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Fabricación de microcontroladores para vaporizadores portátiles mediante un primer prototipo con Arduino

Esta pregunta que tengo tiene que ver principalmente con la aproximación a una empresa de electrónica con sólo un prototipo de Arduino Nano en funcionamiento.

Digamos que quiero fabricar un componente electrónico que consiste en un microcontrolador Arduino Nano, algunos LEDs RGB y un termopar.

El dispositivo funciona de la siguiente manera:

El termopar detectará la temperatura de una fuente de calor aplicada, y cambiará el color de los LEDs RGB en consecuencia. Básicamente por debajo de 200 grados Celsius, los leds se volverán azules, a 200 se vuelven verdes y por encima de 200 se vuelven rojos. Tengo un prototipo de trabajo construido con un Arduino Nano, pero quiero que se produzca en masa para un vaporizador que estoy desarrollando.

¿Hay alguna manera de llevar sólo este prototipo a una empresa de electrónica y obtener un producto que pueda fabricarse en serie? También ¿cuál será el coste de hacer este tipo de cosas? ¿Tendré que usar un programa como eagle, o puedo simplemente mostrarles el prototipo que he creado y darles las dimensiones del dispositivo?

El mejor caso para mí es si puedo acercarme a una empresa, decirles lo que quiero y lo pequeño que quiero que se haga, para que me quepa en el vaporizador. ¿Cuánto dinero costaría hacer esto específicamente?

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chrisbunney Puntos 228

Depende de lo profundos que sean tus bolsillos. Si estás dispuesto a gastar un lote entonces puede contratar a ingenieros y diseñadores para crear su producto desde cero. Si les dices que salten, te preguntarán "¿a qué altura?".

Por otro lado, dedicar algo de tiempo a las herramientas EDA y de modelado 3D le ahorrará mucho dinero. A continuación, puedes hablar con el servicio de placas, el montador y el maquinista sobre cómo encajan las piezas y te entregarán desde placas de circuito impreso desnudas y cajas vacías hasta un producto completo y funcional.

Y luego está la vía casera. Puedes llegar a hacer el reflujo y el mecanizado tú mismo y no tener que pagar a nadie más, pero la fabricación será lenta y la inversión inicial puede ser alta.

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MarkU Puntos 3743

Si no dispone de recursos internos de ingeniería, o si quiere contratar todo el trabajo de diseño de ingeniería, utilice un " servicio de fabricación por contrato llave en mano ". Este tipo de servicio es siempre más caro que el servicio regular de fabricación por contrato, en el que ya se ha realizado el trabajo de diseño de ingeniería. Por lo general, estos fabricantes de contratos "llave en mano" también se encargan de fabricación por encargo Así que, independientemente de cómo se llegue a un diseño, lo producirán en volumen.

Sin embargo... esta petición no es tan sencilla como "hacer una PCB personalizada basada en Arduino Nano a un factor de forma más pequeño para que quepa dentro de la carcasa de su vaporizador", y luego producir a todo volumen. El vaporizador tiene temperaturas superiores al punto de fusión del silicio, por lo que la gestión del calor forma parte de los requisitos de diseño.

Cuando la placa de circuito impreso se rediseña para adaptarse al factor de forma más pequeño para su aplicación, habrá menos área de cobre, por lo que puede encontrar que la placa se calienta más que su placa de prototipo Arduino Nano de tamaño completo funcionando al aire libre fuera del recinto del vaporizador . Los fabricantes de FET, como International Rectifier, suelen utilizar una pulgada cuadrada de área de cobre abierta para actuar como disipador de calor del sustrato. Es posible que su aplicación no disipe tanta potencia, pero que funcione en un entorno de mayor temperatura ambiente (dentro de un recinto, junto a una cámara de calor de 200C). Tenga cuidado de conseguir una resistencia térmica al ambiente (theta-JA) tan baja como pueda, mientras se mantiene aislado de la cámara de alta temperatura.

¿Has probado la placa prototipo funcionando a la temperatura que esperas dentro de la caja? Supongo que la propia placa Arduino no está dentro de la cámara de calor de 200C, ya que se fundiría. Pero aún así, tu placa prototipo puede requerir componentes de grado industrial o de temperatura extendida (-40C..+85C o 0C..+125C) para soportar el funcionamiento en una placa más pequeña, dentro de un recinto aislado, junto a una cámara de calor de 200C. No sólo los circuitos integrados principales, sino también los conectores, condensadores, resistencias, soldaduras, cables e incluso el propio material de la placa de circuito impreso deben ser comprobados para su funcionamiento a altas temperaturas en una revisión de la lista de materiales. No es la parte más emocionante del trabajo de ingeniería, pero hay que hacerlo.

No mencionas cómo manejas el termopar compensación de la unión fría en su diseño. Esto podría comportarse de forma diferente una vez que la placa prototipo se recorte al nuevo tamaño y funcione dentro de la caja. Cualquier error en la compensación de la unión fría afectará a la precisión absoluta de la temperatura indicada.

No mencionas cuánta histéresis de temperatura o banda de error se necesita para la luz indicadora verde de 200C. Tampoco me queda claro si existe una bucle de control regular la cámara de temperatura del vaporizador. Si no es así, puedes considerar sacar señales de "demasiado caliente" / "demasiado frío" de tu Arduino. Los bucles de control no son triviales, pero como ya estás añadiendo una placa de microcontrolador versátil, el coste de desarrollo incremental sería manejable. Incluso puede pensar en si podría querer reutilizar tu nueva placa Arduino personalizada de pequeño formato en posteriores diseños de vaporizadores - hazte un favor y mantén tantos pines de E/S de repuesto y no comprometidos como puedas. Podría ser útil para el diagnóstico y la depuración una vez dentro de la caja.

El trabajo de ingeniería que implica un proyecto como éste no es trivial. Necesitará a alguien que pueda ocuparse del diseño de la placa de circuito impreso y de la compensación de la unión fría del termopar. La integración de la placa en la carcasa del producto es crucial. Si puedes prescindir de una unidad de vaporizador que funcione, eso sería útil para que un contratista de ingeniería se asegure de que la placa encaja y los problemas térmicos se solucionan. Ya veo suficiente complicación desde aquí; no planees llevar esto directamente a la producción de alto volumen de inmediato. En lugar de eso, intenta construir unos cuantos prototipos más con un diseño de placa de factor de forma pequeño y verifica que el rendimiento es satisfactorio antes de pasar al volumen de producción total. Lo último que quieres es malgastar tu presupuesto construyendo 10.000 "prototipos" que no funcionan.

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Passerby Puntos 28913

¿Hay alguna manera de llevar sólo este prototipo a una empresa de electrónica y obtener un producto que pueda fabricarse en serie?

Sí. Pero...

¿Cuál será el coste de hacer este tipo de cosas?

En su mayor parte, de prohibitivo a exorbitante.

¿Tendré que utilizar un programa como eagle, o puedo simplemente mostrarles el prototipo que he creado y darles las dimensiones del dispositivo?

Tomar una idea aproximada de un producto significa que le cobrarán por el desarrollo, el redesarrollo, las pruebas, etc. Y eso es sólo por la electrónica. Ni siquiera estamos hablando del resto del producto, desde la carcasa, las certificaciones de seguridad o el embalaje.

El mejor caso para mí es si puedo acercarme a una empresa, decirles lo que quiero y lo pequeño que quiero que se haga, para que me quepa en el vaporizador. ¿Cuánto dinero costaría hacer esto específicamente?

Concretamente, nadie, excepto esas empresas, puede decírselo. Y ese es en realidad tu peor caso. El mejor caso es hacer el trabajo en bruto tú mismo, y luego conseguir que te fabriquen un producto terminado.

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