電子產(chǎn)品氛圍燈設(shè)計(jì)

電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)的步驟是什么

從事電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)有將近兩年的時(shí)間了，今天有時(shí)間來(lái)給大家分享一下電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)的一般步驟。

第一步：立項(xiàng)。在確定，某個(gè)產(chǎn)品是否可以研發(fā)，是要看社會(huì)對(duì)于它的需求度，還是未來(lái)市場(chǎng)的前景。經(jīng)過(guò)多次討論，確立產(chǎn)品定位，開(kāi)始研發(fā)。

第二步：可行性談?wù)?。根?jù)要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)，來(lái)逐步討論，看是否有瓶頸或者不可實(shí)現(xiàn)的地方，從而轉(zhuǎn)變研發(fā)道路。

第三步：控制電路設(shè)計(jì)。電路控制是一個(gè)電子產(chǎn)品的大腦，因此這個(gè)部分尤為重要，這一部分往往投入的時(shí)間和精力最多，只有控制電路初見(jiàn)雛形，才能進(jìn)行下一步。

第四步：樣品制作。完成電路設(shè)計(jì)，就可以組建外圍設(shè)備，一般情況要做很多樣品，逐步改造。

第五步：樣品測(cè)試。測(cè)試產(chǎn)品能否完成預(yù)期的目的，并且進(jìn)行老化測(cè)試，在有些時(shí)候還需要進(jìn)行暴力測(cè)試，以確定其穩(wěn)定性和可靠性。

第六步：批量生產(chǎn)。目前有許多代工企業(yè)，設(shè)計(jì)出來(lái)的產(chǎn)品，要發(fā)給多家代工廠，讓其給出生產(chǎn)報(bào)價(jià)，擇優(yōu)的同時(shí)考慮價(jià)格因素。

電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)的兩大基本原則

電子產(chǎn)品的實(shí)用性普及是一個(gè)從緩慢到快速的過(guò)程，在這個(gè)加速度的過(guò)程中實(shí)用性的電子產(chǎn)品涉及到的消費(fèi)群體數(shù)量快速膨脹。但企業(yè)在進(jìn)行電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)不僅僅只關(guān)注產(chǎn)品淺層面的一些問(wèn)題，還需要對(duì)產(chǎn)品的性能及外觀的平衡性，電子產(chǎn)品的用戶接受程度等方面來(lái)進(jìn)行考量，因此在信譽(yù)好的電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)人員需要注意以下兩大基本原則。

1、美觀性和實(shí)用性的統(tǒng)一原則

在電子產(chǎn)品剛剛出現(xiàn)的初期，電子產(chǎn)品獨(dú)特的功能就是其最吸引消費(fèi)者的點(diǎn)，但隨著各類電子產(chǎn)品加速度發(fā)展中的大量出現(xiàn)，電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)還需要根據(jù)消費(fèi)者的喜好來(lái)對(duì)產(chǎn)品的美觀性進(jìn)行設(shè)計(jì)，電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)師還需要在產(chǎn)品外觀和產(chǎn)品的實(shí)用性之間進(jìn)行平衡，否則只有外觀精美而沒(méi)有實(shí)際突出功能的產(chǎn)品，和功能突出但外觀卻無(wú)法吸引消費(fèi)者的產(chǎn)品，都一樣無(wú)法在這個(gè)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈的市場(chǎng)脫穎而出。

2、智能化和人性化的統(tǒng)一原則

電子產(chǎn)品智能化已經(jīng)成為了電子產(chǎn)品的一個(gè)明確的發(fā)展趨勢(shì)，口碑好的電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)師大多數(shù)都在考慮如何提升自身產(chǎn)品的智能化程度。無(wú)論什么電子產(chǎn)品都需要有客戶使用才能得到發(fā)展空間，讓客戶使用中更加方便才能贏得客戶的購(gòu)買(mǎi)欲望。因此電子產(chǎn)品的智能化和人性化都是非常重要的指標(biāo)，在電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)之初就應(yīng)當(dāng)遵循將兩者統(tǒng)一化的原則。

社會(huì)的進(jìn)化必然離不開(kāi)各種實(shí)用性科技的支持，電子產(chǎn)品的發(fā)展也必然需要遵循人類習(xí)慣的社會(huì)發(fā)展規(guī)律來(lái)進(jìn)行調(diào)整，而電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)整個(gè)電子產(chǎn)品生產(chǎn)中最頂層的部分，只有重視電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)才能開(kāi)發(fā)出最符合大眾口味的獨(dú)特性電子產(chǎn)品。

電子產(chǎn)品高溫老化的原理

電子產(chǎn)品高溫老化的原理

隨著電子技術(shù)的發(fā)展，電子產(chǎn)品的集成化程度越來(lái)越高，結(jié)構(gòu)越來(lái)越細(xì)微，工序越來(lái)越多，制造工藝越來(lái)越復(fù)雜，這樣在制造過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生潛伏缺陷。對(duì)一個(gè)好的電子產(chǎn)品，不但要求有較高的性能指標(biāo)，而且還要有較高的穩(wěn)定性。電子產(chǎn)品的穩(wěn)定性取決于設(shè)計(jì)的合理性、元器件性能以及整機(jī)制造工藝等因素。目前，國(guó)內(nèi)外普遍采用高溫老化工藝來(lái)提高電子產(chǎn)品的穩(wěn)定性和可*性，通過(guò)高溫老化可以使元器件的缺陷、焊接和裝配等生產(chǎn)過(guò)程中存在的隱患提前暴露，保證出廠的產(chǎn)品能經(jīng)得起時(shí)間的考驗(yàn)。

1 高溫老化的機(jī)理

電子產(chǎn)品在生產(chǎn)制造時(shí)，因設(shè)計(jì)不合理、原材料或工藝措施方面的原因引起產(chǎn)品的質(zhì)量問(wèn)題有兩類，第一類是產(chǎn)品的性能參數(shù)不達(dá)標(biāo)，生產(chǎn)的產(chǎn)品不符合使用要求;第二類是潛在的缺陷，這類缺陷不能用一般的測(cè)試手段發(fā)現(xiàn)，而需要在使用過(guò)程中逐漸地被暴露，如硅片表面污染、組織不穩(wěn)定、焊接空洞、芯片和管殼熱阻匹配不良等等。一般這種缺陷需要在元器件工作于額定功率和正常工作溫度下運(yùn)行一千個(gè)小時(shí)左右才能全部被激活(暴露)。顯然，對(duì)每只元器件測(cè)試一千個(gè)小時(shí)是不現(xiàn)實(shí)的，所以需要對(duì)其施加熱應(yīng)力和偏壓，例如進(jìn)行高溫功率應(yīng)力試驗(yàn)，來(lái)加速這類缺陷的提早暴露。也就是給電子產(chǎn)品施加熱的、電的、機(jī)械的或多種綜合的外部應(yīng)力，模擬嚴(yán)酷工作環(huán)境，消除加工應(yīng)力和殘余溶劑等物質(zhì)，使?jié)摲收咸崆俺霈F(xiàn)，盡快使產(chǎn)品通過(guò)失效浴盆特性初期階段，進(jìn)入高可*的穩(wěn)定期。電子產(chǎn)品的失效曲線如圖1所示。

老化后進(jìn)行電氣參數(shù)測(cè)量，篩選剔除失效或變值的元器件，盡可能把產(chǎn)品的早期失效消滅在正常使用之前。這種為提高電子產(chǎn)品可*度和延長(zhǎng)產(chǎn)品使用壽命，對(duì)穩(wěn)定性進(jìn)行必要的考核，以便剔除那些有“早逝”缺陷的潛在“個(gè)體”(元器件)，確保整機(jī)優(yōu)秀品質(zhì)和期望壽命的工藝就是高溫老化的原理。

2 高溫老化室空間結(jié)構(gòu)和絕熱措施

2.1 老化室的空間布置

根據(jù)電子產(chǎn)品高溫老化的要求以及我單位的實(shí)際情況，對(duì)一間廠房進(jìn)行了改造裝修，其重點(diǎn)放在空間布置和絕熱設(shè)計(jì)上。平面布置如圖2所示，房間被分成兩部分，外間作為控制室，控制箱懸掛在控制室的墻上。內(nèi)間作為高溫老化室，是由絕熱材料形成的密閉空間。頂部采用鋼龍骨吊頂，吊頂一角留有活動(dòng)板以便維修人員進(jìn)入頂部進(jìn)行維護(hù)，控制室的控制線經(jīng)過(guò)吊頂上部，然后再分布到老化室的各個(gè)部分。絕熱墻體采用鋼龍骨框架，保證有足夠的強(qiáng)度和剛度，絕熱墻體兩面覆防火板，中間填充絕熱材料，如巖棉等(25oc時(shí)熱導(dǎo)率約0.04w·m-1·k-1)。老化室的門(mén)雙面覆鍍鋁鋅鋼板，中間填充絕熱材料，門(mén)框與門(mén)之間采用硅橡膠密封。后墻推拉窗及前墻觀察窗采用雙層玻璃結(jié)構(gòu)，具有良好的密封和絕熱效果，同時(shí)便于采光和監(jiān)視。在老化室墻體四角放置四個(gè)風(fēng)機(jī)，以便室內(nèi)空氣循環(huán)流動(dòng)，均勻室內(nèi)空氣的溫度。

2.2 老化室熱平衡計(jì)算

老化室內(nèi)溫度升高所需的熱量*加熱器提供，加熱器采用不銹鋼鎧裝結(jié)構(gòu)，加熱器之間采用銅排連接，固定牢*，外面用鍍鋅鐵網(wǎng)進(jìn)行防護(hù)。

不考慮熱量散失的理想條件下，老化室達(dá)到設(shè)定老化溫度所需的熱量：q=(c1m1+c2m2)×(t1-t0)

c1為老化室內(nèi)空氣的比熱容(約1.005kj·kg-1·k-1，不同溫度下略有不同);

c2為被老化的產(chǎn)品的平均比熱容(kj·kg-1·k-1);

m1為老化室內(nèi)空氣的質(zhì)量(kg);

m2為被老化的產(chǎn)品的質(zhì)量(kg);

t1為設(shè)定的老化溫度(℃);

t0為老化室的初始環(huán)境溫度(℃);

實(shí)際情況下，密封和絕熱不可能是理想狀態(tài)，所以，熱量損失是不可避免的。根據(jù)空氣和巖棉在初始溫度及最高設(shè)定溫度下的不同熱導(dǎo)率μ(w·m-1·k-1)，根據(jù)老化室的結(jié)構(gòu)及房間六個(gè)面的面積計(jì)算整個(gè)系統(tǒng)的絕熱系數(shù)ξ(㎡·k·w-1),然后計(jì)算出一定時(shí)間內(nèi)達(dá)到最高設(shè)定溫度整個(gè)系統(tǒng)實(shí)際所需的熱量，這樣就可計(jì)算出加熱器總的理論功率p。最后，根據(jù)系統(tǒng)冗余系數(shù)η算出加熱器總的實(shí)際功率pt。在定制加熱器時(shí)，要考慮各個(gè)加熱器的電壓等級(jí)和接法，是三角形接法，或是星形接法，或者是星形三角形混合接法。加熱器外穿不銹鋼散熱片，便于散熱，防止加熱器燒紅。

3 溫度控制系統(tǒng)

此控制系統(tǒng)采用pid控制儀進(jìn)行溫度控制，當(dāng)通過(guò)溫度傳感器采集的被老化的電子產(chǎn)品的溫度偏離所希望的給定值時(shí)，pid控制儀根據(jù)反饋的偏差進(jìn)行比例(p)、積分(i)、微分(d)運(yùn)算，輸出一個(gè)適當(dāng)?shù)目刂菩盘?hào)給執(zhí)行機(jī)構(gòu)(加熱器)，促使測(cè)量值恢復(fù)到給定值，達(dá)到自動(dòng)控制溫度的目的。

3.1 控制數(shù)學(xué)模型

控制對(duì)象是一個(gè)具有滯后環(huán)節(jié)的一階系統(tǒng)，控制系統(tǒng)采用閉環(huán)延時(shí)輸出的pid調(diào)節(jié)方式。pid控制技術(shù)比較成熟，靈活可*。

連續(xù)調(diào)節(jié)的pid微分方程為

u=kp(e+ )+u0

對(duì)于微機(jī)控制而言，要使離散的控制形式逼近于連續(xù)的控制形式，采樣周期必須取得足夠短，這樣，可將描述系統(tǒng)調(diào)節(jié)規(guī)律的微分方程改變?yōu)椴罘址匠蹋阌诰幊?，?shí)現(xiàn)模擬控制的數(shù)字化。

pid差分方程為

un= [en+ ·t+ ( )]+u0

un為第n次的輸出量

u0為初始的輸出量

en為傳感器第n次的采集所得的偏差量

en-1為傳感器第n-1次的采集所得的偏差量

為比例系數(shù)

為積分時(shí)間

為微分時(shí)間

3.2控制器參數(shù)的調(diào)節(jié)

比例運(yùn)算是指輸出控制量與輸入量的一階差商關(guān)系。儀表比例系數(shù) 設(shè)定值越大(比例帶δ越小)，控制的靈敏度越低，設(shè)定值越小，控制的靈敏度越高。增大比例系數(shù)有利于減小靜差，加速系統(tǒng)的響應(yīng)，但比例系數(shù)過(guò)大會(huì)使系統(tǒng)產(chǎn)生大的超調(diào)，甚至產(chǎn)生震蕩，使穩(wěn)定性變差。 積分運(yùn)算的目的是消除靜差。只要偏差存在，積分作用將控制量向使偏差消除的方向移動(dòng)。積分時(shí)間是表示積分作用強(qiáng)度的單位。增大積分時(shí)間對(duì)減小超調(diào)，減小震蕩有利，使系統(tǒng)趨向穩(wěn)定，但系統(tǒng)的靜差的消除隨之減慢。儀表設(shè)定的積分時(shí)間越短，積分作用越強(qiáng)。比例作用和積分作用是對(duì)控制結(jié)果的修正動(dòng)作，響應(yīng)較慢。微分作用是為了消除其缺點(diǎn)而補(bǔ)充的。微分作用根據(jù)偏差產(chǎn)生的速度對(duì)輸出量進(jìn)行修正，使控制過(guò)程盡快恢復(fù)到原來(lái)的控制狀態(tài)，微分時(shí)間是表示微分作用強(qiáng)度的單位，儀表設(shè)定的微分時(shí)間越長(zhǎng)，則以微分作用進(jìn)行的修正越強(qiáng)，有利于加快系統(tǒng)的響應(yīng)，減小超調(diào)，增加穩(wěn)定性，但降低了系統(tǒng)對(duì)擾動(dòng)的抑制能力，使系統(tǒng)對(duì)干擾過(guò)于敏感。在實(shí)際的調(diào)試過(guò)程中幾個(gè)方面都要兼顧，經(jīng)過(guò)反復(fù)調(diào)試，使控制器處于最佳狀態(tài)。

3.2 溫度控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

溫度控制系統(tǒng)主要由pid控制儀(我公司生產(chǎn)的wp-s805型)、可控硅、可控硅觸發(fā)器、溫度傳感器、加熱器、控制回路等組成，如圖3所示。

由溫度傳感器采集老化室內(nèi)的溫度，然后把它傳給控制儀，控制儀把它與內(nèi)部設(shè)定值進(jìn)行比較運(yùn)算，根據(jù)偏差值輸出控制量來(lái)調(diào)節(jié)可控硅導(dǎo)通角的變化的，也就是控制負(fù)載電流的變化，從而以閉環(huán)的控制形式達(dá)到自動(dòng)控溫的目的。 另外，本控制儀還設(shè)置了溫度上限跳閘保護(hù)，這樣，當(dāng)pid控制儀失靈時(shí)，可以起到雙重保護(hù)作用。控制儀通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的串行通訊接口與遠(yuǎn)方計(jì)算機(jī)相連，后臺(tái)計(jì)算機(jī)可調(diào)用控制儀的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，可進(jìn)行控制儀內(nèi)部數(shù)據(jù)的設(shè)定，并可打印實(shí)時(shí)溫度曲線。