- Phần 1 - Chiến lược phát triển sản phẩm
- 1) Tự phát triển sản phẩm
- 2) Giới thiệu (các) Người đồng sáng lập Kỹ thuật
- 3) Thuê ngoài cho các kỹ sư làm việc tự do
- 4) Thuê ngoài cho một công ty phát triển
- 5) Hợp tác với nhà sản xuất
- Phần 2 - Phát triển Điện tử
- Bước 1 - Tạo thiết kế sản xuất sơ bộ
- Bước 2 - Thiết kế sơ đồ mạch điện
- Bước 3 - Thiết kế bảng mạch in (PCB)
- Bước 4 - Tạo Hóa đơn Nguyên vật liệu Cuối cùng (BOM)
- Bước 5 - Đặt hàng các Nguyên mẫu PCB
- Bước 6 - Đánh giá, lập trình, gỡ lỗi và lặp lại
- Bước 7 - Chứng nhận sản phẩm của bạn
- Phần 3 - Phát triển Bao vây
- Bước 1 - Tạo mô hình 3D
- Bước 2 - Đặt hàng Nguyên mẫu Hộp đựng (hoặc Mua Máy in 3D)
- Bước 3 - Đánh giá các nguyên mẫu bao vây
- Bước 4 - Chuyển sang ép phun
- Phần kết luận
- Giới thiệu về tác giả
Vì vậy, bạn muốn phát triển một sản phẩm phần cứng điện tử mới? Hãy để tôi bắt đầu với tin tốt - nó có thể. Bạn có thể phát triển một sản phẩm phần cứng bất kể trình độ kỹ thuật của mình và bạn không nhất thiết phải là một kỹ sư để thành công (mặc dù chắc chắn là có ích).
Cho dù bạn là doanh nhân, công ty khởi nghiệp, nhà sản xuất, nhà phát minh hay doanh nghiệp nhỏ, hướng dẫn này sẽ giúp bạn hiểu quy trình phát triển sản phẩm mới.
Tuy nhiên, tôi sẽ không nói dối bạn. Đó là một hành trình vô cùng dài và khó khăn để ra mắt một sản phẩm phần cứng mới. Mặc dù phần cứng được biết đến là khó, nhưng giờ đây, việc các cá nhân và nhóm nhỏ phát triển các sản phẩm phần cứng mới cũng dễ dàng hơn bao giờ hết.
Tuy nhiên, nếu bạn đang tìm kiếm một cách dễ dàng, nhanh chóng để kiếm tiền thì tôi khuyên bạn nên dừng việc đọc sách ngay bây giờ vì việc đưa một sản phẩm phần cứng mới ra thị trường còn lâu mới dễ dàng hay nhanh chóng.
Trong hướng dẫn này, trước tiên tôi sẽ thảo luận về các chiến lược phát triển sản phẩm cho cả người sáng tạo kỹ thuật và doanh nhân phi kỹ thuật muốn tạo ra một sản phẩm phần cứng điện tử mới. Sau đó, chúng ta sẽ chuyển sang phát triển thiết bị điện tử, tiếp theo là phát triển vỏ nhựa.
Phần 1 - Chiến lược phát triển sản phẩm
Về cơ bản, có năm lựa chọn cho các doanh nhân và công ty khởi nghiệp để phát triển một sản phẩm phần cứng mới. Tuy nhiên, nhiều khi chiến lược tổng thể tốt nhất là sự kết hợp của năm chiến lược phát triển này.
1) Tự phát triển sản phẩm
Đây hiếm khi là một chiến lược hoàn toàn khả thi. Rất ít người có tất cả các kỹ năng cần thiết để tự mình phát triển một sản phẩm điện tử sẵn sàng đưa ra thị trường hoàn toàn.
Ngay cả khi bạn là một kỹ sư, bạn có phải là một chuyên gia về thiết kế điện tử, lập trình, mô hình 3D, ép phun và sản xuất không? Chắc là không. Ngoài ra, hầu hết các chuyên ngành này được tạo thành từ nhiều chuyên ngành phụ.
Điều đó nói lên rằng, nếu bạn có những kỹ năng cần thiết, bạn càng tự mình phát triển sản phẩm của mình càng xa thì bạn càng tiết kiệm được nhiều tiền hơn và bạn sẽ có lợi hơn về lâu dài.
Ví dụ, tôi đã đưa sản phẩm phần cứng của riêng mình ra thị trường khoảng 6 năm trước. Sản phẩm phức tạp hơn về mặt cơ khí so với sản phẩm điện. Tôi là một kỹ sư điện tử được đào tạo chứ không phải kỹ sư cơ khí, vì vậy ban đầu tôi đã thuê một vài kỹ sư cơ khí tự do.
Tuy nhiên, tôi nhanh chóng trở nên thất vọng với cách mọi thứ tiến triển chậm chạp. Rốt cuộc, tôi đã nghĩ về sản phẩm của mình hầu như mỗi giờ thức dậy! Tôi bị ám ảnh bởi việc phát triển sản phẩm của mình và có mặt trên thị trường càng nhanh càng tốt. Nhưng các kỹ sư mà tôi thuê đã phải xáo trộn nó với rất nhiều dự án khác và không cho dự án của tôi sự chú ý mà tôi cảm thấy nó xứng đáng.
Vì vậy, tôi quyết định học mọi thứ cần thiết để tự mình thiết kế cơ khí. Không ai có động lực hơn chính tôi để sản phẩm của tôi được phát triển và có mặt trên thị trường. Cuối cùng, tôi đã có thể hoàn thành thiết kế cơ khí nhanh hơn nhiều (và với số tiền ít hơn nhiều).
Đạo lý của câu chuyện là phát triển nhiều nhất trong khả năng kỹ năng của bạn cho phép, nhưng cũng đừng quá coi thường. Nếu kỹ năng chuyên gia phụ của bạn khiến bạn phát triển một sản phẩm kém tối ưu thì đó là một sai lầm lớn. Ngoài ra, bất kỳ kỹ năng mới nào bạn phải học sẽ mất thời gian và điều đó cuối cùng có thể kéo dài thời gian tiếp thị. Luôn mang theo các chuyên gia để lấp đầy bất kỳ khoảng trống nào trong chuyên môn của bạn.
Một số trang web yêu thích của tôi để tìm hiểu về phát triển điện tử là Hackster.io, Build Electronic Circuits, Bald Engineer, Adafruit, Sparkfun, Make Magazine và All About Circuits. Hãy nhớ xem kênh YouTube có tên AddOhms có một số video giới thiệu hoàn toàn tuyệt vời về việc học điện tử.
2) Giới thiệu (các) Người đồng sáng lập Kỹ thuật
Nếu bạn là một nhà sáng lập không chuyên về kỹ thuật thì bạn chắc chắn sẽ khôn ngoan khi chọn một người đồng sáng lập kỹ thuật. Một trong những người sáng lập trong nhóm khởi nghiệp của bạn ít nhất cần hiểu đủ về phát triển sản phẩm để quản lý quy trình.
Nếu cuối cùng bạn có kế hoạch tìm kiếm nguồn tài trợ bên ngoài từ các nhà đầu tư chuyên nghiệp thì bạn chắc chắn cần một đội ngũ sáng lập viên. Các nhà đầu tư khởi nghiệp chuyên nghiệp biết rằng một đội ngũ sáng lập có nhiều khả năng thành công hơn một người sáng lập đơn lẻ.
Nhóm đồng sáng lập lý tưởng cho hầu hết các công ty khởi nghiệp phần cứng là kỹ sư phần cứng, lập trình viên và nhà tiếp thị.
Đưa về những người đồng sáng lập nghe có vẻ giống như giải pháp hoàn hảo cho các vấn đề của bạn, nhưng cũng có một số mặt trái nghiêm trọng. Trước hết, việc tìm kiếm những người đồng sáng lập rất khó và có thể sẽ mất rất nhiều thời gian. Đó là thời gian quý giá không được dành cho việc phát triển sản phẩm của bạn.
Tìm người đồng sáng lập không phải là điều bạn nên vội vàng và bạn cần dành thời gian để tìm được người phù hợp. Họ không chỉ cần khen kỹ năng của bạn mà bạn cũng cần phải thích cá nhân họ. Về cơ bản, bạn sẽ kết hôn với họ trong ít nhất vài năm, vì vậy hãy chắc chắn rằng bạn sẽ hòa hợp.
Nhược điểm lớn của việc mời đồng sáng lập là họ làm giảm vốn chủ sở hữu của bạn trong công ty. Tất cả những người sáng lập công ty phải thực sự có vốn chủ sở hữu ngang nhau trong công ty. Vì vậy, nếu bạn sắp hoạt động solo ngay bây giờ, hãy chuẩn bị cho bất kỳ người đồng sáng lập nào một nửa công ty của bạn.
3) Thuê ngoài cho các kỹ sư làm việc tự do
Một trong những cách tốt nhất để lấp đầy bất kỳ khoảng trống nào trong khả năng kỹ thuật của nhóm của bạn là thuê ngoài cho các kỹ sư tự do.
Chỉ cần lưu ý rằng hầu hết các sản phẩm sẽ yêu cầu nhiều kỹ sư thuộc các chuyên ngành khác nhau, vì vậy bạn sẽ cần phải tự mình quản lý các kỹ sư khác nhau. Cuối cùng, một người nào đó trong nhóm sáng lập sẽ cần phải đóng vai trò là người quản lý dự án.
Đảm bảo rằng bạn tìm được một kỹ sư điện có kinh nghiệm thiết kế loại thiết bị điện tử mà sản phẩm của bạn yêu cầu. Kỹ thuật điện là một lĩnh vực nghiên cứu rất lớn và nhiều kỹ sư thiếu kinh nghiệm về thiết kế mạch.
Đối với nhà thiết kế 3D, hãy đảm bảo rằng bạn tìm được người có kinh nghiệm về công nghệ ép phun, nếu không, bạn có thể kết thúc với một sản phẩm có thể được tạo mẫu nhưng không được sản xuất hàng loạt.
4) Thuê ngoài cho một công ty phát triển
Các công ty thiết kế sản phẩm nổi tiếng nhất như Frog, IDEO, Fuse Project, v.v. có thể tạo ra những thiết kế sản phẩm tuyệt vời, nhưng chúng đắt kinh khủng.
Các công ty khởi nghiệp nên tránh các công ty thiết kế đắt tiền bằng mọi giá. Các công ty thiết kế hàng đầu có thể tính phí $ 500k + để phát triển đầy đủ sản phẩm mới của bạn. Ngay cả khi bạn có đủ khả năng để thuê một công ty phát triển sản phẩm đắt tiền, đừng làm điều đó. Bạn không chỉ có khả năng không bao giờ thu hồi được số tiền đó, bạn cũng không muốn mắc sai lầm khi thành lập một công ty khởi nghiệp phần cứng không tham gia nhiều vào việc phát triển sản phẩm thực tế.
5) Hợp tác với nhà sản xuất
Một con đường để theo đuổi là hợp tác với một nhà sản xuất nước ngoài đã sản xuất các sản phẩm tương tự như sản phẩm của bạn.
Các nhà sản xuất lớn sẽ có bộ phận kỹ thuật và phát triển riêng để làm việc trên các sản phẩm của riêng họ. Nếu bạn có thể tìm thấy một nhà sản xuất đã làm ra thứ gì đó tương tự như sản phẩm của chính bạn, họ có thể làm mọi thứ cho bạn - phát triển, kỹ thuật, tạo mẫu, sản xuất khuôn và sản xuất.
Chiến lược này có thể giảm chi phí phát triển trả trước của bạn. Tuy nhiên, các nhà sản xuất sẽ phân bổ các chi phí này, có nghĩa là tính thêm chi phí cho mỗi sản phẩm cho lần chạy sản xuất đầu tiên. Về cơ bản, điều này hoạt động giống như một khoản vay không tính lãi, cho phép bạn từ từ trả lại chi phí phát triển của mình cho nhà sản xuất.
Nghe có vẻ tuyệt vời và dễ dàng, vậy lợi ích là gì? Rủi ro chính cần xem xét với chiến lược này là bạn đang đưa mọi thứ liên quan đến sản phẩm của mình vào một công ty duy nhất.
Họ chắc chắn sẽ muốn có một thỏa thuận sản xuất độc quyền, ít nhất là cho đến khi chi phí của họ được thu hồi. Điều này có nghĩa là bạn không thể chuyển sang lựa chọn sản xuất rẻ hơn khi khối lượng sản xuất của bạn tăng lên.
Cũng được cảnh báo rằng nhiều nhà sản xuất có thể muốn một phần hoặc tất cả các quyền trí tuệ đối với sản phẩm của bạn.
Phần 2 - Phát triển Điện tử
Việc phát triển thiết bị điện tử cho sản phẩm của bạn có thể được chia thành bảy bước: thiết kế sản xuất sơ bộ, sơ đồ, bố trí PCB, BOM cuối cùng, nguyên mẫu, thử nghiệm và chương trình, và cuối cùng là chứng nhận.
Bước 1 - Tạo thiết kế sản xuất sơ bộ
Khi phát triển một sản phẩm phần cứng điện tử mới, trước tiên bạn nên bắt đầu với thiết kế sản xuất sơ bộ . Điều này không được nhầm lẫn với một nguyên mẫu Proof-of-Concept (POC).
Một nguyên mẫu POC thường được xây dựng bằng bộ công cụ phát triển như Arduino. Đôi khi chúng có thể hữu ích để chứng minh rằng khái niệm sản phẩm của bạn giải quyết được vấn đề mong muốn. Nhưng một nguyên mẫu POC còn lâu mới trở thành một thiết kế sản xuất. Hiếm khi bạn có thể ra thị trường với Arduino được nhúng trong sản phẩm của mình.
Một thiết kế sản xuất ban đầu tập trung vào các thành phần của sản phẩm sản xuất, chi phí, tỷ suất lợi nhuận, hiệu suất, tính năng, phát triển khả thi và manufacturability.
Bạn có thể sử dụng thiết kế sản xuất sơ bộ để đưa ra ước tính cho mọi chi phí mà sản phẩm của bạn sẽ cần. Điều quan trọng là phải biết chính xác chi phí để phát triển, tạo mẫu, lập trình, chứng nhận, mở rộng quy mô và sản xuất sản phẩm.
Một thiết kế sản xuất sơ bộ sẽ trả lời các câu hỏi thích hợp sau đây. Sản phẩm của tôi có khả thi để phát triển không? Tôi có đủ khả năng để phát triển sản phẩm này không? Tôi sẽ mất bao lâu để phát triển sản phẩm của mình? Tôi có thể sản xuất hàng loạt sản phẩm không? Tôi có thể bán nó với lợi nhuận không?
Nhiều doanh nhân đã mắc sai lầm khi bỏ qua bước thiết kế sản xuất sơ bộ, và thay vào đó nhảy ngay vào thiết kế sơ đồ mạch điện. Làm như vậy, cuối cùng bạn có thể phát hiện ra rằng bạn đã dành tất cả nỗ lực và số tiền khó kiếm được cho một sản phẩm không thể phát triển, sản xuất hoặc quan trọng nhất là bán được lãi.
Bước 1A - Sơ đồ khối hệ thống
Khi tạo thiết kế sản xuất sơ bộ, bạn nên bắt đầu bằng cách xác định sơ đồ khối cấp hệ thống. Sơ đồ này chỉ định từng chức năng điện tử và cách tất cả các thành phần chức năng kết nối với nhau.
Hầu hết các sản phẩm yêu cầu một bộ vi điều khiển hoặc bộ vi xử lý với các thành phần khác nhau (màn hình, cảm biến, bộ nhớ, v.v.) giao tiếp với bộ vi điều khiển thông qua các cổng nối tiếp khác nhau.
Bằng cách tạo một sơ đồ khối hệ thống, bạn có thể dễ dàng xác định loại và số lượng cổng nối tiếp được yêu cầu. Đây là bước đầu tiên cần thiết để lựa chọn bộ vi điều khiển chính xác cho sản phẩm của bạn.
Bước 1B - Lựa chọn các thành phần sản xuất
Tiếp theo, bạn phải chọn các thành phần sản xuất khác nhau: vi mạch, cảm biến, màn hình và đầu nối dựa trên các chức năng mong muốn và giá bán lẻ mục tiêu của sản phẩm của bạn. Điều này sẽ cho phép bạn sau đó tạo Hóa đơn nguyên vật liệu (BOM) sơ bộ.
Tại Mỹ, Newark, Digikey, Arrow, Mouser và Future là những nhà cung cấp linh kiện điện tử phổ biến nhất. Bạn có thể mua hầu hết các thành phần điện tử trong một cái (để tạo mẫu và thử nghiệm ban đầu) hoặc lên đến hàng nghìn (cho sản xuất số lượng ít).
Khi bạn đạt được khối lượng sản xuất cao hơn, bạn sẽ tiết kiệm được tiền bằng cách mua một số thành phần trực tiếp từ nhà sản xuất.
Bước 1C - Ước tính chi phí sản xuất
Bây giờ bạn nên ước tính chi phí sản xuất (hoặc Giá vốn hàng bán - COGS) cho sản phẩm của mình. Điều quan trọng là phải biết càng sớm càng tốt chi phí để sản xuất sản phẩm của bạn.
Bạn cần biết chi phí đơn vị sản xuất sản phẩm của mình để xác định giá bán tốt nhất, chi phí tồn kho và quan trọng nhất là bạn có thể tạo ra bao nhiêu lợi nhuận.
Các thành phần sản xuất mà bạn đã chọn tất nhiên sẽ có tác động lớn đến chi phí sản xuất.
Nhưng để có được một ước tính chi phí sản xuất chính xác, bạn cũng phải bao gồm chi phí lắp ráp PCB, lắp ráp sản phẩm cuối cùng, kiểm tra sản phẩm, đóng gói bán lẻ, tỷ lệ phế liệu, lợi nhuận, hậu cần, thuế và kho bãi.
Bước 2 - Thiết kế sơ đồ mạch điện
Bây giờ là lúc thiết kế sơ đồ mạch điện dựa trên sơ đồ khối hệ thống mà bạn đã tạo ở bước 1.
Sơ đồ cho thấy mọi thành phần, từ vi mạch đến điện trở, kết nối với nhau như thế nào. Trong khi sơ đồ khối hệ thống chủ yếu tập trung vào chức năng của sản phẩm cấp cao hơn, sơ đồ khối chỉ tập trung vào các chi tiết nhỏ.
Một cái gì đó đơn giản như ghim được đánh số sai trên một thành phần trong sơ đồ có thể gây ra thiếu hoàn toàn chức năng.
Trong hầu hết các trường hợp, bạn sẽ cần một mạch phụ riêng cho từng khối trong sơ đồ khối hệ thống của mình. Các mạch phụ khác nhau này sau đó sẽ được kết nối với nhau để tạo thành sơ đồ mạch đầy đủ.
Phần mềm thiết kế điện tử đặc biệt được sử dụng để tạo ra sơ đồ và giúp đảm bảo nó không có sai sót. Tôi khuyên bạn nên sử dụng một gói có tên DipTrace có giá cả phải chăng, mạnh mẽ và dễ sử dụng.
Bước 3 - Thiết kế bảng mạch in (PCB)
Sau khi thực hiện xong sơ đồ, bạn sẽ thiết kế Bảng mạch in (PCB). PCB là bảng vật lý chứa và kết nối tất cả các thành phần điện tử.
Việc phát triển sơ đồ khối hệ thống và sơ đồ mạch hầu hết chỉ mang tính chất khái niệm. Một thiết kế PCB mặc dù rất thực tế.
PCB được thiết kế trong cùng một phần mềm đã tạo ra sơ đồ. Phần mềm sẽ có các công cụ xác minh khác nhau để đảm bảo bố trí PCB đáp ứng các quy tắc thiết kế cho quy trình PCB được sử dụng và PCB phù hợp với sơ đồ.
Nói chung, sản phẩm càng nhỏ và các thành phần được đóng gói với nhau càng chặt chẽ, thì việc tạo bố cục PCB sẽ mất nhiều thời gian hơn. Nếu sản phẩm của bạn định tuyến lượng điện lớn hoặc cung cấp kết nối không dây, thì việc bố trí PCB thậm chí còn quan trọng và tốn thời gian hơn.
Đối với hầu hết các thiết kế PCB, các bộ phận quan trọng nhất là định tuyến nguồn, tín hiệu tốc độ cao (đồng hồ pha lê, đường địa chỉ / dữ liệu, v.v.) và bất kỳ mạch không dây nào.
Bước 4 - Tạo Hóa đơn Nguyên vật liệu Cuối cùng (BOM)
Mặc dù lẽ ra bạn đã tạo BOM sơ bộ như một phần của thiết kế sản xuất sơ bộ, nhưng bây giờ đã đến lúc BOM sản xuất đầy đủ.
Sự khác biệt chính giữa hai loại này là rất nhiều thành phần giá rẻ như điện trở và tụ điện. Những thành phần này thường chỉ có giá một hoặc hai xu, vì vậy tôi không liệt kê chúng ra riêng trong BOM sơ bộ.
Nhưng để thực sự sản xuất PCB, bạn cần một BOM hoàn chỉnh với mọi thành phần được liệt kê. BOM này thường được tạo tự động bởi phần mềm thiết kế sơ đồ. BOM liệt kê số bộ phận, số lượng và tất cả các thông số kỹ thuật của thành phần.
Bước 5 - Đặt hàng các Nguyên mẫu PCB
Tạo nguyên mẫu điện tử là một quá trình gồm hai bước. Bước đầu tiên sản xuất các bảng mạch in, trần. Phần mềm thiết kế mạch của bạn sẽ cho phép bạn xuất bố cục PCB ở định dạng có tên là Gerber với một tệp cho mỗi lớp PCB.
Các tệp Gerber này có thể được gửi đến một cửa hàng nguyên mẫu để chạy với số lượng nhỏ. Các tệp tương tự cũng có thể được cung cấp cho một nhà sản xuất lớn hơn để sản xuất số lượng lớn.
Bước thứ hai là hàn tất cả các thành phần điện tử vào bo mạch. Từ phần mềm thiết kế của bạn, bạn sẽ có thể xuất ra một tệp hiển thị tọa độ chính xác của mọi thành phần được đặt trên bảng. Điều này cho phép cửa hàng lắp ráp tự động hóa hoàn toàn việc hàn mọi thành phần trên PCB của bạn.
Lựa chọn rẻ nhất của bạn sẽ là sản xuất nguyên mẫu PCB của bạn ở Trung Quốc. Mặc dù thông thường tốt nhất là bạn có thể tạo mẫu gần nhà để giảm sự chậm trễ trong giao hàng, nhưng đối với nhiều doanh nhân, điều quan trọng hơn là phải giảm thiểu chi phí.
Để sản xuất bảng nguyên mẫu của bạn ở Trung Quốc, tôi thực sự khuyên bạn nên Seeed Studio. Họ cung cấp mức giá tuyệt vời với số lượng từ 5 đến 8.000 bảng. Họ cũng cung cấp dịch vụ in 3D để biến chúng thành một cửa hàng tổng hợp. Các nhà sản xuất nguyên mẫu PCB khác của Trung Quốc có danh tiếng tốt bao gồm Gold Phoenix PCB và Bittele Electronics.
Ở Mỹ tôi khuyên bạn nên Mạch Sunstone, mạch Screaming, và San Francisco mạch mà tôi đã sử dụng rộng rãi để chế tạo thử nghiệm thiết kế của riêng tôi. Phải mất 1-2 tuần để có được bảng lắp ráp, trừ khi bạn trả tiền cho dịch vụ gấp rút mà tôi hiếm khi đề xuất.
Bước 6 - Đánh giá, lập trình, gỡ lỗi và lặp lại
Bây giờ là lúc đánh giá nguyên mẫu của thiết bị điện tử. Hãy nhớ rằng nguyên mẫu đầu tiên của bạn sẽ hiếm khi hoạt động hoàn hảo. Rất có thể bạn sẽ trải qua một số lần lặp lại trước khi hoàn thiện thiết kế. Đây là lúc bạn sẽ xác định, gỡ lỗi và khắc phục mọi sự cố với nguyên mẫu của mình.
Đây có thể là một giai đoạn khó dự báo cả về chi phí và thời gian. Tất nhiên, bất kỳ lỗi nào bạn phát hiện đều nằm ngoài dự đoán, vì vậy cần có thời gian để tìm ra nguồn gốc của lỗi và cách khắc phục tốt nhất.
Đánh giá và kiểm tra thường được thực hiện song song với việc lập trình vi điều khiển. Trước khi bắt đầu lập trình, bạn sẽ muốn ít nhất thực hiện một số thử nghiệm cơ bản để đảm bảo bo mạch không gặp vấn đề lớn.
Gần như tất cả các sản phẩm điện tử hiện đại đều bao gồm một vi mạch được gọi là Bộ vi điều khiển (MCU) hoạt động như “bộ não” của sản phẩm. Một bộ vi điều khiển rất giống với một bộ vi xử lý được tìm thấy trong máy tính hoặc điện thoại thông minh.
Một bộ vi xử lý vượt trội trong việc di chuyển một lượng lớn dữ liệu một cách nhanh chóng, trong khi một bộ vi điều khiển vượt trội trong việc giao tiếp và điều khiển các thiết bị như công tắc, cảm biến, màn hình, động cơ, v.v. Một bộ vi điều khiển là một bộ vi xử lý được đơn giản hóa khá nhiều.
Bộ vi điều khiển cần được lập trình để thực hiện các chức năng mong muốn.
Các bộ vi điều khiển hầu như luôn được lập trình bằng ngôn ngữ máy tính thông dụng được gọi là 'C'. Chương trình, được gọi là phần sụn, được lưu trữ trong bộ nhớ vĩnh viễn nhưng có thể lập trình lại, thường là bên trong chip vi điều khiển.
Bước 7 - Chứng nhận sản phẩm của bạn
Tất cả các sản phẩm điện tử được bán phải có nhiều loại chứng nhận. Các chứng nhận được yêu cầu khác nhau tùy thuộc vào quốc gia mà sản phẩm sẽ được bán tại. Chúng tôi sẽ bao gồm các chứng nhận bắt buộc ở Hoa Kỳ, Canada và Liên minh Châu Âu.
FCC (Ủy ban Truyền thông Liên bang)
Chứng nhận FCC là cần thiết cho tất cả các sản phẩm điện tử được bán tại Hoa Kỳ. Tất cả các sản phẩm điện tử đều phát ra một số lượng bức xạ điện từ (tức là sóng vô tuyến), vì vậy FCC muốn đảm bảo rằng các sản phẩm không gây nhiễu liên lạc không dây.
Có hai loại chứng nhận FCC. Loại nào được yêu cầu cho sản phẩm của bạn tùy thuộc vào việc sản phẩm của bạn có các tính năng giao tiếp không dây như Bluetooth, WiFi, ZigBee hay các giao thức không dây khác hay không.
FCC phân loại các sản phẩm có chức năng giao tiếp không dây là bộ tản nhiệt có chủ đích . Các sản phẩm không cố ý phát ra sóng vô tuyến được phân loại là bộ tản nhiệt không cố ý. Chứng nhận bộ tản nhiệt có chủ ý sẽ khiến bạn mất khoảng 10 lần so với chứng nhận bộ tản nhiệt không cố ý.
Ban đầu, hãy cân nhắc sử dụng các mô-đun điện tử cho bất kỳ chức năng không dây nào của sản phẩm. Điều này cho phép bạn đạt được chỉ với chứng nhận tản nhiệt không cố ý, điều này sẽ giúp bạn tiết kiệm ít nhất 10k đô la.
UL (Phòng thí nghiệm Nhà bảo hiểm) / CSA (Hiệp hội Tiêu chuẩn Canada)
Chứng nhận UL hoặc CSA là cần thiết cho tất cả các sản phẩm điện được bán ở Hoa Kỳ hoặc Canada cắm vào ổ cắm AC.
Các sản phẩm chỉ dùng pin không cắm vào ổ cắm AC không yêu cầu chứng nhận UL / CSA. Tuy nhiên, hầu hết các nhà bán lẻ lớn và / hoặc các công ty bảo hiểm trách nhiệm sản phẩm sẽ yêu cầu sản phẩm của bạn phải được chứng nhận UL hoặc CSA.
CE (Conformité Européene)
Chứng nhận CE là cần thiết cho phần lớn các sản phẩm điện tử được bán ở Liên minh Châu Âu (EU). Nó tương tự như các chứng chỉ FCC và UL được yêu cầu ở Hoa Kỳ.
RoHS
Chứng nhận RoHS đảm bảo rằng sản phẩm không chứa chì. Chứng nhận RoHS là bắt buộc đối với các sản phẩm điện được bán ở Liên minh Châu Âu (EU) hoặc bang California. Vì nền kinh tế của California rất đáng kể, nên phần lớn các sản phẩm được bán ở Mỹ đều được chứng nhận RoHS.
Chứng nhận pin Lithium (UL1642, IEC61233 và UN38.3)
Pin lithium-ion / polymer có thể sạc lại có một số lo ngại nghiêm trọng về an toàn. Nếu bị đoản mạch hoặc sạc quá mức, chúng thậm chí có thể bùng cháy.
Bạn có nhớ vụ thu hồi kép trên Samsung Galaxy Note 7 vì vấn đề này không? Hay những câu chuyện về những tấm ván di chuột khác nhau bùng cháy?
Vì những lo ngại về an toàn này, pin lithium có thể sạc lại phải được chứng nhận. Đối với hầu hết các sản phẩm, ban đầu, tôi khuyên bạn nên sử dụng pin bán sẵn đã có các chứng nhận này. Tuy nhiên, điều này sẽ hạn chế sự lựa chọn của bạn và hầu hết các loại pin lithium chưa được chứng nhận.
Điều này chủ yếu là do hầu hết các công ty phần cứng chọn thiết kế tùy chỉnh pin để tận dụng tất cả không gian có sẵn trong một sản phẩm. Vì lý do này, hầu hết các nhà sản xuất pin không bận tâm đến việc chứng nhận pin đã bán của họ.
Phần 3 - Phát triển Bao vây
Bây giờ chúng ta sẽ đề cập đến việc phát triển và tạo mẫu của bất kỳ miếng nhựa tùy chỉnh nào. Đối với hầu hết các sản phẩm, điều này ít nhất bao gồm vỏ bọc giữ mọi thứ lại với nhau.
Việc phát triển các mảnh kim loại hoặc nhựa có hình dạng tùy chỉnh sẽ yêu cầu một chuyên gia tạo mô hình 3D hoặc tốt hơn là một nhà thiết kế công nghiệp.
Nếu ngoại hình và công thái học là yếu tố quan trọng đối với sản phẩm của bạn, thì bạn sẽ muốn thuê một nhà thiết kế công nghiệp. Ví dụ, các nhà thiết kế công nghiệp là những kỹ sư tạo ra các thiết bị di động như iPhone trông thật bắt mắt và bóng bẩy.
Nếu ngoại hình không quan trọng đối với sản phẩm của bạn thì bạn có thể có được bằng cách thuê một người tạo mô hình 3D và họ thường rẻ hơn đáng kể so với một nhà thiết kế công nghiệp.
Bước 1 - Tạo mô hình 3D
Bước đầu tiên trong việc phát triển bề ngoài sản phẩm của bạn là tạo ra một máy tính 3D
mô hình. Hai gói phần mềm lớn được sử dụng để tạo mô hình 3D là Solidworks và PTC Creo (trước đây gọi là Pro / Engineer).
Tuy nhiên, Autodesk hiện cung cấp một công cụ tạo mô hình 3D dựa trên đám mây hoàn toàn miễn phí cho sinh viên, những người yêu thích và khởi nghiệp. Nó được gọi là Fusion 360. Nếu bạn muốn tạo mô hình 3D của riêng mình và bạn không bị ràng buộc với Solidworks hoặc PTC Creo, thì chắc chắn hãy xem xét Fusion 360.
Sau khi nhà thiết kế mô hình 3D hoặc công nghiệp của bạn đã hoàn thành mô hình 3D, sau đó bạn có thể biến nó thành các nguyên mẫu vật lý. Mô hình 3D cũng có thể được sử dụng cho mục đích tiếp thị, đặc biệt là trước khi bạn có sẵn các nguyên mẫu chức năng.
Nếu bạn định sử dụng mô hình 3D của mình cho mục đích tiếp thị, bạn sẽ muốn tạo một phiên bản ảnh thực tế của mô hình. Cả Solidworks và PTC Creo đều có sẵn các mô-đun ảnh thực tế.
Bạn cũng có thể hoàn thành một bức ảnh động 3D chân thực về sản phẩm của mình. Hãy nhớ rằng bạn có thể cần thuê một nhà thiết kế riêng chuyên về hoạt hình và làm cho các mô hình 3D trông giống như thật.
Rủi ro lớn nhất khi nói đến việc phát triển mô hình 3D cho bao vây của bạn là bạn kết thúc với một thiết kế có thể được tạo mẫu nhưng không được sản xuất hàng loạt.
Cuối cùng, vỏ bọc của bạn sẽ được sản xuất bằng phương pháp gọi là ép phun áp suất cao (xem bước 4 bên dưới để biết thêm chi tiết).
Việc phát triển một bộ phận để sản xuất bằng cách sử dụng ép phun có thể khá phức tạp với nhiều quy tắc phải tuân theo. Mặt khác, hầu hết mọi thứ đều có thể được tạo mẫu thông qua in 3D.
Vì vậy, hãy chắc chắn chỉ thuê một người hiểu đầy đủ tất cả các sự phức tạp và yêu cầu thiết kế cho quá trình ép phun.
Bước 2 - Đặt hàng Nguyên mẫu Hộp đựng (hoặc Mua Máy in 3D)
Nguyên mẫu nhựa được tạo ra bằng cách sử dụng quy trình cộng (phổ biến nhất) hoặc quy trình trừ. Một quy trình phụ gia, giống như in 3D, tạo ra nguyên mẫu bằng cách chồng các lớp nhựa mỏng để tạo ra sản phẩm cuối cùng.
Các quy trình bổ sung cho đến nay là phổ biến nhất vì khả năng tạo ra bất cứ thứ gì bạn có thể tưởng tượng được.
Một quy trình trừ, như gia công CNC, thay vào đó lấy một khối nhựa sản xuất rắn và gia công sản phẩm cuối cùng.
Lợi thế của quy trình trừ là bạn có thể sử dụng một loại nhựa dẻo khớp chính xác với loại nhựa sản xuất cuối cùng mà bạn sẽ sử dụng. Điều này quan trọng đối với một số sản phẩm, tuy nhiên đối với hầu hết các sản phẩm, điều này không cần thiết.
Với các quy trình phụ gia, một loại nhựa tạo mẫu đặc biệt được sử dụng và nó có thể có cảm giác khác với nhựa sản xuất. Nhựa được sử dụng trong các quy trình phụ gia đã được cải thiện đáng kể nhưng chúng vẫn không phù hợp với nhựa sản xuất được sử dụng trong quá trình ép phun.
Tôi đã đề cập đến điều này rồi, nhưng nó xứng đáng được đánh dấu một lần nữa. Hãy cảnh báo rằng các quy trình tạo mẫu (cộng và trừ) hoàn toàn khác với công nghệ được sử dụng để sản xuất (ép phun). Bạn phải tránh tạo ra các nguyên mẫu (đặc biệt với tạo mẫu phụ gia) không thể sản xuất được.
Ban đầu, bạn không nhất thiết phải làm cho nguyên mẫu tuân theo tất cả các quy tắc về ép phun, nhưng bạn cần ghi nhớ chúng để thiết kế của bạn có thể dễ dàng chuyển sang ép phun hơn.
Nhiều công ty có thể lấy mô hình 3D của bạn và biến nó thành một nguyên mẫu vật lý. Proto Labs là công ty mà cá nhân tôi giới thiệu. Họ cung cấp cả tạo mẫu cộng và trừ, cũng như ép phun khối lượng thấp.
Bạn cũng có thể cân nhắc mua máy in 3D của riêng mình, đặc biệt nếu bạn nghĩ rằng bạn sẽ cần nhiều lần lặp lại để sản phẩm của mình phù hợp. Máy in 3D có thể được mua ngay bây giờ với giá chỉ vài trăm đô la cho phép bạn tạo nhiều phiên bản nguyên mẫu như mong muốn.
Lợi thế thực sự của việc có máy in 3D của riêng bạn là nó cho phép bạn lặp lại nguyên mẫu của mình gần như ngay lập tức, do đó giảm thời gian tiếp thị.
Bước 3 - Đánh giá các nguyên mẫu bao vây
Bây giờ đã đến lúc đánh giá các nguyên mẫu bao vây và thay đổi mô hình 3D nếu cần. Hầu như sẽ luôn mất vài lần lặp lại nguyên mẫu để có được thiết kế bao vây phù hợp.
Mặc dù các mô hình máy tính 3D cho phép bạn hình dung bao vây, nhưng không gì có thể so sánh được với việc bạn cầm một nguyên mẫu thực sự trong tay. Gần như chắc chắn sẽ có những thay đổi về cả chức năng và mỹ phẩm mà bạn sẽ muốn thực hiện sau khi có nguyên mẫu thực sự đầu tiên của mình. Lên kế hoạch về việc cần nhiều phiên bản nguyên mẫu để mọi thứ đúng.
Việc phát triển nhựa cho sản phẩm mới của bạn không nhất thiết phải dễ dàng hoặc rẻ tiền, đặc biệt nếu tính thẩm mỹ là yếu tố quan trọng đối với sản phẩm của bạn. Tuy nhiên, những phức tạp và chi phí thực sự phát sinh khi bạn chuyển từ giai đoạn nguyên mẫu sang sản xuất hoàn chỉnh.
Bước 4 - Chuyển sang ép phun
Mặc dù thiết bị điện tử có lẽ là phần phức tạp và đắt tiền nhất trong sản phẩm của bạn để phát triển, nhưng nhựa sẽ là loại đắt tiền nhất để sản xuất. Thiết lập sản xuất các bộ phận bằng nhựa của bạn bằng cách sử dụng khuôn ép phun là cực kỳ tốn kém.
Hầu hết các sản phẩm nhựa được bán ngày nay được làm bằng kỹ thuật sản xuất thực sự cũ được gọi là ép phun. Điều rất quan trọng là bạn phải hiểu về quá trình này.
Bạn bắt đầu với một khuôn thép, là hai miếng thép được giữ với nhau bằng áp suất cao. Khuôn có một khoang được chạm khắc theo hình dạng của sản phẩm mong muốn. Sau đó, nhựa nóng chảy nóng được bơm vào khuôn.
Công nghệ ép phun có một lợi thế lớn - đó là một cách rẻ tiền để tạo ra hàng triệu miếng nhựa giống nhau. Công nghệ ép phun hiện tại sử dụng một trục vít khổng lồ để ép nhựa vào khuôn ở áp suất cao, một quy trình được phát minh vào năm 1946. So với in 3D, ép phun là cổ xưa!
Khuôn ép phun cực kỳ hiệu quả trong việc tạo ra nhiều thứ giống nhau với chi phí thực sự thấp cho mỗi đơn vị. Nhưng bản thân những chiếc khuôn này lại đắt đến kinh ngạc. Một chiếc khuôn được thiết kế để tạo ra hàng triệu sản phẩm có thể lên tới 100k đô la! Chi phí cao này chủ yếu là do nhựa được phun ở áp suất cao, cực kỳ dai trên khuôn.
Để chịu được những điều kiện này, khuôn được làm bằng kim loại cứng. Càng nhiều mũi tiêm, kim loại càng khó và chi phí càng cao.
Ví dụ, bạn có thể sử dụng khuôn nhôm để làm vài nghìn chiếc. Nhôm mềm nên xuống cấp rất nhanh. Tuy nhiên, vì nó mềm hơn nên cũng dễ tạo thành khuôn hơn, vì vậy chi phí thấp hơn - chỉ $ 1-2k cho một khuôn đơn giản.
Khi khối lượng dự kiến cho khuôn tăng lên, độ cứng kim loại cần thiết cũng tăng theo và do đó giá thành. Thời gian dẫn đầu để sản xuất một khuôn cũng tăng lên với các kim loại cứng như thép. Nhà sản xuất khuôn mất nhiều thời gian hơn để tạo ra (được gọi là gia công) một khuôn thép, so với một khuôn nhôm mềm hơn.
Cuối cùng bạn có thể tăng tốc độ sản xuất của mình bằng cách sử dụng nhiều khuôn mẫu.
Chúng cho phép bạn sản xuất nhiều bản sao của bộ phận của mình chỉ với một lần bơm nhựa.
Nhưng đừng nhảy vào nhiều khuôn mẫu cho đến khi bạn đã làm việc thông qua bất kỳ sửa đổi nào đối với khuôn ban đầu của mình. Điều khôn ngoan là chạy ít nhất vài nghìn đơn vị trước khi nâng cấp lên nhiều khuôn đúc.
Phần kết luận
Bài viết này đã cung cấp cho bạn một cái nhìn tổng quan cơ bản về quá trình phát triển một sản phẩm phần cứng điện tử mới, bất kể trình độ kỹ thuật của bạn. Quá trình này bao gồm việc lựa chọn chiến lược phát triển tốt nhất và phát triển thiết bị điện tử và vỏ bọc cho sản phẩm của bạn.
Giới thiệu về tác giả
