.

До механических устройств были всевозможные камешки, палочки, известные нам абаки, счеты, которые были у многих народов и счет на них до сих пор дает понимание арифметических действий с количеством.

К следующему этапу, «механическому» отнесем и созданную Паскалем машину «паскалину» и машину Леонардо да Винчи, считающие часы В. Шиккарда и многие другие устройства, вычисления в которых проводились за счет механического движения частей. Об этих устройствах вы можете прочитать на сайте Галереи компьютерной эволюции (http://itgallery. ru) в разделе Календарь.

Эра электронных вычислительных машин началась с методики Дж. фон Неймана описанной в 1945 году в рамках доклада «Первый проект» о вычислительной машине EDVAC. Именно от первых устройств, построенных на архитектуре фон Неймана, отсчитываются поколения ЭВМ. Основным элементом этих вычислительных машин были электронные лампы. Такими были:

— Марк I, разработанный в Манчестерском университете,

— EDSAC, Кембриджского университета,

— Z4 немецкого изобретателя К. Цузе,

— МЭСМ. Созданная в Киевском институте электротехники под руководством С.А. Лебедева,

— Компьютерная информатика в России, в СССР началась с работ И. С. Брука, разрабатывающего совместно с Б. И. Рамеевым и Ю. В. Рогачевым вычислительные машины серии М,

— ЭВМ «Стрела», первый серийный советский компьютер, создаваемый под руководством Ю. Я. Базилевского,

— БЭСМ-1 Институт точной механики и вычислительной техники, под руководством С. А. Лебедева,

— Урал 1,2, 3,4 под руководством Б. И. Рамиева,

— ЭВМ Сетунь, разрабатываемая в МГУ математиком Л. С. Соболевым совместно с инженером Н. П. Брусенцовым.

Событием, ознаменовавшим переход ко второму поколению компьютеров, было изобретение транзистора в 1947 году. Они стали заменой хрупким и энергоёмким лампам. Благодаря транзисторам и печатным платам было достигнуто значительное уменьшение размеров и объёмов потребляемой энергии, а также повышение надёжности.

Кроме того, вычислительные машины на базе транзисторов возможно было создавать промышленными методами.

К компьютеру стало возможно подключать различные периферийные устройства. Этот факт позволил использовать компьютеры в различных областях науки и промышленности.

ЭВМ 5Э92Б использовалась для задач противовоздушной обороны

Лучшая советская ЭВМ БЭСМ-6 в 1975 г. обрабатывала траектории полета космических аппаратов, участвовала в проекте «Союз-Аполлон». К 1964 году в каждом регионе СССР выпускали свои компьютеры: в Ленинграде — УМ-1; Белоруссия — «Минск», «Весна», «Снег»; Армения — «Наири»; в Украине — «Днепр», «МИР». Эти компьютеры разрабатывались под руководством В. М. Глушкова

Третье поколение компьютеров решило проблему качества массового производства компьютеров. Интегральные схемы появились к 60-м годам XX века, когда американская фирма IBM приступила к выпуску системы машин IBM-360. Немного позднее появились машины серии IBM-370.

В Советском Союзе в 70-х годах начался выпуск машин серии ЕС ЭВМ (Единая система ЭВМ) по образцу IBM 360/370. Скорость работы наиболее мощных моделей ЭВМ достигла уже нескольких миллионов операций в секунду. На машинах третьего поколения появился новый тип внешних запоминающих устройств — магнитные диски.

Успехи в развитии электроники привели к созданию больших интегральных схем (БИС), где в одном кристалле размещалось несколько десятков тысяч электрических элементов.

Четвертое поколение компьютеров связано с появлением микропроцессоров. В 1971 году, когда появление больших интегральных схем позволили создать универсальный процессор на одном кристалле.

Среди прорывных технологий этого поколения — возможность соединять мощности разных вычислительных машин в один вычислительный узел.

Развитие ЭВМ четвертого поколения пошло по двум разным путям:

— Создание супер-ЭВМ

— Дальнейшее развитие на базе БИС микро-ЭВМ и персональных компьютеров.

Термин «суперкомпьютер» еще не обрел четких очертаний и в общем случае это обозначение огромной вычислительной мощности, не сравнимой с компьютерами, доступными большинству пользователей. В настоящее время — это компьютеры, позволяющие решать задачи обработки больших данных, например, прогнозирование погодно-климатических условий, моделирование ядерных испытаний.

Дважды в год в июне и в ноябре выходит рейтинг ТОП500 в котором публикуется актуальный перечень 500 самых мощных общественно известных вычислительных систем мира. Сравнение проводится на основании системы тестов, результат которых быстродействие. Измеряемое в количестве операций над числами с плавающей точкой в секунду (FLOPS). Рубеж в 1 квадриллион флопс (1Петафлопс) был перейден в 2008 году суперкомпьютером IBM Roadrunner.

В эволюции персональных компьютеров важной характеристикой является эволюция процессоров. В основании этой лестницы Intel-4004 первый коммерческий 4-х битный процессор, реализованный на одной микросхеме и представленный в ноябре 1971 года. Его тактовая частота составляла 740 кГц.

Сегодня, ориентируясь на свои задачи, пользователь может приобрести, например, игровой компьютер с 8-ядерным 64-хбитным процессором, с тактовой частотой в 1600МГц.

Начало XXI века стало поистине эрой мобильных устройств. Данные различных исследований утверждают, что число пользователей мобильных устройств неуклонно растет от года к году, большинство пользователей предпочитают гаджеты десктопам. Больше чем две трети людей во всем мире сегодня имеют мобильный телефон, большинство из них являются владельцами смартфонов.

По последним данным, полученным от GlobalWebIndex, среднестатистический интернет-юзер сегодня проводит около 6 часов в день, пользуясь устройствами и сервисами, работа которых зависит от подключения к интернету. Это, грубо говоря, треть всего времени бодрствования.

Если умножить это время на 4 миллиарда всех интернет-пользователей, то получится ошеломляющая цифра — в 2018 году мы суммарно проведем онлайн 1 миллиард лет.

Робототехника и роботизированные комплексы одна из приоритетных технологий XXI века. Если в 80-х годах XX века промышленные роботы только начинали появляться на производстве, то сегодня только на обзор этой темы мы потратим несколько часов. Это компьютеризированные игрушки, производящие фурор на международных выставках, это медицинская техника, это потоковые линии, сложное, опасное производство, и, конечно, военная техника.

На мировом рынке работает около 400 компаний, занимающихся производством робототехники.

В России это:

— «Центральный научно-исследовательский и опытно-конструкторский институт робототехники и технической кибернетики» в Санкт-Петербурге;

— ЗАО «Центр высоких технологий в машиностроении при МГТУ им. Н. Э. Баумана»;

— ОАО «НИКИМТ-Атомстрой» — головная материаловедческая организация «Росатома», в Москве;

— НИИ системных исследований РАН Москва;

— НПО «Андроидная техника» в Москве;

— ФГУП ЦНИИмаш г. Королев, учредитель «Роскосмос»;

— ОАО «ЦНИИТОЧМАШ» Госкорпорации Ростех, Московская область, Климовск;

— СПКБ ПА г. Ковров;

— «Научно-Исследовательский Технологический Институт (НИТИ) Прогресс» в Ижевске;

— Институт проблем механики им. А. Ю. Ишлинского АН;

— НИИ стали Москва;

— Компания СМП Роботикс, Зеленоград.

Современные компьютеры — это компьютеры четвертого поколения. Определить границу между этим поколением и следующим можно будет лишь после того, как со временем будет признана революционной, прорывной новая технология, которая сегодня только зарождается. Возможно, это будут квантовые компьютеры, идея которых была высказана в 80-х годах XX века Ю. Майниным и Р. Фейнманом, или биологические компьютеры, в которых роль битов возьмут на себя молекулы ДНК. Возможно, изменению подвергнется неймановская архитектура, реализующаяся вот уже три четверти века.

Человечество на этом пути ждут трудности, провалы и, конечно, новые открытия.

Подведем итоги:

Время, причины и результаты информационных революций

Условные границы деления вычислительных машин на поколения

История развития вычислительной техники, 20-ый век — урок.

Информатика, 10 класс.

Впервые автоматически действующие вычислительные устройства появились в середине \(XX\) века. Это стало возможным благодаря использованию наряду с механическими конструкциями электромеханических реле.

 

Работы над релейными машинами начались в \(30\)-е годы и продолжались с переменным успехом до тех пор, пока в \(1944\) г. под руководством Говарда Айкена — американского математика и физика, на фирме \(IBM\) (International Business Machines) не была запущена машина «Марк-1», впервые реализовавшая идеи Бэббиджа.

 

 Говард Айкен

 

Для представления чисел в ней были использованы механические элементы, для управления — электромеханические. Одна из самых мощных релейных машин РВМ-1 была в начале \(50\)-х годов построена в СССР под руководством Н.И.Бессонова; она выполняла до \(20\) умножений в секунду с достаточно длинными двоичными числами.

 

Н.И.Бессонов

 

Однако появление релейных машин безнадежно запоздало и они были очень быстро вытеснены электронными, гораздо более производительными и надёжными.

Подлинная революция в вычислительной технике произошла в связи с применением электронных устройств. Работа над ними началась в конце \(30\)-х годов одновременно в США, Германии, Великобритании и СССР.

К этому времени электронные лампы, ставшие технической основой устройств обработки и хранения цифровой информации, уже широчайшим образом применялись в радиотехнических устройствах.

 

Первой действующей ЭВМ стал ENIAC (США, \(1945 – 1946\) гг.). Его название по первым буквам соответствующих английских слов означает «электронно-числовой интегратор и вычислитель».

Руководили её созданием Джон Моучли и Преспер Эккерт, продолжившие начатую в конце \(30\)-х годов работу Джорджа Атанасова.

 

Весил ENIAC почти \(30\) тонн, разместив на своем теле \(17 468\) ламп, \(70 000\) резисторов и \(10 000\) конденсаторов. Сейчас, конечно, вычислительная мощность ENIAC, в сравнении даже с нашими домашними ПК, смешная: около \(5000\) операций сложения в секунду. Энергопотребление машины равнялось \(150\) кВт, что вполне достаточно для обеспечения небольшого завода.

 

 

Практически одновременно велись работы над созданием ЭВМ в Великобритании. С ними связано прежде всего имя Аллана Тьюринга — математика, внесшего также большой вклад в теорию алгоритмов и теорию кодирования. В \(1944\) г. в Великобритании была запущена машина «Колосс».

  

 

Эти и ряд других первых ЭВМ не имели важнейшего с точки зрения конструкторов последующих компьютеров качества: программа не хранилась в памяти машины, а набиралась достаточно сложным образом с помощью внешних коммутирующих устройств.

 

Огромный вклад в теорию и практику создания электронной вычислительной техники на начальном этапе её развития внёс один из крупнейших американских математиков Джон фон Нейман.

 

Джон фон Нейман

 

В историю науки навсегда вошли «принципы фон Неймана».

Совокупность этих принципов породила классическую архитектуру ЭВМ. Один из важнейших принципов — принцип хранимой программы — требует, чтобы программа закладывалась в память машины так же, как в неё закладывается исходная информация. Первая ЭВМ с хранимой программой EDSAC была построена в Великобритании в \(1949\) г.

 

 

Первая отечественная ЭВМ – МЭСМ («малая электронно-счётная машина»).

 

 

Была создана в \(1951\) г. под руководством Сергея Александровича Лебедева, крупнейшего советского конструктора вычислительной техники, впоследствии академика, лауреата государственных премий, руководившего созданием многих отечественных ЭВМ.

 

Сергей Лебедев

 

Рекордной среди них и одной из лучших в мире для своего времени была БЭСМ-6 («большая электронно-счетная машина, \(6\)-я модель»), созданная в середине \(60-х\) годов и долгое время бывшая базовой машиной в обороне, космических исследованиях, научно-технических исследованиях в СССР.

 

 

Кроме машин серии БЭСМ выпускались и ЭВМ других серий — «Минск», «Урал», М-20, «Мир» и другие, созданные под руководством И. С.Брука и М.А.Карцева, Б.И.Рамеева, В.М.Глушкова, Ю.А.Базилевского и других отечественных конструкторов и теоретиков информатики.

Факторинг в сфере бытовой электроники — блог НФК

Банк НФК (АО)
Контакты:

Адрес:
ул. Кожевническая, д. 14
115114
Москва,
Телефон:(495) 787-53-37,
Телефон:(495) 995-21-31,
Электронная почта: [email protected]

Адрес2:
ул. Рокоссовского, д. 62, БЦ «ВолгоградСИТИ», оф. 15-21
400050
г. Волгоград,
Телефон:(8442) 43-44-00,
Электронная почта: [email protected]

Адрес3:
ул. Свободы, д. 73, офис 311
394018
Россия, г. Воронеж,
Телефон:(473) 228-19-78, 228-19-79,
Электронная почта: [email protected]

Адрес4:
ул. Хохрякова, 10, оф. 504-505
620014
Свердловская область, г. Екатеринбург,
Телефон:(343) 310-14-55,
Электронная почта: [email protected]

Адрес5:
ул. Рабочая, д. 2а, офис 29А
(3952) 486 331
г. Иркутск,
Телефон:(3952) 486 331,
Электронная почта: [email protected]

Адрес6:
ул. Декабристов, 85б, офис 409, 410
420034
г. Казань,
Телефон:(843) 200-09-47, 200-10-35,
Электронная почта: [email protected]

Адрес7:
Ленинский пр., д. 30, офис 508
236006
г. Калининград,
Телефон:(4012) 53-53-87,
Электронная почта: [email protected]

Адрес8:
ул. Красная д. 152

г. Краснодар,
Телефон:(861) 226-42-52, 226-45-54,
Электронная почта: [email protected]

Адрес9:
ул. Алексеева, д. 49, офис 6-14.
660077
г. Красноярск,
Телефон:(391) 200-28-20,
Электронная почта: [email protected] ru

Адрес10:
ул. Нижегородская, 24
603000
г. Нижний Новгород,
Телефон:(831) 288-02-89,
Электронная почта: [email protected]

Адрес11:
ул. Ленина, 52, офис 505
630004
г. Новосибирск,
Телефон:(383) 212-06-18, 212-06-19,
Электронная почта: [email protected]

Адрес12:
ул. Николая Островского, 59/1
614007
г. Пермь,
Телефон:(342) 211-50-28,
Электронная почта: [email protected]

Адрес13:
ул. Красноармейская, д. 200, 8 этаж, оф. 803
344000
г. Ростов-на-Дону,
Телефон:(863) 263-88-30,
Электронная почта: [email protected]

Адрес14:
пр.К.Маркса, д.201 «Б» (бизнес-крепость «Башня»)
443080
г. Самара,
Телефон:(846)993-61-62, 993-61- 64, 993-61-63,
Электронная почта: [email protected]

Адрес15:
ул. Восстания, 18, офисы 405-407
191014
Санкт-Петербург,
Телефон:(812) 644-40-71,
Электронная почта: [email protected]

Адрес16:
ул. Танкистов, д.37, оф.304, 305
410019
г. Саратов,
Телефон:(8452) 57-27-63,
Электронная почта: [email protected]

Адрес17:
ул. Крупской, д. 9, офис 727, 728, 729
450000
Республика Башкортостан, г. Уфа,
Телефон:(347) 273-50-78,
Электронная почта: [email protected]

Адрес18:
ул. К. Маркса, д.38, офис 319
454091
г. Челябинск,
Телефон:(351) 239-93-90, 239-93-91, 239-93-92,
Электронная почта: [email protected]

Адрес19:
ул. Республиканская, д.3, корпус 1, офис 404
150003
г. Ярославль,
Телефон:(4852) 58-11-88,
Электронная почта: [email protected]

Основные этапы развития вычислительной техники. | BADGRY

Основными этапами становления и развития вычислительной техники являются:

1. Ручной — с 50-го тысячелетия до н. э .;

2. Механический — с середины XVII века;

3. Электромеханический — с девяностых годов XIX века;

4. Электронный — с сороковых годов XX века.

1. Ручной период автоматизации вычислений начался на заре человеческой цивилизации. Он базировался на использовании пальцев рук и ног. Счет с помощью группировки и перекладывания предметов явился предшественником счета на абаке — наиболее развитом счетном приборе древности. Аналогом абака на Руси счетов, дошедших до наших дней. Использование абака предполагает выполнение вычислений по разрядам, то есть наличие некоторой позиционной системы счисления. Вычисления на них проводились путем перемещения счетных костей и камешков (Кальк) в полосковых углублениях досок из бронзы, камня, слоновой кости, цветного стекла. В своей примитивной форме абак был дощечкой (позже он принял вид доски, разделенной на колонки перегородками). На ней проводились линии, разделявшие ее на колонки, а камешки раскладывались в эти колонки по тому же позиционным принципом, по которому кладется число на наши счеты. Это нам известно от ряда греческих авторов.

Первым устройством для выполнения умножения был набор деревянных брусков, известных как палочки Непера. Они были изобретены шотландцем Джоном Непером (1550-1617рр.). На таком наборе из деревянных брусков была размещена таблица умножения. Кроме того, Джон Непер в начале XVII века ввел логарифмы, что сделало революционное воздействие на счет. Изобретенная им логарифмическая линейка — это счетный инструмент для упрощения вычислений, с помощью которого операции над числами заменяются операциями над логарифмами этих чисел. Конструкция линейки сохранилась в основном до наших дней. Вычисления с помощью логарифмической линейки проводятся просто, быстро, но приблизительно. И, следовательно, она не годится для точных, например финансовых расчетов. Она, несомненно, является венцом вычислительных инструментов ручного периода автоматизации.

2. Развитие механики в XVII веке стал предпосылкой создания вычислительных устройств и приборов, использующих механический способ вычислений.

Эскиз механического тринадцятиразрядного устройства заключает с десятью колесами был разработан еще Леонардо да Винчи (1452- 1519рр). По этим чертежам в наши дни фирма IBM в целях рекламы построила работоспособную машину. Первая механическая счетная машина была изготовлена ​​в 1623 г.. Профессором математики Вильгельмом Шиккардом (1592-1636рр.). В ней были механизированы операции сложения и вычитания, а умножение и деление выполнялось с элементами механизации. Но машина Шиккарда вскоре сгорела во время пожара. Поэтому биография механических вычислительных устройств ведется от машины, заключает, изготовленной в 1642 Блез Паскаль (1623-1662), в дальнейшем великим математиком и физиком.

3. Электромеханический этап развития вычислительной техники является наименее продолжительным и охватывает около 60 лет — от первого табулятора Г.Холлерита к первой ЭВМ «ENIAC».

В конце XIX в. были созданы сложные механические устройства. Важнейшим из них был устройство, разработанное американцем Германом Холлеритом. Исключительность его заключалась в том, что в нем впервые была употреблена идея перфокарт и расчеты велись с помощью электрического тока. Это сочетание делало машину настолько работоспособной, что она получила широкое применение в свое время. Например, при перечислении населения в США, проведенного в 1890, Холлерит, с помощью своих машин смог выполнить за три года то, что вручную делалось бы в течении семи лет, причем гораздо большим числом людей.

Начало — тридцатые годы XX века — разработка рахунковоаналитичних комплексов, состоящих из четырех основных устройств: перфоратора, контрольника, сортировщика и табулятора. На базе таких комплексов создаются вычислительные центры. В это же время развиваются аналоговые машины.

4. Электронный этап, начало которого связывают с созданием в США в конце 1945 электронной вычислительной машины ENIAC американским инженером-электронщиком Дж. П. Эккерт и физиком Дж.У. Моучли.

В истории развития ЭВТ принято выделять несколько поколений, каждое из которых имеет свои отличительные признаки и уникальные характеристики. Главное отличие машин разных поколений состоит в элементной базе, логической архитектуре и программном обеспечении, кроме того, они различаются по быстродействию, оперативной памяти, способам ввода и вывода информации.

Персональный Компьютер, компьютер, специально созданный для работы в однопользовательском режиме. Появление персонального компьютера напрямую связана с рождением микрокомпьютера.

ПК — настольный или портативный компьютер, который использует микропроцессор как единый центральный процессор, выполняющий все логические и арифметические операции. Эти компьютеры относят к вычислительным машинам четвертого и пятого поколения. Помимо ноутбуков, к переносным микрокомпьютеров относят и карманные компьютеры-палмтопы. Основными признаками ПК являются шинная организация системы, высокая стандартизация аппаратных и программных средств, ориентация на широкий круг споживачив.Компьютеры будут способны воспринимать информацию с рукописного или печатного текста, с бланков, с человеческого голоса, узнавать пользователя по голосу, осуществлять перевод с одного языка на другие. Это позволит общаться с ЭВМ всем пользователям, даже тем, кто не обладает специальными знаниями в этой области. ЭВМ будет помощником человеку во всех областях.ВисновкиЗ одной стороны я считаю, что вычислительная техника облегчает нам жизнь, а с другой стороны она забирает человеческие навыки том, что человек доверяет свою работу работу.

История появления и развития электронной книги: с чего все началось

Электронная книга — небольшое по размеру устройство созданное для хранения и отображения оцифрованной информации. Название электронной книги происходит от английского слова «digital book», что в переводе может означать  «читалка», «цифровая книга» или «электронная бумага». Хоть внешне устройство и походит на планшет и телефон, принимать звонки или отправлять сообщения он не может. Далее в материале рассмотрим что это такое, для чего она нужна и как появилась электронная книга.

С чего все началось 


В 1971-м году придумал и создал электронную книгу американский писатель и основоположник цифровых книг Майкл Стерн Харт. Первой текстовой информацией на электронном носителе принято считать исторический документ «Декларацию независимости США». А произошло оцифрование документа совершенно случайно:  в студенческие годы Майку предстояла возможность воспользоваться большим компьютером Xerox Sigma V, не теряя времени он решил с помощью электроники расширить границы важной бумаги.

Советы: Устройства с E-Ink Pear дисплеем остаются читаемые даже во время прямого попадания солнечных лучей на экран. К таким моделям относят PocketBook 631 и PocketBook 625 Basic.

После перенесения еще нескольких книг на электронные носители Майкл Харт начал работать над уже известным проектом «Гутенберг». Главной целью участников инициативной программы являлось создание электронной библиотеки и расширение ее возможностей. Хороший старт проекта дал желаемые результаты: в базе универсальной электронной библиотеке было оцифровано множество книг, некоторые из них были занесены самим М. Хартом ( в 2005 году электронный ресурс помещал в себе более 17 000 электронных материалов).

Интересно знать: Лучшие приложения для чтения на Android 

Первые прототипы 


Устройство для отображения текстовой информации первой придумала и изобрела американская компьютерная компания DEC. Уже в 1996-м году публике был представлен первый электронный механизм «DEC Lectrice», что в переводе с французского значит «читатель». Снаружи устройство выглядело, как миниатюрное планшетное устройство с железным корпусом и кнопочной панелью. 

Из-за высокой себестоимости первая узкоспециализированная электронная книга не заслужила ажиотажа у аудитории и не была передана на массовое производство. Иными словами, механизм не оправдал надежд производителя. Спустя несколько лет первой моделью электронной книги, выпуск которой поставили на поток, стали девайсы с LCD-экраном — их производством одновременно занялись NuvoMedia Softbook Press. Еще чуть-чуть — и те же компании стали производить книги с цветными, жидкокристаллическими экранами. 

Совет: Для любителей почитать в ночное время суток больше подойдут электронные устройства с LCD дисплеем,например, модель AirBook City LED. Такие книги не требуют дополнительной подсветки и могут регулировать яркость экрана.

Читайте также: Ридер PocketBook Sense — выход на новый уровень

До 2007 года механизмы не пользовались большой популярностью среди читателей, однако после появления технологии “электронной бумаги” ситуация на рынке резко изменилась. Благодаря данной технологии текст на дисплее стал более читабельным и не таким ярким.

Развитие технологии


В структуре электронных книг используют процессоры ARM, изначально деталь была предназначена для смартфонов и планшетов. Операционные системы устройств работают на базе ядра Linux. Главный экран электронных книг устроен таким образом, что внимание пользователя будет сконцентрировано только на чтении. Кроме того, с помощью современных носителей информации можно не только читать текст, а и смотреть фотографии, скачивать и слушать музыку и даже играть в простые игры.

Дисплеи современных букридеров бывают двух типов: E-Ink Pear и LED- дисплей. Между собой они отличаются  цветовым отображением и яркостью. Страницы на E-Ink Pear экране имеют желтоватый оттенок, подобны к газетному формату. А картинка на LED- дисплее отображается более ярко и на белом фоне. Для любителей не только почитать, а и полистать картинки или посмотреть видео на букридере больше подойдут устройства с LED технологией.

Совет: Выбирать аппарат исключительно по параметрам памяти не стоит, при желании ее можно увеличить с помощью microSD. Как правило,книги не занимают много памяти — несколько творений уместятся даже 2 в  ГБ. Пример хорошей читалки с небольшой памятью — AirBook City Base

Современная электронная книга


Мы уже разобрались что это такое, узнали историю ее создания и для чего девайс нужен. Далее в таблице рассмотрим за и против этого новшества.







За

Против
 + Возможность самостоятельно настраивать цвет, яркость и другие параметры устройства.  — Новые модели устройств немало стоят.
 + Компактный и не занимает много места.  — Увидеть цветную картинку можно не на каждом приборе, большинство электронных книг черно-белые.
 + Один механизм помещает сотни книг, при желании память устройства можно расширить.  — Маленьким детям букридеры не подходят, они не удерживают интерес к тексту и рассеивают внимание.
 + С помощью электронных маркеров и других инструментов можно отмечать важные фразы и оставлять закладку на остановившейся странице.  — Негативно влияют на сон и провоцируют усталость.
 + Для людей с особыми потребностями в продаже есть устройства со шрифтом Брайля.  

Читайте также: AIRBOOK CITY BASE — электронная книга с безопасным экраном

В современном мире электронное устройство для хранения большого объема информации приобрело популярности среди любителей литературы. Электронная книга дает возможность пользователю всегда иметь под рукой важную и нужную информацию. Освоить букридеры может каждый, простой интерфейс и несложный процесс закачки документов не потребует много времени и трудовых ресурсов. К выбору устройства лучше отнестись осознанной, обратив внимание на  цвет, размер, возможности и другие ее параметры. И помните, лучше один раз купить качественную книгу от проверенного производителя, чем тратится на бесконечные ремонты.

Смотрите видео: Как выбрать электронную книгу?

мировой и российский опыт, проблемы, перспективы

%PDF-1.3 %
62 0 obj >/Metadata 59 0 R/Pages 55 0 R/Type/Catalog/PageLabels 53 0 R>> endobj 59 0 obj >stream
Acrobat Distiller 8.1.0 (Windows)Файл загружен с http://www.ifap.ru2008-04-22T12:35:19+04:002008-02-19T15:04:44+03:002008-04-22T12:35:19+04:00Falseapplication/pdf

  • Евгений Горный
  • Константин Вигурский
  • Развитие электронных библиотек: мировой и российский опыт, проблемы, перспективы
  • Файл загружен с http://www.ifap.ru
  • uuid:c62d375a-bdc6-45bc-869e-44778e1a9a0fuuid:842324de-74b3-47c5-b32f-8d71c38b08b4


    endstream endobj 55 0 obj > endobj 53 0 obj > endobj 54 0 obj > endobj 56 0 obj > endobj 57 0 obj > endobj 58 0 obj > endobj 39 0 obj >/ProcSet[/PDF/Text]/ExtGState>>>/Type/Page>> endobj 41 0 obj >/ColorSpace>/Font>/ProcSet[/PDF/Text/ImageC/ImageI]/ExtGState>>>/Type/Page>> endobj 42 0 obj >stream
    HWn8}WQ»H]A8N4nCX(xHYYn~;iw$Er̅d `U«8| !LI1ZIRbHXG\*\8ğ K&΁^ij |gwuُhNΐ’Z˅hoYg+vGWV-5Y7O7UIW/Jn6 ~ rg yÇxKGxg~-KU|U*_%`>zShwxjCPԲDVd,L

    История развития электронных устройств — 无锡 华晶利 达 电子 有限公司

    Первое поколение электронных продуктов в качестве основной трубки. В конце 1940-х годов родились первые в мире полупроводниковые транзисторы, он компактный, легкий, энергосберегающий, длительный срок службы и другие характеристики, страны применяют его быстро, в широком диапазоне заменяет лампу. В конце пятидесятых годов появилась первая в мире интегральная схема, в нее помещено множество транзисторов и других электронных компонентов, интегрированных на кремниевый чип, электронные продукты стали более компактными.Быстрое развитие малых интегральных схем ИС в БИС и СБИС, превращение электронных продуктов в высокопроизводительные, недорогие, высокоточные, высокостабильные, интеллектуальные. Из-за четырех этапов развития компьютерного опыта можно полностью объяснить, что происходит с четырьмя этапами развития электронных технологий, поэтому, продолжая четыре компьютерной эры, чтобы проиллюстрировать четыре этапа развития характеристик развития электронных технологий.

    Появились и получили быстрое развитие промышленности электронных компонентов всего мира и труда людей, жизнь резко изменилась в привычках 20-го века. История электронных компонентов — это на самом деле история электронной промышленности.

    В 1906 году Ли Дефорест изобрел вакуумный трезубец, который использовался для усиления голоса нынешнего телефона. С тех пор люди с нетерпением ждут появления на свет твердотельного устройства, в качестве которого используются легкие, недорогие и долговечные усилители и электронные переключатели. В 1947 году с рождением точечных германиевых транзисторов в истории развития электронных устройств открылась новая страница.Однако у точечного транзистора в структуре присутствует ахиллесова пята точки контакта нестабильности. В точечно-контактном транзисторе, разработанном в то же время, была предложена теория переходного транзистора, но до тех пор, пока люди не смогут производить монокристаллы сверхвысокой чистоты и могут произвольно управлять кристаллами типа проводимости после того, как материал переходного транзистора окажется верным. В 1950 году родился первый транзистор из германиевого сплава, имеющий потребительскую ценность. В 1954 году родился переходный кремниевый транзистор.С тех пор люди предложили идею полевого транзистора. Без дефектов кристаллов и контроля дефектов, технология материалов, кристалл иностранного происхождения, длительное техническое и диффузионное легирование, методы подготовки пленки окисления под давлением, технологии травления и литографии, появление и развитие различных электронных устройств с превосходными характеристиками, появление электронных компонентов и постепенное вступление в эру больших транзисторов, времен СБИС эпохи электронных ламп. Якорь представителей высокотехнологичной отрасли сформировался как полупроводниковая промышленность.

    В связи с необходимостью социального развития электронные устройства становятся все более и более сложными, поэтому электронное устройство должно быть надежным, быстрым, с низким энергопотреблением и легким весом, небольшими размерами и низкой стоимостью. С 1950-х годов предлагают идеи интегральных схем, благодаря достижениям в технологии материалов, технологии устройств и технологии проектирования интегральных схем в 1960-х годах, успешно разработано первое поколение интегральных схем. В истории полупроводников. Появление интегральной схемы имеет большое значение: это рождение и развитие, способствующее продвижению технологии медного сердечника и компьютеров, так что научные исследования в различных областях, а также структура индустриального общества претерпели исторические изменения.ИС с передовыми науками и технологиями позволяет исследователям изобрести более совершенные инструменты и производить много более совершенных технологий. Эти передовые технологии для дальнейшего повышения производительности, появляются более дешевые интегральные схемы. Для электронных устройств чем меньше размер, тем выше степень интеграции; чем короче время отклика, тем быстрее выполняется расчет скорости; частота передачи тем выше, чем больше объем передаваемой информации. Полупроводниковая промышленность и полупроводниковые технологии известны как основа современной промышленности, но также были известны как относительно независимое развитие высокотехнологичных отраслей.

    электроника | Приборы, факты и история

    Теоретические и экспериментальные исследования электричества в 18-19 веках привели к разработке первых электрических машин и началу широкого использования электричества. История электроники начала развиваться отдельно от истории электричества в конце XIX века с идентификации электрона английским физиком сэром Джозефом Джоном Томсоном и измерения его электрического заряда американским физиком Робертом А.Милликен в 1909 году.

    Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту.
    Подпишись сейчас

    Во время работы Томсона американский изобретатель Томас А. Эдисон наблюдал голубоватое свечение в некоторых из своих ранних лампочек при определенных условиях и обнаружил, что ток будет течь от одного электрода в лампе к другому, если второй (анодный) ) были заряжены положительно по отношению к первому (катоду). Работа Томсона и его учеников, а также английского инженера Джона Амброуза Флеминга показала, что этот так называемый эффект Эдисона был результатом испускания электронов из катода, горячей нити накала в лампе.Движение электронов к аноду, металлической пластине, представляет собой электрический ток, которого не существовало бы, если бы анод был отрицательно заряжен.

    Это открытие дало толчок развитию электронных ламп, в том числе усовершенствованной рентгеновской трубки американского инженера Уильяма Д. Кулиджа и термоэмиссионного клапана (двухэлектродная вакуумная трубка) Флеминга для использования в радиоприемниках. Обнаружение радиосигнала, представляющего собой переменный ток очень высокой частоты (AC), требует, чтобы сигнал был выпрямлен; я.е., переменный ток должен быть преобразован в постоянный ток (DC) устройством, которое проводит только тогда, когда сигнал имеет одну полярность, но не когда он имеет другую — именно то, что сделал клапан Флеминга (запатентованный в 1904 году). Ранее радиосигналы регистрировались различными эмпирически разработанными устройствами, такими как детектор «кошачьих усов», который состоял из тонкой проволоки (усов), тонко контактирующей с поверхностью природного кристалла сульфида свинца (галенита) или какого-либо другого полупроводниковый материал.Эти устройства были ненадежными, не обладали достаточной чувствительностью и требовали постоянной регулировки контакта усов с кристаллом для получения желаемого результата. Тем не менее, это были предшественники современных твердотельных устройств. Тот факт, что кристаллические выпрямители вообще работают, побудил ученых продолжить их изучение и постепенно получить фундаментальное понимание электрических свойств полупроводниковых материалов, необходимое для создания транзистора.

    В 1906 году американский инженер Ли Де Форест разработал вакуумную лампу, способную усиливать радиосигналы.Де Форест добавил сетку из тонкой проволоки между катодом и анодом двухэлектродного термоэмиссионного клапана, сконструированного Флемингом. Таким образом, новое устройство, которое Де Форест назвал Audion (запатентовано в 1907 году), представляло собой трехэлектродную вакуумную лампу. Во время работы на анод в такой вакуумной лампе подается положительный потенциал (положительно смещенный) по отношению к катоду, в то время как сетка смещена отрицательно. Большое отрицательное смещение на сетке не позволяет электронам, испускаемым катодом, достигать анода; однако, поскольку сетка в основном представляет собой открытое пространство, меньшее отрицательное смещение позволяет некоторым электронам проходить через нее и достигать анода. Таким образом, небольшие изменения потенциала сетки могут контролировать большие величины анодного тока.

    Электронная лампа позволила разработать радиовещание, междугородную телефонию, телевидение и первые электронные цифровые компьютеры. Эти ранние электронные компьютеры были, по сути, крупнейшими системами на электронных лампах, когда-либо созданными. Возможно, самым известным представителем является ENIAC (электронный числовой интегратор и компьютер), построенный в 1946 году.

    Особые требования, предъявляемые к различным областям применения электронных ламп, привели к многочисленным улучшениям, позволяющим им обрабатывать большие объемы энергии, работать на очень высокие частоты, имеют надежность выше среднего или должны быть очень компактными (размером с наперсток).Электронно-лучевая трубка, первоначально разработанная для отображения электрических сигналов на экране для инженерных измерений, превратилась в телевизионную кинескоп. Такие трубки работают, формируя электроны, испускаемые катодом, в тонкий пучок, который падает на флуоресцентный экран на конце трубки. Экран излучает свет, который можно увидеть снаружи трубки. Отклонение электронного луча вызывает появление на экране световых узоров, создающих желаемые оптические изображения.

    Несмотря на замечательный успех твердотельных устройств в большинстве электронных приложений, существуют определенные специализированные функции, которые могут выполнять только электронные лампы.Обычно они связаны с работой на предельной мощности или частоте.

    Вакуумные лампы хрупкие и в конечном итоге изнашиваются в процессе эксплуатации. Отказ возникает при нормальном использовании либо в результате многократного нагрева и охлаждения при включении и выключении оборудования (термическая усталость), что в конечном итоге приводит к физическому разрушению в некоторой части внутренней структуры трубы, либо в результате ухудшения свойств катод остаточными газами в трубке. Вакуумным лампам также требуется время (от нескольких секунд до нескольких минут), чтобы «нагреться» до рабочей температуры — в лучшем случае неудобство, а в некоторых случаях — серьезное ограничение их использования. Эти недостатки побудили ученых Bell Laboratories искать альтернативу вакуумной лампе и привели к разработке транзистора.

    Этапы разработки продуктов для электроники

    Я собираюсь провести вас через типичный цикл разработки электронного оборудования и программного обеспечения, как показано на диаграмме Ганта выше. Каждый из этапов разработки описан ниже вместе с комментариями к нашему подходу.

    А как насчет машиностроения или промышленного дизайна?

    Чтобы упростить задачу, в этом обсуждении основное внимание уделяется нашим основным сильным сторонам в области разработки аппаратного и программного обеспечения.У меня степень инженера-механика, и я сертифицированный специалист SolidWorks (программное обеспечение 3D CAD). Так что я могу заниматься механическим и элементарным промышленным дизайном и делаю это для некоторых проектов. Но у большинства клиентов есть собственный штат, или эти роли исполняют другие подрядчики, или я найму подрядчиков. Время экономится благодаря параллельной работе, в то время как я сосредотачиваюсь на электронике и программном обеспечении.

    Совет по навигации по страницам

    Если вы хотите открыть диаграмму Ганта на другой вкладке, чтобы упростить обращение к ней при чтении описанных ниже шагов, щелкните здесь.Или вы можете в любой момент щелкнуть стрелку «прокрутка вверх» в правом нижнем углу, чтобы увидеть диаграмму, а затем использовать кнопку «Назад» в браузере, чтобы вернуться к тому месту, где вы были в тексте.

    Этапы определения

    Многие команды разработчиков и разработчиков пропускают эти шаги и выясняют их по ходу дела. Когда график плотный (как обычно), они стремятся погрузиться в «настоящую» работу по дизайну и кодированию. Но это может быть большой ошибкой, как путешествие без карты и плана. Конечно, рано или поздно вы попадете туда (или куда-нибудь!).Но вы можете потратить время на блуждание по всему миру. И вы можете пропустить ключевые шаги и функции, которые должны были быть включены и которые сложно добавить позже.

    Передумать на этапе определения стоит недорого. Изменение своего мнения или необходимость исправления неверных архитектурных решений на более позднем этапе проекта может оказаться дорогостоящим. Вы хотите свести к минимуму вероятность того, что придется отказаться от дорогостоящих инструментов и оборудования, более тщательно продумав все это заранее. И изменения программного обеспечения также могут быть дорогостоящими, если они включают тысячи строк кода, а изменения создают запутанный беспорядок.

    Это не означает, что вы, возможно, не захотите делать некоторые предварительные предварительные исследования и прототипы, чтобы проверить некоторые идеи. Вы можете увидеть, что возможно, какие функции имеют наибольший смысл, и провести некоторое тестирование клиентов, чтобы собрать ценные отзывы. Но поймите, что это всего лишь одноразовые вещи, а не ваш конечный продукт. Часто лучше отбросить их и начать заново, как только продукт будет полностью определен, и учесть извлеченные вами уроки в окончательном дизайне.

    Подумайте об этом.Вы бы предпочли разорвать несколько страниц своих планов и начать все сначала, или броситься, а затем выбросить десятки тысяч долларов на инструменты и прототип оборудования или время, потраченное на программирование? Время, разумно потраченное на интерфейс, может сэкономить много времени и денег в долгосрочной перспективе.

    Концепт

    На этом этапе вы пытаетесь понять, что это за продукт, а не как его спроектировать и изготовить. Сконцентрируйтесь на особенностях и целях. Мозговой штурм. Создайте несколько быстрых мокапов. Подумайте, кто целевая аудитория и ее потребности.Получите информацию от маркетинга или самих клиентов. Как только концепция окажется в фокусе, вы сможете зафиксировать ее с помощью нескольких диаграмм, краткого описания, некоторых списков функций или чего-то еще.

    Это здорово, когда я могу участвовать на этой ранней стадии разработки. Я могу помочь расширить ваше видение того, что технически возможно, и создать несколько быстрых макетов и прототипов. И у меня есть проверенная история инновационных идей, которые я могу добавить к вашей.

    Архитектура

    На этапе архитектуры вы начинаете собирать дизайн, но только в очень общих чертах.Подумайте, как все части будут сочетаться друг с другом на очень высоком уровне. И сосредоточьтесь на том, какие ключевые элементы технологии вам понадобятся, например, специальные программные модули, средства связи (оборудование и протоколы), хранилище данных, датчики. Изучите компромиссы между различными вариантами, чтобы создать простое и элегантное решение.

    Системный или продукт-архитектор должен обладать широким спектром знаний или опыта, способностью видеть на несколько шагов вперед и здоровой дозой творчества.Это позволяет им быстро увидеть плюсы и минусы различных подходов. И это позволяет им смотреть нестандартно и вносить идеи, которые отличаются от стандартных способов ведения дел. Традиционные методы часто бывают лучшими, но иногда простое, но ключевое переключение подхода может привести к некоторым большим прорывам.

    Это одна из областей моей работы, которой я горжусь больше всего, и огромное влияние, которое она оказала на многих наших клиентов. Щелкните здесь, чтобы прочитать сообщения в блоге о значении умной архитектуры в некоторых наших и других проектах.

    Технические условия на проектирование

    Спецификация дизайна гораздо глубже погружается в детали, как правило, в более формальном документе. Некоторые из проектных спецификаций могут быть полезны в спецификации клиента или продукта позже, но основная цель на этом этапе — помочь разработчикам. В то время как архитектурные документы объясняют всем, как основные части сочетаются друг с другом, проектная спецификация сообщает инженерам и программистам больше о том, как заставить его работать, а также об их требованиях и ограничениях.

    Вот несколько примеров элементов, которые следует включить в спецификацию:

    • Требования к источнику питания
    • Точность измерения и точность
    • Температура эксплуатации и хранения
    • Время отклика системы
    • Безопасность
    • Протоколы связи (индивидуальные и / или отраслевые стандарты)
    • Хранение данных

    Потратьте больше времени на документирование различных модулей и их взаимодействия, если они будут назначены разным программистам.Это позволит программистам работать более независимо и эффективно. А это экономит время и деньги.

    Одна из наиболее важных частей этого документа — функциональная спецификация. Он должен описывать, как продукт, как ожидается, будет работать и реагировать на различные условия и действия пользователя или остальной системы. И не забудьте указать возможные ошибки и способы их устранения.

    Спецификация проекта часто является живым документом, с дополнениями и изменениями по мере выполнения проекта.Убедитесь, что все имеют доступ к последней копии и знают, когда вносятся изменения, которые могут повлиять на них. (Система контроля версий может автоматически выделять, что и когда было изменено.) Изложите это в письменной форме, а не полагайтесь на устную коммуникацию, чтобы убедиться, что все работают над достижением одних и тех же целей.

    Аппаратный путь
    Аппаратное обеспечение

    Инженер по аппаратному обеспечению создаст схемы (принципиальные схемы), чтобы зафиксировать проект. На схемах указано, какие компоненты (транзисторы, микросхемы и т. Д.)) и как они логически связаны. На этом этапе инженер может также использовать моделирование схем для проверки и точной настройки конструкции, особенно для аналоговых схем, таких как источники питания, усилители и фильтры.

    Страница схемы аналогового дизайна

    Схема печатной платы

    Схема представляет логические соединения в цепи. Компоновка платы преобразует это в физический дизайн, который определяет размеры платы, расположение всех частей на плате и разводку дорожек схемы, которые обеспечивают физические соединения между выводами различных микросхем и компонентов.

    Печатная плата состоит из слоев протравленных медных дорожек, разделенных слоями изолирующей подложки.

    Инженер по аппаратному обеспечению определит ограничения для управления процессом компоновки. Эти ограничения важны для:

    • изолирует чувствительные сигналы
    • минимизировать шум
    • соответствует требованиям по времени
    • обеспечивает адекватную текущую мощность
    • изолирует аналоговое и цифровое заземление
    • обеспечивает надлежащую защиту цепей (например, от электростатических разрядов и электромагнитных помех)
    • удовлетворить механические потребности, такие как размещение разъема
    • и др.

    Инженер по аппаратному обеспечению работает в тесном сотрудничестве с лицом, выполняющим макет, проверяет и утверждает его работу, когда она выполнена. Также может быть привлечен инженер-механик, чтобы убедиться, что точки крепления, размеры отверстий и другие размеры соответствуют корпусу, в котором будет установлена ​​плата. Могут возникнуть некоторые проблемы с компоновкой, которые потребуют изменений в схемах, таких как перестановка вентилей или контактов на микросхеме для улучшения маршрутизации сигнала. Такое тесное взаимодействие между двумя ролями часто позволяет мне легче и лучше справляться с обоими.Моя программа САПР связывает схематический и компоновочный проекты вместе. А работа с обеими ролями позволяет мне быстро видеть проблемы, принимать решения и вносить изменения как в схему, так и в компоновку, а также продолжать работу над проектом.

    Хорошая компоновка требует способности визуализировать потоки сигналов вокруг платы и видеть вперед, чтобы предвидеть, где будут узкие места, чтобы между частями оставалось достаточно места. Простые платы имеют всего один или два слоя медных сигнальных дорожек, но многие, если не большинство плат, имеют 4, 6, 8 или более слоев, как большой лабиринт трехмерной головоломки. Один из лучших инженеров-верстальщиков, которых я когда-либо встречал (и человек, который меня обучал), также является опытным шахматистом. Эта способность видеть много шагов вперед и анализировать все альтернативы — важный навык.

    Каждый сигнал направляется через плату путем поиска наилучших путей между контактными площадками, компонентами и другими сигналами. Сигнал часто будет прыгать назад и вперед между разными слоями (используя переходное отверстие), чтобы на своем пути пересекать или под другими сигналами и частями. Установлены правила проектирования, поэтому программное обеспечение может автоматически проверять вашу работу и следить за тем, чтобы сигналы не доходили слишком близко друг к другу, к любым контактам или краю доски.

    Программы САПР также могут выполнять автоматическую маршрутизацию, автоматически находя пути маршрутизации сигналов через лабиринт. Это может сэкономить много времени, но также может создать беспорядок, если не используется должным образом. Я считаю, что сочетание ручной и автоматической маршрутизации часто является лучшим решением.

    Как только макет будет завершен, его можно превратить в физические печатные платы. Обычно выполняется небольшой опытный образец или предпроизводственный прогон, чтобы проверить конструкцию перед тем, как приступить к более крупному производственному заказу, как описано в следующих шагах.

    Компоновка платы для схемы выше

    Bill of Materials

    Инженер по аппаратному обеспечению составляет спецификацию материалов, в которой перечислены все детали, которые будут установлены на печатной плате, а также любые присоединительные кабели и другие устройства. Для запуска прототипа они создадут быстрый список, чтобы получить детали, заказанные для прототипов. При производстве требуется больше времени, чтобы привести детали в соответствие с существующей системой управления запасными частями клиента и номерами деталей. Также проверяются и утверждаются альтернативные детали и варианты из нескольких источников, чтобы дать отделам закупок и производства больше гибкости.

    Закупка запчастей

    Ваш внутренний отдел или отдел закупок производителя умеет делать крупные покупки по низкой цене. Но, как правило, нам проще и быстрее организовать закупку прототипа небольшого объема. Если я занимаюсь изготовлением и сборкой платы, я обычно отправляю детали на сборочный цех или нашим техническим специалистам, чтобы сэкономить немного времени.

    Производство плат

    Компания по изготовлению картона заберет файлы компоновки (механические чертежи, файлы Gerber и т. Д.).) и преобразовать их в физическую печатную плату. Мы можем работать с вашими собственными или контрактными производителями. Но для прототипов наши клиенты часто просят нас организовать это через производителей плат, которые специализируются на небольших тиражах и быстром сроке выполнения работ.

    Автоматическое тестирование пустой платы иногда используется для проверки любых неисправных плат перед отправкой их на этап сборки. Неисправности платы могут включать обрыв и короткое замыкание глубоко в слоях платы, которые невозможно увидеть или отремонтировать снаружи. В партии может быть только одна неисправная плата (и обычно ее нет), но вы тратите драгоценное время, если это та, которую вы потратите неделю на создание своей первой платы-прототипа, прежде чем обнаружите проблему. Такие сбои редки, но если на плате есть внутренние слои с мелкими или плотно расположенными сигнальными дорожками, то вероятность сбоев выше. Если стоимость следующей сборки платы (рабочая сила и детали) высока, то небольшая стоимость и дополнительное время для тестирования пустой платы являются хорошей страховкой. Если плата простая и все сигналы находятся снаружи (1-, 2- или 4-слойная плата), то гораздо меньше риска, если это тестирование пропустить.

    Raspberry Pi — Bare Board

    Сборка платы

    Когда чистые печатные платы готовы, компоненты схемы устанавливаются и припаиваются к плате. Для деталей для поверхностного монтажа (наиболее распространенных в настоящее время в отличие от деталей со сквозными отверстиями) принтер для шелкографии наносит каплю паяльной пасты определенной формы на все контактные площадки на плате. Затем высокоскоростной робот-захватчик точно размещает миниатюрные компоненты на доске. Катушки с лентой удерживают детали для подачи в машину.Робот-манипулятор с крошечной вакуумной трубкой использует всасывание, чтобы отрывать каждую часть от ленты, перемещать ее в нужное положение, прижимать и затем отпускать. Каждая ножка микросхем и компонентов вдавливается в свою миниатюрную каплю липкой паяльной пасты, которая временно удерживает ее на месте, пока припой не расплавится на следующем этапе.

    Raspberry Pi — Собранная плата

    Мы предоставляем сборщику платы необходимые файлы для создания шелкографии паяльной пастой и для управления размещением деталей робота.Посмотрите, как работает высокоскоростная машина для захвата и размещения:

    Затем платы проходят через машину для пайки волной припоя или инфракрасную печь оплавления (например, причудливую печь Easy-Bake) для пайки. Иногда требуется дополнительная ручная пайка некоторых компонентов.

    Системы машинного зрения и люди проверяют платы на наличие неуместных или отсутствующих компонентов. Также доступны электрические испытания для проверки всех соединений. Некоторые электрические испытания требуют включения специальных площадок в конструкцию и компоновку.Электрические испытания иногда пропускаются, чтобы сэкономить деньги и время при сжатых сроках изготовления прототипов, поскольку платы будут проверяться инженером вручную. Однако они могут быть важны при полномасштабном производстве некоторых типов плит.

    тестирование платы

    Прототипы плат возвращаются разработчику оборудования для тщательного тестирования, чтобы убедиться в правильности конструкции и правильности сборки. Если обнаруживаются ошибки в конструкции, они обычно исправляются с помощью простого исправления схемы.Этот патч либо включается в конструкцию следующей итерации плат, либо продолжается в производстве. Мои клиенты говорят мне, что они удивлены тем, как часто мои проекты работают с первого раза, но ошибки случаются. Поэтому тестирование каждой платы важно перед сборкой в ​​конечный продукт или более крупную систему.

    Оборудование для производственных испытаний

    Для крупносерийного производства испытательные приспособления могут упростить тестирование, программирование и калибровку плат. Мы часто создаем испытательные приспособления или их предшественники на этапе прототипирования.Затем они могут быть усилены и усовершенствованы для увеличения объемов производства.

    Эти производственные приспособления могут быть автономными, управляться ПК или подключаться как адаптеры к более сложным универсальным тестерам плат. Какой бы ни была их форма, они должны быть разработаны и могут включать в себя сложную электронику. Я могу справиться и с этим за вас или предоставить спецификации вашим собственным инженерам по заводским испытаниям.

    Программное обеспечение для заводских испытаний и калибровки

    Заводские приспособления для тестирования, калибровки и программирования также обычно требуют некоторой формы программного обеспечения или конфигурации. Опять же, я могу предоставить эту услугу или помочь вашему персоналу или вашему производителю.

    Многие из разработанных мной плат имеют встроенные процедуры самотестирования и самокалибровки для работы в полевых условиях. В этом случае заводское оборудование может использовать или дополнять его, чтобы упростить заводские требования. Например, заводская настройка может обеспечить точный эталонный сигнал, запустить калибровку, записать результаты в вашу базу данных, а затем указать нашей прошивке записать дату производства, серийные номера и другие данные в свою память.Эта установка может быть такой же простой, как ПК, простая программа и последовательный кабель к продукту.

    Производственная документация

    Формальные документы создаются для записи различных заводских процедур, которые были разработаны. Они собраны со всеми другими производственными и проектными файлами, такими как схемы, макеты, файлы изготовления и сборки платы, выпуски микропрограмм и т. Д.

    Выпуск в производство

    Когда все документы будут на месте, я буду работать с вашим производственным отделом и отделом контроля документации, чтобы убедиться, что все правильно зарегистрировано в ваших системах. И я буду доступен, когда начнется полноценное производство, чтобы помочь сгладить любые нюансы.

    Пути к программному обеспечению и микропрограммному обеспечению

    На приведенной выше диаграмме Ганта показаны очень упрощенные пути разработки программного обеспечения и микропрограмм. Обычно они делятся на несколько этапов, чтобы выделить и отслеживать различные модули и функции программного обеспечения, а также отметить промежуточные этапы.

    На диаграмме показан пример, в котором платы имеют встроенное микропрограммное обеспечение, обеспечивающее их работу, и создается сопутствующее приложение для взаимодействия с устройством.Например, этот продукт может быть лабораторным прибором или заводским модулем управления. А программное обеспечение — это ПК или веб-приложение, которое предоставляет пользовательский интерфейс для удаленного мониторинга и управления устройством.

    Те же базовые шаги применимы и к проекту, основанному только на программном обеспечении (включая предшествующие им шаги по концепции, архитектуре и спецификации).

    Программирование

    Это основная работа по превращению спецификации в реальный код на любом используемом языке программирования.В настоящее время многие проекты используют несколько разных языков, каждый со своей специализацией, для разных частей системы.

    На диаграмме последовательно показаны этапы программирования, тестирования и документирования. Но зачастую эффективнее выполнять большую часть работы параллельно. Например, вы можете написать тестовый код для модуля или процедуры во время или до написания основного кода. Затем у вас есть встроенный тест, который сразу же сообщает вам, если вы допустили ошибку. А тестирование небольших участков кода, подобных этому, облегчает поиск определенных ошибок, чем попытки позже найти иголку в стоге сена из тысяч строк кода.

    Точно так же существуют инструменты, позволяющие программисту включать фрагменты документации в виде специально отмеченных комментариев по всему коду по мере его написания. Затем инструменты сканируют код и компилируют биты в более крупный документ. Затем будущие программисты могут использовать этот документ, чтобы понять общую структуру и функции программы.

    Тестирование

    Тщательное тестирование важно, чтобы свести к минимуму вероятность того, что любая ошибка попадет к клиенту. Тестирование также используется для сравнения работы со спецификациями и проверки выполнения всех требований и реализации функций.

    Сложность современных систем означает, что иногда изменение в одной области может сломать что-то еще. Поэтому часто стоит потратить время на автоматизацию процесса тестирования, чтобы упростить повторение тестов снова и снова, чтобы ничего не пропустить.

    Документация

    Как я упоминал ранее, программист может разбросать фрагменты документации по всему коду. Затем их можно извлечь и скомпилировать в основной справочный документ для программистов.

    Вам также может потребоваться документация, написанная для других аудиторий, таких как пользователи (руководства пользователя), менеджмент, маркетинг и т. Д.

    И не забывайте записывать идеи и планы возможных будущих изменений или дополнений к продукту или линейке продуктов.

    Выпуск

    Формальный процесс выпуска важен для того, чтобы вы точно знали, что было в коде на тот момент. Это позволяет вам отслеживать изменения между разными версиями для ваших объявлений о выпуске. И это позволяет вам вернуться в прошлое, чтобы отследить источник любых ошибок, которые могли быть внесены.

    Релиз должен назначать номера версий и сохранять текущее состояние кода в системе управления исходным кодом (также называемой системой контроля версий).Любые руководства пользователя, спецификации и другие затронутые документы должны быть пересмотрены, чтобы соответствовать новым функциям и функциям выпуска, а затем также сохранены в системе контроля версий. Запишите версию и настройки компилятора, чтобы вы могли полностью воссоздать условия выпуска в будущем. И если есть связанное с этим изменение оборудования, добавьте также исправленные схемы. Это создает своего рода капсулу времени для всего проекта.

    Финальная версия

    После того, как все детали будут готовы и продукт будет выпущен в продажу, вы можете, наконец, подвести итоги, отпраздновать и подготовиться к следующему проекту…

    Как разработать новое электронное оборудование (обновлено в 2021 году)

    Это пошаговое руководство научит вас процессу разработки нового электронного продукта.Он написан для предпринимателей, стартапов и небольших компаний, создающих свой первый аппаратный продукт.

    Опубликовано , Джон Тил

    Для понимания этой статьи вам не потребуются какие-либо предварительные знания в области проектирования электроники. Хотя это будет легче понять, если у вас уже есть технический опыт в области компьютеров, инженерии или другой области науки.

    Но я не буду вам лгать. Запуск нового физического продукта — долгий и трудный путь. Несмотря на то, что оборудование известно своей сложностью, для отдельных лиц и небольших групп проще, чем когда-либо, разрабатывать новые удивительные электронные устройства.

    Однако, если вы ищете простой и быстрый способ заработать деньги, я предлагаю вам прекратить читать прямо сейчас, потому что вывести новый продукт на рынок — дело непростое и быстрое.

    Хотя я представляю каждый шаг линейно, разработка продукта никогда не бывает плавным линейным прогрессом, и иногда вы будете делать два шага назад для каждого шага вперед.Но не расстраивайтесь, когда это происходит, потому что это всего лишь часть процесса.

    Часть 1 — Предварительные работы

    Прежде чем мы перейдем к непосредственным этапам разработки продукта, я считаю, что важно быстро охватить некоторые предварительные работы, которые необходимо выполнить, прежде чем начнется полная разработка продукта.

    К сожалению, слишком много людей пропускают эти важные первые шаги, поскольку большинство предпринимателей хотят сразу приступить к разработке своего продукта. Пропускайте эти начальные шаги на свой страх и риск.

    Исследование рынка, патенты и проверка продукции

    Вам необходимо сначала изучить конкуренцию и подтвердить, что рынок существует для вашего продукта.

    Когда предприниматели проводят исследования конкуренции, распространено заблуждение, что находить любую конкуренцию — плохо. Фактически, большинство предпринимателей паникуют и думают, что это конец их проекта, когда они находят конкурирующее решение.

    На самом деле наличие некоторой конкуренции — это действительно хорошо, потому что это доказывает, что для вашей идеи продукта есть рынок.

    После того, как вы определили, что для вашего продукта существует рынок, следующим шагом будет проверка того, действительно ли люди будут покупать ваш продукт.

    Например, один из способов подтвердить вашу идею нового продукта — это сделать рекламный флаер, который можно будет передать потенциальным клиентам или розничным торговцам, продающим аналогичные продукты. Запросите их отзывы о вашем техническом продукте.

    Вы также можете настроить страницу онлайн-продаж, чтобы проверить свою идею. Краудфандинг — еще одна отличная форма проверки. Ключ в том, что вы должны поделиться идеей о своем продукте с множеством непредвзятых людей, которые дадут вам честный отзыв.

    Но как насчет патента? Разве он вам не нужен, прежде чем вы сможете безопасно рассказывать другим о своем продукте?

    Излишняя скрытность — вероятно, самая частая ошибка начинающих предпринимателей. На самом деле я никогда не видел, чтобы аппаратный стартап терпел неудачу из-за кражи идеи.

    Этого просто не бывает. Вместо этого предприниматели обычно терпят поражение, потому что им не удается продать свой продукт.

    Однако я понимаю озабоченность по поводу конфиденциальности и почему большинство людей хотят начать с патента.Но патенты действительно дороги и требуют много времени, чтобы получить их. Они просто не лучшее использование вашего ограниченного времени или денег, когда вы только начинаете.

    Вместо этого я рекомендую то, что называется предварительной заявкой на патент (PPA) в Соединенных Штатах. В других регионах, вероятно, есть что-то подобное.

    Всего за пару сотен долларов PPA обеспечит защиту вашего продукта в течение одного года. И на этом этапе вам не нужно нанимать дорогостоящего патентного поверенного.

    Упростите свой продукт

    Я потратил годы на разработку собственного потребительского продукта и намного дольше помогал другим предпринимателям в разработке их продуктов.Один из самых важных уроков, который я усвоил, заключается в том, что вам нужно максимально упростить устройство.

    Вы должны принять упрощение, чтобы иметь реальный шанс вывести свой продукт на рынок своевременно и не обанкротиться.

    Сложность продукта может стать смертельной ловушкой для начинающих предпринимателей и стартапов!

    Большинство предпринимателей и даже инженеров не понимают всех последствий использования различных функций продукта. Добавление того, что кажется незначительной функцией, часто может значительно увеличить ваши затраты на разработку и время, необходимое для выхода на рынок.

    Например, такая простая вещь, как положение кнопки, может привести к потере тысяч долларов, если возникнет потребность в более дорогих формах для литья под давлением.

    Другой пример — от предпринимателя, который недавно попросил меня высказать свое мнение о его концепции продукта.

    Он очень технически настроен и потратил много времени на детальное описание своего продукта. Но он не понимал всех будущих последствий этих функций.

    Я быстро объяснил ему, почему одна особенность его продукта резко увеличит все его расходы, включая: разработку, прототипирование, электрические сертификаты и затраты на пресс-формы.

    Я предложил несколько альтернативных решений, и он начал гораздо лучше. Эти изменения упростили вывод его продукта на рынок примерно в 3 раза. В целом, он легко сэкономил не менее 50 000 долларов на одной этой сдаче!

    Загвоздка в том, что без понимания всего процесса разработки и производства трудно предвидеть будущие последствия каждого решения о продукте.

    Если вы передаете разработку продукта на аутсорсинг, имейте в виду, что обращение к вашим основным разработчикам с просьбой помочь упростить ваш продукт может создать конфликт интересов.Это потому, что чем сложнее ваш продукт, тем больше денег им платят.

    Вместо этого поработайте с независимыми экспертами, которые помогут вам упростить ваш продукт и лучше понять долгосрочные последствия ваших ранних решений о продукте.

    Прототипы Proof-of-Concept (POC)

    На этом этапе вы доказали, что для вашего продукта есть рынок, и вы максимально упростили концепцию продукта.

    Теперь вы должны ответить на вопрос, действительно ли ваша концепция решает предполагаемую проблему так, как ожидалось.

    Это цель прототипа Proof-of-Concept (POC), который представляет собой ранний прототип, созданный с использованием готовых компонентов.

    Прототип POC не имеет специальной конструкции электроники и, как правило, основан на наборах средств разработки, таких как Arduino или Raspberry Pi.

    Я уже подчеркивал важность неправильного начала полной разработки, но прототип POC отличается, потому что его создание обычно не очень дорогое.

    К сожалению, прототип POC редко может быть выпущен на рынок.Стоимость производства будет слишком высокой, физические размеры будут слишком большими, а внешний вид будет далек от идеала.

    Часть 2 — Стратегии разработки продуктов

    По сути, у предпринимателей и стартапов есть пять вариантов разработки нового аппаратного продукта. Однако во многих случаях лучшая общая стратегия — это комбинация этих пяти стратегий развития.

    Если у вас нет технических знаний, чтобы должным образом управлять разработкой продукта и оценивать качество выполняемой работы, то наличие технического консультанта является обязательным, независимо от того, какой из этих стратегий разработки вы придерживаетесь.

    Этот технический советник может помочь вам принять ключевые технические решения и обеспечить надзор за вашими основными разработчиками. Даже если вы опытный инженер, очень полезно иметь консультанта, который понимает весь процесс от идеи до рынка.

    1) Самостоятельная разработка продукта

    Сама по себе эта стратегия редко бывает жизнеспособной. Очень немногие люди обладают всеми навыками, необходимыми для самостоятельной разработки готового к выходу на рынок электронного продукта.

    Даже если вы инженер, являетесь ли вы экспертом в области проектирования электроники, программирования, 3D-моделирования, литья под давлением и производства? Возможно нет.Кроме того, большинство этих специальностей состоит из множества под-специальностей.

    При этом, если у вас есть необходимые навыки, чем дальше вы продвигаетесь к разработке своего продукта, тем больше денег вы сэкономите.

    Например, около 6 лет назад я вывел на рынок собственное оборудование. Изделие было более сложным механически, чем электрически. По образованию я инженер-электронщик, а не инженер-механик, поэтому сначала нанял пару внештатных инженеров-механиков.

    Однако я быстро разочаровался в том, насколько медленно все продвигалось. В конце концов, я думал о своем продукте почти каждый час бодрствования. Я был одержим идеей, чтобы мой продукт был разработан и выпущен на рынок как можно быстрее. Звучит знакомо?

    Но нанятые мной инженеры жонглировали этим множеством других проектов и не уделяли моему проекту должного внимания, которого я считал заслуженным.

    Итак, я решил изучить все необходимое для проектирования механики самостоятельно. Никто не был более мотивирован, чем я, разработать свой продукт и выпустить его на рынок.В конце концов, я смог закончить механический дизайн намного быстрее (и за гораздо меньшие деньги).

    Мораль истории состоит в том, чтобы развивать столько, сколько позволяют ваши навыки, но не заходите слишком далеко. Если ваши субэкспертные навыки заставляют вас разрабатывать неоптимальный продукт, то это большая ошибка.

    Кроме того, любые новые навыки, которые вы должны изучить, потребуют времени, что в конечном итоге может увеличить время выхода на рынок. Всегда привлекайте экспертов, чтобы восполнить пробелы в вашем опыте, но обязательно принимайте участие во всех ключевых решениях.

    2) Пригласите технических соучредителей

    Если вы не являетесь техническим основателем, вам определенно будет разумно привлечь технического соучредителя. Один из основателей вашей команды стартапа должен, по крайней мере, достаточно разбираться в разработке продукта, чтобы управлять процессом.

    Если вы планируете в конечном итоге искать стороннее финансирование от профессиональных инвесторов, вам определенно понадобится команда основателей. Профессиональные стартап-инвесторы знают, что у команды основателей гораздо больше шансов на успех, чем у единственного основателя.

    Идеальная команда соучредителей для большинства стартапов в области аппаратного обеспечения — это инженер по аппаратному обеспечению, программист и маркетолог.

    Привлечение соучредителей может показаться идеальным решением ваших проблем, но есть и серьезные недостатки. Во-первых, найти соучредителей сложно и, скорее всего, потребуется очень много времени. Это драгоценное время, которое не тратится на разработку продукта.

    Поиск соучредителей — это не то, что вам нужно спешить, и вам нужно время, чтобы найти подходящего партнера.

    Они не только должны дополнять ваши навыки, но и действительно должны нравиться вам лично. По сути, вы собираетесь быть женатым на них как минимум несколько лет, поэтому убедитесь, что у вас хорошие отношения.

    Основным недостатком привлечения соучредителей является то, что они уменьшают ваш капитал в компании. Все учредители компании действительно должны иметь равный капитал в компании. Так что, если вы собираетесь работать в одиночку прямо сейчас, будьте готовы отдать любому соучредителю половину своей компании.

    3) Внештатные инженеры

    Один из лучших способов восполнить пробелы в технических возможностях вашей команды — привлечь внешних инженеров.

    Просто имейте в виду, что для большинства продуктов потребуется несколько инженеров разных специальностей, поэтому вам придется управлять разными инженерами самостоятельно. В конце концов, кто-то из команды основателей должен будет выступить в роли менеджера проекта.

    Рис. 1. Для разработки нового электронного продукта обычно требуется команда инженеров.

    Убедитесь, что вы найдете инженера-электрика, у которого есть опыт проектирования электронного оборудования, необходимого для вашего продукта. Электротехника — огромная область исследований, и многим инженерам не хватает опыта в проектировании схем.

    Что касается 3D-дизайнера, убедитесь, что вы нашли кого-то, кто имеет опыт работы с технологией литья под давлением, иначе вы, скорее всего, получите продукт, который можно прототипировать, но не производить массово.

    4) Аутсорсинг фирме разработчиков

    Самые известные фирмы по дизайну продуктов, такие как Frog, IDEO, Fuse Project и т. Д., Могут создавать фантастические дизайны продуктов, но они безумно дороги.

    Стартапам следует любой ценой избегать крупных дизайнерских фирм. Лучшие дизайнерские фирмы могут взимать более 500 тысяч долларов за полную разработку вашего нового продукта.

    Даже если вы можете позволить себе нанять дорогую фирму по разработке продуктов, не делайте этого!

    Однако есть много небольших, менее известных дизайнерских фирм, с которыми я работал, которые могут разработать ваш продукт по гораздо более разумной цене. Стоимость для этих небольших фирм обычно приближается к стоимости найма фрилансеров, но с более строгим контролем и более качественными процедурами.

    Последний комментарий по работе с дизайн-бюро. Вы должны отказаться от ложного убеждения, что вы можете поручить кому-то другому заниматься всем, пока вы просто ждете в сторонке.

    Те, кто идут по этому пути, почти всегда обжигаются и теряют много денег и времени. Вам абсолютно необходимо участвовать в разработке и понимать хотя бы основы процесса разработки, а также различные компромиссы при проектировании.

    5) Партнерство с производителем

    Одно из направлений — установление партнерских отношений с зарубежным производителем, который уже производит продукты, похожие на ваш продукт.

    Крупные производители будут иметь собственные отделы проектирования и разработки для работы над собственными продуктами.Если вы найдете производителя, который уже производит что-то похожее на ваш собственный продукт, он может сделать все за вас — разработку, проектирование, прототипирование, изготовление пресс-форм и производство.

    Эта стратегия может снизить ваши первоначальные затраты на разработку. Однако производители будут амортизировать эти затраты, что означает добавление дополнительных затрат на продукт для первых производственных циклов. По сути, это работает как беспроцентная ссуда, позволяя постепенно возвращать производителю затраты на разработку.

    Звучит здорово и просто, так в чем же загвоздка? Главный риск, который следует учитывать в этой стратегии, заключается в том, что вы объединяете все, что связано с вашим продуктом, в одну компанию.

    Они наверняка захотят получить эксклюзивное производственное соглашение, по крайней мере, до тех пор, пока их затраты не будут окуплены. Это означает, что вы не можете перейти на более дешевый вариант производства при увеличении объемов производства.

    Также имейте в виду, что многие производители могут хотеть частично или полностью интеллектуальных прав на ваш продукт.

    Часть 3 — Разработка электроники

    Разработка электроники для вашего продукта может быть разбита на семь этапов: предварительный производственный проект, принципиальная схема, макет печатной платы, окончательная спецификация, прототип, испытание и программа и, наконец, сертификация.

    Для самого простого введения в электронику см. Эту статью, в которой основное внимание уделяется различным типам электронных компонентов. Затем для ознакомления с основными электронными схемами см. Здесь.

    Ниже приведены шаги для разработки нового электронного продукта:

    Шаг 1. Создание предварительного производственного проекта

    При разработке нового электронного оборудования вы должны сначала начать с предварительного производственного проекта . Его не следует путать с прототипом Proof-of-Concept (POC).

    Прототип POC обычно создается с использованием комплекта разработчика, такого как Arduino. Иногда они могут быть полезны, чтобы доказать, что ваша концепция продукта решает желаемую проблему.Но прототип POC — это далеко не серийный образец. Редко вы можете выйти на рынок со встроенной в ваш продукт Arduino.

    Предварительный производственный проект ориентирован на производственные компоненты вашего продукта, стоимость, размер прибыли, производительность, характеристики, возможность разработки и технологичность.

    Вы можете использовать предварительный производственный план для оценки всех затрат, которые потребуются вашему продукту. Важно точно знать затраты на разработку, прототип, программирование, сертификацию, масштабирование и производство продукта.

    Предварительный производственный проект ответит на следующие уместные вопросы. Возможна ли разработка моего продукта? Могу ли я позволить себе разработку этого продукта? Сколько времени у меня уйдет на разработку продукта? Могу ли я массово производить продукт? Могу ли я продать это с прибылью?

    Многие предприниматели совершают ошибку, пропуская этап предварительного проектирования производства, и вместо этого сразу же приступают к разработке принципиальной принципиальной схемы.

    Поступая таким образом, вы можете в конечном итоге обнаружить, что потратили все эти усилия и с трудом заработанные деньги на продукт, который невозможно разработать, изготовить или, что самое главное, продать с прибылью.

    Шаг 1A — Блок-схема системы

    При создании предварительного производственного проекта вы должны начать с определения блок-схемы системного уровня. Эта диаграмма определяет каждую электронную функцию и то, как все функциональные компоненты связаны между собой.

    Рисунок 2 — Блок-схема определяет каждую функцию и возможность подключения на системном уровне.

    Для большинства продуктов требуется микроконтроллер или микропроцессор с различными компонентами (дисплеями, датчиками, памятью и т. Д.) взаимодействие с микроконтроллером через различные последовательные порты.

    Создавая блок-схему системы, вы можете легко определить тип и количество требуемых последовательных портов. Это важный первый шаг для выбора правильного микроконтроллера для вашего продукта.

    Этап 1B — Выбор производственных компонентов

    Затем вы должны выбрать различные производственные компоненты: микрочипы, датчики, дисплеи и разъемы на основе желаемых функций и целевой розничной цены вашего продукта.Это позволит вам затем создать предварительную ведомость материалов (BOM).

    Рисунок 3: Выбор производственных компонентов является важным первым шагом разработки.

    В США самыми популярными поставщиками электронных компонентов являются Newark, Digikey, Arrow, Mouser и Future. Вы можете приобрести большинство электронных компонентов единицами (для прототипирования и первоначального тестирования) или тысячами (для мелкосерийного производства).

    Когда вы достигнете более высоких объемов производства, вы сэкономите деньги, купив некоторые компоненты напрямую у производителя.

    Шаг 1С — Оценка производственных затрат

    Теперь вы должны оценить производственную стоимость (или себестоимость проданных товаров — COGS) для вашего продукта. Очень важно как можно скорее узнать, сколько будет стоить производство вашего продукта.

    Вам необходимо знать себестоимость единицы продукции вашего продукта, чтобы определить лучшую продажную цену, стоимость товарно-материальных запасов и, что наиболее важно, вашу прибыль.

    Рис. 4. Очень важно оценить производственные затраты как можно раньше.

    Выбранные вами производственные компоненты, конечно же, будут иметь большое влияние на стоимость производства.

    Но чтобы получить точную оценку производственной стоимости, вы также должны включить стоимость сборки печатной платы, окончательной сборки продукта, тестирования продукта, розничной упаковки, процента брака, возврата, логистики, пошлин и складирования.

    ПРИМЕЧАНИЕ:
    Обязательно загрузите бесплатное руководство в формате PDF 15 шагов для разработки нового электронного оборудования .

    Для получения дополнительной помощи в оценке стоимости производства обязательно прочтите этот блог и ознакомьтесь с этим (платным) курсом.

    Шаг 2 — Разработайте принципиальную электрическую схему

    Теперь пришло время разработать принципиальную электрическую схему на основе блок-схемы системы, созданной на шаге 1.

    Рисунок 5: Пример принципиальной принципиальной схемы.

    На принципиальной схеме показано, как каждый компонент, от микрочипов до резисторов, соединяется вместе. В то время как блок-схема системы в основном ориентирована на функциональность продукта более высокого уровня, схематическая диаграмма — это все мелкие детали.

    Такая простая вещь, как неправильно пронумерованный вывод компонента в схеме, может привести к полному отсутствию функциональности.

    В большинстве случаев вам понадобится отдельная подсхема для каждого блока вашей системной блок-схемы. Затем эти различные подсхемы будут соединены вместе, чтобы сформировать полную принципиальную схему.

    Специальное программное обеспечение для проектирования электроники используется для создания принципиальной схемы и помогает убедиться, что в ней нет ошибок. Я рекомендую использовать пакет под названием DipTrace, который является доступным, мощным и простым в использовании.

    Другие популярные пакеты программного обеспечения для печатных плат включают Altium Designer и Eagle. Но имейте в виду, что они довольно дороги и лучше всего подходят для тех, кто разрабатывает несколько продуктов.

    Если вам нужен бесплатный инструмент для проектирования печатных плат с открытым исходным кодом, обязательно загляните в KiCad.

    Шаг 3 — Разработка печатной платы (PCB)

    Как только схема будет готова, вы приступите к разработке печатной платы (PCB). Печатная плата — это физическая плата, которая удерживает и соединяет все электронные компоненты.

    Разработка структурной схемы и принципиальной схемы системы носила в основном концептуальный характер. Однако конструкция печатной платы — это вполне реальный мир.

    Рис. 6. Принципиальная электрическая схема должна быть преобразована в макет печатной платы.

    Печатная плата разработана в том же программном обеспечении, что и принципиальная схема. Программное обеспечение будет иметь различные инструменты проверки, чтобы убедиться, что компоновка печатной платы соответствует правилам проектирования для используемого процесса печатной платы, и что печатная плата соответствует схеме.

    В целом, чем меньше размер продукта и чем плотнее компоненты упакованы вместе, тем больше времени потребуется на создание разводки печатной платы. Если ваш продукт направляет большие объемы энергии или предлагает беспроводное соединение, то компоновка печатной платы становится еще более важной и требует много времени.

    Рисунок 7 — Пример компоновки печатной платы (PCB)

    Для большинства конструкций печатных плат наиболее важными частями являются разводка питания, высокоскоростные сигналы (тактовые генераторы, линии адреса / данных и т. Д.).) и любых беспроводных схем.

    Чтобы узнать больше о проектировании печатных плат, обязательно просмотрите это бесплатное руководство и ознакомьтесь с этим углубленным платным курсом, который научит вас каждому этапу проектирования печатной платы.

    Шаг 4 — Создание окончательной ведомости материалов (BOM)

    Хотя вы уже должны были создать предварительную спецификацию как часть предварительного производственного проекта, сейчас время для полной производственной спецификации.

    Основное различие между ними — многочисленные недорогие компоненты, такие как резисторы и конденсаторы.Эти компоненты обычно стоят всего пару пенни, поэтому я не перечисляю их отдельно в предварительной спецификации.

    Но для фактического изготовления печатной платы вам нужна полная спецификация со всеми перечисленными компонентами. Эта спецификация обычно создается автоматически программным обеспечением для проектирования схем. В спецификации перечислены номера деталей, количество и все спецификации компонентов.

    Шаг 5 — Заказ прототипов печатных плат

    Создание электронных прототипов — это двухэтапный процесс. На первом этапе производятся голые печатные платы.Ваше программное обеспечение для проектирования схем позволит вам вывести макет печатной платы в формате Gerber с одним файлом для каждого слоя печатной платы.

    Эти файлы Gerber можно отправить в магазин прототипов для небольших тиражей. Те же файлы могут быть предоставлены более крупному производителю для крупносерийного производства.

    Рисунок 8: Пример полностью собранной печатной платы (PCB).

    На втором этапе все электронные компоненты припаяны к плате. Из вашего программного обеспечения для проектирования вы сможете вывести файл, который показывает точные координаты каждого компонента, размещенного на плате.Это позволяет сборочному цеху полностью автоматизировать пайку каждого компонента на вашей печатной плате.

    Самый дешевый вариант — изготовление прототипов печатных плат в Китае. Хотя обычно лучше всего делать прототипы ближе к дому, чтобы сократить задержки при доставке, для многих предпринимателей важнее минимизировать затраты.

    Для производства ваших прототипов плат в Китае я настоятельно рекомендую PCBWay, Bittele Electronics, Seeed Studio или Gold Phoenix PCB. Все они предлагают фантастические цены при количестве от 5 до 8000 плат.

    В США я рекомендую Sunstone Circuits, Screaming Circuits и San Francisco Circuits, которые я широко использовал для создания прототипов своих собственных разработок.

    Обычно сборка плат занимает 1-2 недели, если только вы не платите за срочное обслуживание, которое я редко рекомендую.

    Шаг 6. Оценка, программирование, отладка и повторение

    Пришло время оценить прототип электроники. Имейте в виду, что ваш первый прототип редко будет работать идеально.

    Скорее всего, вы пройдете несколько итераций, прежде чем закончите дизайн.Это когда вы будете определять, отлаживать и исправлять любые проблемы с вашим прототипом.

    Рис. 9. Для подготовки большинства проектов к выходу на рынок требуется несколько итераций прототипа.

    Это этап может быть трудным для прогнозирования как с точки зрения затрат, так и времени. Любые обнаруженные вами ошибки, конечно же, являются неожиданными, поэтому требуется время, чтобы выяснить источник ошибки и как ее лучше исправить.

    Оценка и тестирование обычно проводятся параллельно с программированием микроконтроллера. Но прежде чем приступить к программированию, вам нужно хотя бы провести базовое тестирование, чтобы убедиться, что на плате нет серьезных проблем.

    Рис. 10: Для работы большинства новых электронных продуктов требуется программирование микропрограмм.

    Почти все современные электронные продукты включают микрочип, называемый микроконтроллерным блоком (MCU), который действует как «мозг» продукта. Микроконтроллер очень похож на микропроцессор в компьютере или смартфоне.

    Микропроцессор отлично справляется с быстрым перемещением больших объемов данных, а микроконтроллер лучше всего справляется с интерфейсом и управлением такими устройствами, как переключатели, датчики, дисплеи, двигатели и т. Д.Микроконтроллер — это в значительной степени упрощенный микропроцессор.

    Микроконтроллер необходимо запрограммировать для выполнения желаемых функций. Микроконтроллеры почти всегда программируются на широко используемом компьютерном языке, называемом «C». Программа, называемая микропрограммой, хранится в постоянной, но перепрограммируемой памяти, обычно внутренней в микросхеме микроконтроллера.

    Часть 4 — Разработка корпуса

    Теперь мы рассмотрим разработку и прототипирование любых нестандартных пластиковых деталей.Для большинства продуктов это, по крайней мере, корпус, который скрепляет все вместе.

    Для разработки пластиковых или металлических деталей нестандартной формы потребуется специалист по 3D-моделированию, а еще лучше — промышленный дизайнер.

    Рис. 11. Разработка нестандартного корпуса необходима для большинства новых продуктов.

    Если внешний вид и эргономика имеют решающее значение для вашего продукта, вам следует нанять промышленного дизайнера. Например, промышленные дизайнеры — это инженеры, которые заставляют портативные устройства, такие как iPhone, выглядеть круто и элегантно.

    Если внешний вид не имеет решающего значения для вашего продукта, вы, вероятно, можете обойтись наймом специалиста по 3D-моделированию, который обычно значительно дешевле промышленного дизайнера.

    Шаг 1 — Создание 3D-модели

    Первым шагом в разработке внешнего вида вашего продукта является создание компьютерной 3D-модели. Два больших пакета программного обеспечения, используемых для создания 3D-моделей, — это Solidworks и PTC Creo (ранее называвшиеся Pro / Engineer).

    Однако Autodesk теперь предлагает облачный инструмент трехмерного моделирования, который полностью бесплатен для студентов, любителей и стартапов.Он называется Fusion 360. Если вы хотите выполнять собственное 3D-моделирование и не привязаны ни к Solidworks, ни к PTC Creo, тогда определенно рассмотрите Fusion 360.

    Вот вводный курс по 3D-моделированию с помощью Fusion 360.

    Рис. 12. Создание 3D-модели — важный первый шаг в разработке продукта.

    После того, как дизайнер промышленного или трехмерного моделирования завершит создание трехмерной модели, вы можете превратить ее в физические прототипы. 3D-модель также может использоваться в маркетинговых целях, особенно до того, как у вас появятся функциональные прототипы.

    Если вы планируете использовать свою 3D-модель в маркетинговых целях, вам нужно создать фотореалистичную версию модели. И в Solidworks, и в PTC Creo доступны фотореалистичные модули.

    Вы также можете создать фотореалистичную трехмерную анимацию вашего продукта. Имейте в виду, что вам может потребоваться нанять отдельного дизайнера, который специализируется на анимации и создании реалистичных 3D-моделей.

    Самый большой риск, когда дело доходит до разработки 3D-модели для вашего корпуса, заключается в том, что вы получаете конструкцию, которую можно создать прототипом, но не производить в больших объемах.

    В конечном итоге ваш корпус будет изготовлен методом, называемым литьем под высоким давлением (более подробную информацию см. В шаге 4 ниже).

    Разработка детали для производства с использованием литья под давлением может быть довольно сложной задачей, требующей соблюдения многих правил. С другой стороны, с помощью 3D-печати можно прототипировать практически все.

    Поэтому убедитесь, что наняли только того, кто полностью понимает все сложности и требования к конструкции для литья под давлением.

    Шаг 2. Закажите прототипы корпуса (или купите 3D-принтер)

    Пластиковые прототипы создаются с использованием аддитивного процесса (наиболее распространенный) или субтрактивного процесса.Аддитивный процесс, такой как 3D-печать, создает прототип, складывая тонкие слои пластика для создания конечного продукта.

    Аддитивные процессы являются наиболее распространенными из-за их способности создавать практически все, что вы можете себе представить.

    Рис. 13: Недорогие 3D-принтеры произвели революцию в создании прототипов новых продуктов.

    Вычитающий процесс, такой как обработка с ЧПУ, вместо этого берет блок твердой пластмассы и вырезает конечный продукт.

    Преимущество субтрактивных процессов заключается в том, что вы можете использовать пластиковую смолу, которая точно соответствует пластику конечного продукта, который вы будете использовать.Это важно для некоторых продуктов, но не для большинства.

    В аддитивных процессах используется специальная смола для прототипирования, которая на ощупь может отличаться от производственной пластмассы. Смолы, используемые в аддитивных процессах, значительно улучшились, но они все еще не соответствуют производственным пластмассам, используемым при литье под давлением.

    Я уже упоминал об этом, но это заслуживает того, чтобы остановиться еще раз. Имейте в виду, что процессы прототипирования (аддитивное и субтрактивное) полностью отличаются от технологии, используемой для производства (литье под давлением).Вы должны избегать создания прототипов (особенно при аддитивном прототипировании), которые невозможно изготовить.

    Вначале вам не обязательно заставлять прототип следовать всем правилам литья под давлением, но вы должны помнить о них, чтобы ваш дизайн можно было легко перенести на литье под давлением.

    Многие компании могут превратить вашу 3D-модель в физический прототип. Я лично рекомендую Proto Labs. Они предлагают как аддитивное, так и субтрактивное прототипирование, а также литье под давлением в небольших объемах.

    Вы также можете подумать о покупке собственного 3D-принтера, особенно если вы думаете, что вам потребуется несколько итераций, чтобы получить правильный продукт. 3D-принтеры можно купить сейчас всего за несколько сотен долларов, что позволяет создавать столько версий прототипов, сколько пожелаете.

    Настоящее преимущество собственного 3D-принтера заключается в том, что он позволяет практически сразу же выполнить итерацию прототипа, что сокращает время вывода продукта на рынок.

    Шаг 3. Оценка прототипов корпуса

    Пришло время оценить прототипы корпусов и при необходимости изменить 3D-модель.Почти всегда требуется несколько итераций прототипа, чтобы получить правильный дизайн корпуса.

    Хотя компьютерные 3D-модели позволяют визуализировать корпус, ничто не сравнится с тем, чтобы держать в руке настоящий прототип. Почти наверняка вы захотите внести как функциональные, так и косметические изменения, когда у вас будет первый настоящий прототип.

    Запланируйте, что потребуется несколько версий прототипа, чтобы все было правильно.

    Разработать пластик для вашего нового продукта не обязательно легко или дешево, особенно если эстетика имеет решающее значение для вашего продукта.Однако настоящие сложности и затраты возникают при переходе от стадии прототипа к полноценному производству.

    Этап 4 — Переход на литье под давлением

    Хотя электроника, вероятно, является самой сложной и дорогой частью вашего продукта в разработке, пластик будет самым дорогим в производстве. Наладить производство пластмассовых деталей методом литья под давлением очень дорого.

    Большинство пластиковых изделий, продаваемых сегодня, производятся с использованием действительно старой технологии производства, называемой литьем под давлением.Для вас очень важно понимать этот процесс.

    Вы начинаете со стальной формы, которая представляет собой два куска стали, соединенных вместе с помощью высокого давления. Форма имеет вырезанную полость по форме желаемого изделия. Затем в форму вводится горячий расплавленный пластик.

    Рис. 14: Термопластавтомат. Изображение предоставлено Rutland Plastics.

    У технологии литья под давлением

    есть одно большое преимущество — это дешевый способ изготовления миллионов одинаковых пластиковых деталей.В современной технологии литья под давлением используется гигантский винт, который заставляет пластик под высоким давлением помещать пластик в форму. Этот процесс был изобретен в 1946 году. По сравнению с 3D-печатью, литье под давлением — это нечто древнее!

    Формы для литья под давлением

    чрезвычайно эффективны при изготовлении множества одинаковых изделий при действительно низких затратах на единицу. Но сами формы ужасающе дорогие. Форма, предназначенная для изготовления миллионов изделий, может достигать 100 тысяч долларов! Такая высокая стоимость в основном объясняется тем, что пластик впрыскивается под таким высоким давлением, что чрезвычайно сложно для пресс-формы.

    Чтобы выдерживать эти условия, пресс-формы изготавливаются из твердых металлов. Чем больше требуется инъекций, тем тверже требуется металл и выше стоимость.

    Например, из алюминиевых форм можно сделать несколько тысяч единиц. Алюминий мягкий, поэтому он очень быстро разлагается. Однако, поскольку он более мягкий, его также легче превратить в форму, поэтому стоимость ниже — всего 1-2 тысячи долларов за простую форму.

    По мере увеличения предполагаемого объема формы увеличивается требуемая твердость металла и, следовательно, его стоимость.Время изготовления пресс-формы также увеличивается при использовании твердых металлов, таких как сталь. Изготовителю пресс-форм требуется гораздо больше времени, чтобы вырезать (так называемую механическую обработку) стальную форму, чем более мягкую алюминиевую.

    Со временем вы можете увеличить скорость производства, используя пресс-формы с несколькими гнездами. Они позволяют изготавливать несколько копий вашей детали с помощью одной инъекции пластика.

    Но не бросайтесь в формы с несколькими гнездами, пока не внесете какие-либо изменения в свои первоначальные формы. Целесообразно запустить не менее нескольких тысяч единиц, прежде чем переходить на формы с несколькими гнездами.

    Чтобы узнать больше о литье под давлением, посетите этот блог и посетите этот платный курс.

    Часть 5. Сертификация продукта

    Вся продаваемая электронная продукция должна иметь различные типы сертификации. Требуемые сертификаты зависят от страны, в которой будет продаваться продукт. Мы предоставим сертификаты, необходимые в США, Канаде и Европейском союзе.

    Хотя это все электрические сертификаты, в большинстве случаев они должны быть заполнены на готовом продукте, включая корпус, а не только на голой электронике.

    Вам необходимо с самого первого дня разрабатывать свой продукт с учетом сертификации, но, как правило, фактическая сертификация проводится как можно позже при настройке производства.

    Если вы сертифицируете слишком рано, любые изменения в конструкции, скорее всего, потребуют от вас повторной сертификации, поэтому лучше подождать, пока продукт не будет завершен, и никаких изменений не ожидается.

    Сертификация

    — сложная тема, поэтому я предлагаю вам проконсультироваться со специалистом по сертификации, прежде чем углубляться в разработку продукта.Есть много уловок и советов, которые могут значительно снизить ваши затраты на сертификацию, если они будут реализованы с самого начала.

    Рис. 15. Практически вся электротехническая продукция требует сертификации определенного уровня.

    FCC (Федеральная комиссия по связи)

    Сертификация

    FCC необходима для всей электронной продукции, продаваемой в США. Все электронные продукты излучают некоторое количество электромагнитного излучения (то есть радиоволн), поэтому FCC хочет убедиться, что продукты не мешают беспроводной связи.

    Существует две категории сертификации FCC. Какой тип требуется для вашего продукта, зависит от того, поддерживает ли ваш продукт такие возможности беспроводной связи, как Bluetooth, WiFi, ZigBee или другие беспроводные протоколы.

    FCC классифицирует продукты с функцией беспроводной связи как преднамеренные излучатели . Изделия, которые не излучают радиоволны намеренно, классифицируются как непреднамеренные излучатели . Преднамеренная сертификация радиаторов обойдется вам примерно в 10 раз дороже, чем непреднамеренная сертификация радиаторов.

    Сначала рассмотрите возможность использования электронных модулей для любых беспроводных функций вашего продукта. Это позволяет вам обойтись только непреднамеренной сертификацией радиаторов, что сэкономит вам как минимум 10 тысяч долларов.

    UL (Underwriters Laboratories) / CSA (Канадская ассоциация стандартов)

    Сертификация

    UL или CSA необходима для всех продаваемых в США или Канаде электрических продуктов, которые подключаются к розетке переменного тока.

    Продукты, работающие только от батарей, которые не подключаются к розетке переменного тока, не требуют сертификации UL / CSA.Однако большинство крупных розничных продавцов и / или компаний по страхованию ответственности за качество продукции потребуют, чтобы ваш продукт был сертифицирован UL или CSA.

    CE (соответствует европейскому стандарту)

    Сертификация

    CE требуется для большинства электронных продуктов, продаваемых в Европейском Союзе (ЕС). Он аналогичен сертификатам FCC и UL, необходимым в США.

    RoHS

    Сертификация

    RoHS гарантирует, что продукт не содержит свинца. Сертификация RoHS требуется для электротехнической продукции, продаваемой в Европейском Союзе (ЕС) или в штате Калифорния.Поскольку экономика Калифорнии настолько велика, большинство товаров, продаваемых в США, сертифицированы RoHS.

    Сертификаты литиевых батарей (UL1642, IEC61233 и UN38.3)

    Перезаряжаемые литий-ионные / полимерные батареи имеют серьезные проблемы с безопасностью. При коротком замыкании или перезарядке они могут даже загореться.

    Вы помните, как Samsung Galaxy Note 7 отзывали дважды из-за этой проблемы? Или рассказы о загорающихся ховербордах?

    Из соображений безопасности литиевые аккумуляторные батареи должны быть сертифицированы.Для большинства продуктов я рекомендую изначально использовать стандартные батареи, на которые уже есть эти сертификаты. Однако это ограничит ваш выбор, и большинство литиевых батарей не сертифицированы.

    Это в первую очередь связано с тем, что большинство компаний, производящих оборудование, предпочитают заказывать аккумулятор, чтобы использовать все пространство, доступное в продукте. По этой причине большинство производителей аккумуляторов не заботятся о сертификации своих стандартных аккумуляторов.

    Заключение

    Эта статья дала вам базовый обзор процесса разработки нового электронного оборудования, независимо от вашего технического уровня.Этот процесс включает в себя выбор наилучшей стратегии развития, а также разработку электроники и корпуса для вашего продукта.

    Вам есть чему поучиться, чтобы разрабатывать новый продукт. Я стараюсь освещать все эти темы в блоге, подкасте и курсах Predictable Designs. Моя цель — помочь вам полностью понять, как развивать свой продукт более предсказуемым образом.

    Наконец, не забудьте загрузить бесплатный PDF-файл : The Ultimate Guide to Develop Your New Electronic Hardware Product .Вы также будете получать мой еженедельный информационный бюллетень, в котором я делюсь премиальным контентом, недоступным в моем блоге.

    Другой контент, который вам может понравиться:

    История информационных технологий — Введение в информационные и коммуникационные технологии

    Введение

    Информационные технологии существуют уже давно. В основном как
    с тех пор, как существуют люди, информационные технологии существуют, потому что
    всегда были способы общения с помощью доступных технологий
    момент времени.Есть 4 основных возраста, которые разделяют историю информации
    технологии. Только последний век (электронные) и некоторые из электромеханических
    возраст действительно влияет на нас сегодня, но важно знать, как мы
    точка, на которой мы находимся сегодня с технологиями.

    Возраст

    Предварительная механика

    Премеханическая эпоха — это ранняя эпоха информационных технологий. Может
    можно определить как время между 3000 г. до н.э. и 1450 г. Мы говорим о
    давным-давно. Когда люди впервые начали общаться, они попытались использовать
    язык или простые рисунки, известные как петроглиты, которые обычно
    высеченный в скале.Были разработаны ранние алфавиты, такие как финикийский алфавит.

    Петроглиф

    По мере того, как алфавиты становились все более популярными и больше людей записывали информацию,
    ручки и бумага начали развиваться. Все началось как следы на мокрой глине,
    но позже бумага была создана из папируса. Самый популярный вид
    бумага была сделана, вероятно, китайцами, которые делали бумагу из тряпок.

    Теперь, когда люди записывали много информации, им нужны были способы сохранить
    все это на постоянной основе.Здесь первые книги и библиотеки.
    развитый. Вы, наверное, слышали о египетских свитках, которые были популярным способом
    запись информации для сохранения. Некоторые группы людей действительно связывали
    бумаги вместе в книжную форму.

    Также в этот период появились первые системы нумерации. Около 100 г. был
    когда первая система 1-9 была создана людьми из Индии. Однако это не было
    до 875 г. (775 лет спустя), что число 0 было изобретено. И да сейчас
    что числа были созданы, люди хотели, чтобы с ними что-то делать, поэтому они создали
    калькуляторы.Калькулятор был самой первой ласточкой информационного процессора.
    Популярной моделью того времени были счеты.

    Механический

    Эпоха механики — это когда мы впервые начинаем видеть связь между нашими
    современные технологии и их предки. Механический возраст можно определить как
    время между 1450 и 1840 годами. В эту эпоху разработано много новых технологий.
    так как интерес к этой области стал очень популярным. Такие технологии, как
    логарифмическая линейка (аналоговый компьютер, используемый для умножения и деления) были
    изобрел.Блез Паскаль изобрел Паскалин, который был очень популярен.
    механический компьютер. Чарльз Бэббидж разработал разностную машину, которая
    табулированные полиномиальные уравнения методом конечных разностей.

    Разностный двигатель

    В ту эпоху было создано много разных машин, и пока мы
    еще не добрался до машины, которая может выполнять более одного типа вычислений в
    во-первых, как и наши современные калькуляторы, мы все еще изучаем, как все
    наши универсальные машины запущены.Кроме того, если вы посмотрите на размер машин
    изобретены в это время, по сравнению с стоящей за ними силой кажется (нам)
    совершенно смешно понимать, почему кто-то захочет их использовать, но чтобы
    люди, жившие в то время, ВСЕ эти изобретения были ОГРОМНЫМИ.

    Электромеханический

    Теперь мы наконец приближаемся к некоторым технологиям, которые напоминают наши
    современные технологии. Электромеханический возраст можно определить как время
    между 1840 и 1940 годами. Это начало телекоммуникаций.В
    телеграф был создан в начале 1800-х годов. Азбуку Морзе создал Самуэль.
    Морзе в 1835 году. Телефон (одна из самых популярных форм связи.
    ever) был создан Александром Грэмом Беллом в 1876 году.
    Гульельмо Маркони в 1894 году. Все они были чрезвычайно важны.
    технологии, которые привели к большим успехам в области информационных технологий.

    Первым крупномасштабным автоматическим цифровым компьютером в Соединенных Штатах был
    Mark 1 создан Гарвардским университетом примерно в 1940 году.Этот компьютер был 8 футов высотой,
    50 футов в длину, 2 фута в ширину и весил 5 тонн
    — ОГРОМНЫЙ. Он был запрограммирован с помощью перфокарт. Как ваш компьютер сочетается с этим куском металла? Именно с таких огромных машин люди начали думать о том, чтобы уменьшить размеры всех деталей, чтобы сначала сделать их пригодными для использования на предприятиях, а в конечном итоге и у себя дома.

    Гарвардская марка 1

    Электронный

    Электронный век — это то, в чем мы сейчас живем. Его можно определить как
    время между 1940 годом и сейчас.ENIAC был первым высокоскоростным,
    цифровой компьютер, который можно перепрограммировать для решения всего диапазона
    вычислительные проблемы. Этот компьютер был разработан для использования в армии США.
    для артиллерийских огневых столов. Эта машина была даже больше, чем Mark 1.
    площадью 680 квадратных футов и весом 30 тонн — ОГРОМНЫЙ. В основном используется
    электронные лампы, чтобы делать свои расчеты.

    Есть 4 основных раздела цифровых вычислений. Первой была эпоха
    вакуумные лампы и перфокарты, такие как ENIAC и Mark 1.Вращающийся магнитный
    барабаны использовались для внутреннего хранения. Второе поколение пришло на смену вакууму
    лампы с транзисторами, перфокарты заменены магнитной лентой,
    вращающиеся магнитные барабаны были заменены магнитопроводами для внутреннего хранения.
    Также в это время были созданы языки программирования высокого уровня, такие как
    ФОРТРАН и КОБОЛ. Третье поколение заменило транзисторы на интегрированные
    схемы, магнитная лента использовалась во всех компьютерах, и магнитный сердечник
    превратились в металлооксидные полупроводники.Появилась настоящая операционная система
    примерно в это время вместе с продвинутым языком программирования BASIC. Четвертый
    и последнее поколение представило процессоры (центральные процессоры), которые
    содержал память, логику и схемы управления на одной микросхеме. В
    был разработан персональный компьютер (Apple II). Графический интерфейс пользователя (GUI)
    был развит.

    Яблоко 2

    Есть много чего еще для всех этих поколений и возрастов, но на самом деле все вы
    нужен приблизительный обзор.

    6 шагов по разработке электроники для нового продукта

    Разработка электроники для нового технологического продукта может показаться сложной задачей.Несомненно, это может быть сложный процесс, требующий значительных инженерных знаний.

    Однако, если разбить его на отдельные этапы, процесс становится более управляемым и менее сложным. Фактически, я разделю процесс разработки электроники всего на шесть этапов.

    Шаг № 1 — Предварительное проектирование / Топология / Выбор ключевых компонентов

    Многие разработчики электроники начинают процесс разработки с немедленного создания принципиальной принципиальной схемы, но это ошибка.Прежде чем углубляться во все многочисленные детали, необходимые для создания схематической диаграммы, вам следует сначала проанализировать развитие вашего продукта с более высокого уровня.

    Основными целями этапа предварительного проектирования электроники являются создание блок-схемы, выбор всех критических компонентов, определение ключевых рисков и оценка стоимости производства.

    Шаг 2 — Принципиальная электрическая схема

    Пришло время разработать принципиальную электрическую схему. Принципиальная схема подобна проекту нового дома.Это абстрактная диаграмма, на которой показаны все детали того, как именно подключены все различные электронные компоненты.

    Создание принципиальной принципиальной схемы — один из двух основных шагов, необходимых при разработке заказной электроники. После того, как схема будет завершена, следующим шагом будет преобразование абстрактной схемы в реальный макет печатной платы (PCB).

    Шаг № 3 — Проектирование и компоновка печатной платы (PCB)

    То же программное обеспечение, которое использовалось для разработки принципиальной схемы, теперь используется для проектирования компоновки печатной платы.Одна из основных функций этого программного обеспечения — убедиться, что компоновка печатной платы точно соответствует принципиальной схеме.

    Программное обеспечение для проектирования печатных плат имеет возможность автоматически маршрутизировать все трассы подключения, но большинство проектов необходимо будет прокладывать вручную, чтобы оптимизировать производительность. Компоновка печатной платы может быть особенно сложной для проектирования радиочастотных цепей (WiFi, Bluetooth, ZigBee, сотовая связь, GPS и т. Д.), Цепей высокой мощности и высокоскоростных цифровых цепей, таких как микропроцессоры.Помимо подтверждения того, что компоновка печатной платы точно соответствует требованиям, указанным на схематической диаграмме, программное обеспечение для проектирования также проверяет расстояние между дорожками, ширину дорожек, диаметры отверстий и т. Д. Этот процесс проверки подтверждает, что ваша компоновка совместима с процессом изготовления вашей печатной платы.

    Перед тем, как приступить к проектированию печатной платы, вам необходимо получить все необходимые спецификации от производителя печатной платы. У каждого производителя печатных плат будут разные технологические спецификации. Правила проектирования для конкретного процесса изготовления печатной платы необходимо будет ввести в ваше программное обеспечение для правильной проверки.

    Шаг 4 — Заказ печатных плат

    После того, как макет вашей печатной платы будет проверен на соответствие схеме и всем правилам проектирования изготовления печатной платы, пора отправить проектные данные производителю печатной платы для изготовления.

    Производство специальной печатной платы состоит из сначала изготовления пустых печатных плат, а затем пайки всех необходимых компонентов. Автоматические установочные машины используются для точной установки и пайки всех различных электронных компонентов.Услуга Seeed Fusion включает оба этих этапа, предоставляя вам высококачественные, полностью собранные печатные платы.

    Шаг 5 — Программирование микроконтроллера

    Микроконтроллеры служат «мозгом» для большинства продуктов, и почти каждый электронный продукт будет их содержать. Для некоторых продвинутых продуктов вместо этого может потребоваться микропроцессор, который в основном представляет собой гораздо более быструю версию микроконтроллера.

    Микроконтроллеры чаще всего программируются на компьютерном языке «C», и получаемое программное обеспечение называется микропрограммным обеспечением.Возможно, вам придется пригласить кого-то, кто специализируется на программировании микропрограмм, хотя некоторые разработчики схем также занимаются программированием микропрограмм. Для многих продуктов может также потребоваться разработка соответствующего мобильного приложения. В большинстве случаев для разработки мобильного приложения потребуется другой программист.

    Шаг № 6 — Оценка, отладка и пересмотр проекта

    Извините, но ни один продукт не может быть идеальным с первого раза. Когда вы получите свой первый прототип, вам необходимо оценить его на предмет каких-либо проблем.Затем вам нужно будет отладить все обнаруженные проблемы и разработать все необходимые исправления.

    Может быть сложно оценить, сколько времени займет выполнение этого шага. Это связано с тем, что любые обнаруженные проблемы являются неожиданными. Таким образом, время, необходимое для их устранения, остается неизвестным, пока вы не поймете проблему. Скорее всего, вам придется повторить шаги 4–6 несколько раз, пока ваш прототип не будет завершен.

    Об авторе

    Джон Тил — основатель Predictable Designs, компании, которая помогает предпринимателям, стартапам, производителям, изобретателям и небольшим компаниям разрабатывать и запускать новые электронные продукты.Джон раньше был старшим инженером-конструктором в компании Texas Instruments, где он создавал схемы, которые теперь используются в миллионах популярных электронных продуктов (в том числе некоторых от Apple). Он также разработал свой собственный аппаратный продукт, который продавался более чем в 500 торговых точках.


    Следите за нами и ставьте лайки:

    Продолжить чтение

    Электронный компьютер

    — обзор

    I Использование суперкомпьютеров

    Первые электронные компьютеры были разработаны для использования в военных целях примерно в 1950 году и использовались для расчета баллистических орбит.Вскоре после этого (1951 г.) появились первые коммерческие компьютеры, которые можно было использовать для всех видов научных и технических вычислений. Это по-прежнему самая важная область для современных суперкомпьютеров, хотя область применения за эти годы значительно расширилась.

    Область, в которой суперкомпьютеры стали незаменимыми, — это прогнозирование погоды и исследования в области климатологии. Качество прогнозов погоды неуклонно повышается с появлением численных моделей, описывающих движение воздуха, влаги и движущих сил, таких как солнечный свет и перепады температур.Цена, которую придется заплатить за эти более совершенные модели, — это увеличение объема вычислений, которые необходимо выполнить. В частности, для прогнозирования погоды очевидное значение имеет своевременность результатов, поэтому для более сложных погодных моделей компьютеры должны быть быстрее, чтобы соответствовать требованиям времени.

    Погодные модели — только одно из проявлений компьютерных моделей, которые имеют дело с фемонемой потока газов и жидкостей, свободного, в трубах или на дне океана, или вокруг тел, таких как самолеты или автомобили.Это большое семейство моделей — область вычислительной гидродинамики (CFD). В области вычислительной гидродинамики огромное количество суперкомпьютеров используется для исследования изменения климата, оптимальной формы крыла самолета (компьютерная модель, составляющая «числовую аэродинамическую трубу») или поведения нагретой плазмы в короне Солнца.

    Также компьютерному моделированию поддаются вопросы безопасности сложных строительных конструкций и, опять же, самолетов и автомобилей. Эта область называется структурным анализом. Исследуемые структуры разделены на тысячи и миллионы подобластей, каждая из которых подвержена силовым воздействиям, перепадам температуры и т. Д., вызывающие деформацию этих участков и напряжения в используемых материалах. В этом отношении анализ автокатастроф является, очевидно, важной темой, которая требует мощности суперкомпьютера для моделирования деформации кузова автомобиля при столкновении с другими телами различных размеров, на разных скоростях и под разными углами. Предметом, в котором поля CFD и структурного анализа очень сложным образом сочетаются, является управление ядерными запасами, в котором предпринимается попытка заменить фактические испытания ядерного оружия, иногда с помощью взрыва, на моделирование обстоятельств испытаний с численными моделями, которые объединяют вычислительные компоненты.В частности, управление запасами было огромным стимулом для разработки новых и более быстрых суперкомпьютеров через Accelerated Strategic Computer Initiative (ASCI) в Соединенных Штатах.

    На более фундаментальном уровне компьютерные модели используются для исследования структуры материалов, чтобы помочь понять сверхпроводимость и другие явления, требующие знания о том, как электроны ведут себя в полупроводниковых и проводящих материалах. Кроме того, механизмы реакции в органических и биоорганических молекулах и, действительно, их трехмерная форма зависят от электронной структуры в этих молекулах и, в конечном счете, от их активности в биологических системах в качестве строительного материала для живых клеток или в качестве ключевых компонентов для лекарств.Компьютерные модели, описывающие и оценивающие все эти аспекты в атомно-молекулярном масштабе, относятся к области числовой квантовой физики и квантовой химии. В этой обширной области тратится огромное количество времени на суперкомпьютеры, ища новые лекарства, раскрывая структуру вирусов или пытаясь найти высокотемпературные сверхпроводники.

    В последние годы параллельные суперкомпьютеры проникли в области, где раньше вычисления не играли или играли второстепенную роль, например, в анализе и прогнозировании обменных курсов.Здесь используются большие вычислительные мощности для оценки множества временных рядов и дифференциальных уравнений, моделирующих эти скорости. Кроме того, массовая обработка данных в форме расширенной обработки баз данных и интеллектуального анализа данных в наши дни опирается на параллельные суперкомпьютеры для своевременного предоставления результатов, необходимых для управления запасами, построения профилей клиентов и создания новых знаний на основе скрытых закономерностей в данных, которые были почти недоступны раньше из-за их размера сдвига. Подполе, которое критически зависит от этой массивной обработки данных, — это проект «Геном человека», который добавляет огромные объемы данных ДНК к уже нанесенной на карту части генома.Объем данных настолько велик, что для его обработки необходимы базы данных. Кроме того, не все эти данные являются полностью надежными, и их необходимо проверять и повторно вводить по мере роста знаний в этом огромном проекте. Тем не менее, необработанные данные, которые становятся доступными, являются лишь отправной точкой для всего, что можно узнать и что с ними сделать. Часто методы квантовой химии и молекулярной динамики используются для обнаружения функции и важности последовательностей ДНК, и необходимо проводить сопоставление с известными, почти идентичными, но слегка разными последовательностями, чтобы оценить влияние, которое, например, точная форма оказывает на их деятельность и функции.

    Хотя это ни в коем случае не исчерпывающий перечень всех ситуаций, требующих использования суперкомпьютеров, он показывает, что суперкомпьютеры являются удивительно гибкими инструментами исследования.