60年前,我做了很多Heathkit测试设备,包括两个示波器、两个模拟万用表、一个音频信号发生器、一个射频发生器、一个可调单电压电源和一个汽车测试仪。我还做了一个Heathkit立体声接收器(简直是个灾难),一个带有Panaplex气体放电显示器的数字时钟(真希望我还有那个),还有一个微波炉。中世纪的希斯工具包很棒,因为你可以通过制作由熟练的工程师制作的工具包学到很多电子知识,这些工程师必须开发出可由像我这样有业余爱好的初入高中的学生组装的工作设计。
通过制作这几件Heathkit设备,我很快就熟悉了无数电子元件的物理尺寸和外观,包括许多晶体管变体、二极管、电阻、电容器、开关、继电器、灯,甚至真空管。如果你熟悉Heathkit测试设备设计,你会知道我也非常熟悉旋转晶圆开关。希斯kit一定是按蒲式耳订购的开关。除了数字时钟,我不记得这些套件中有任何集成电路——当时它们还很新——在市场上上市不到十年。(是的,我就那么大了。)当我在大学开始获得BSEE学位时,我已经有了很多组装经验,并且已经准备好创建自己的设计。
今天的情况已经不一样了。Heathkit在1992年退出了电子套件业务,这在很大程度上要归功于至少三股主要力量:个人视频游戏、电脑和表面贴装技术。20世纪70年代和80年代电子游戏的出现和电子游戏产业的爆发吸引了许多潜在客户离开了工具包制造市场。从多巴胺的高度来看,玩电子游戏更容易,也更令人满意。
对于那些仍然需要脑力锻炼的人来说,个人电脑让人们在家就能成为程序员变得很容易。计算机编程锻炼了许多与硬件设计工程师相同的创造性思维。
表面贴装技术大大缩小了元件,使得手工组装电路板变得越来越困难,甚至不可能。你现在需要一台自动拣放机器。(虽然Heathkit已经复活了,但你的工具包目前仅限于一个数字时钟和一个AM无线电接收器。)
因此,许多刚出道的硬件工程师缺乏套件制造所提供的实际组装培训。我并不是想抹杀21岁的精彩圣Adafruit和Sparkfun等类似heathkit的公司,为制造商和业余爱好者社区提供了出色的服务,但使用Arduino和树莓派板以及预焊组件板,让你更容易地使用表面安装组件,这是不太一样的。诸如用户界面、前面板布局、电源设计、电池选择、外壳选择等方面的考虑因素已经不像以前那么容易学会了,至少在我看来不是这样。
如果你发现自己对当今电子设计状态的描述表示赞同,那么你需要了解一本新书:设计有效的电子产品亨特·斯科特(Hunter Scott)。
Scott是位于加州埃默里维尔的无线电源研发公司Reach Labs的硬件工程总监。Scott拥有乔治亚理工学院的工程学学位,创办过两家硬件初创公司,从事电子产品设计超过10年。他在自己的新书网站上写道:
“在那段时间里,我犯了很多设计错误,调试了很多问题,我从中吸取了很多教训。当我开始我的职业生涯时,我把我希望知道的一切都写在了这本书里。”
斯科特文笔不错,他的书布局合理。下面是目录中的章节列表:
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- 构建什么以及如何为它做计划
- 选择组件
- 原型设计
- 方案设计
- 布局设计
- 成本工程
- 制造与装配
- 测试
- 建设实验室
- 故障排除
这本书还包括一个有趣和有用的三个附录:
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- 附录A:经验法则
- 附录B:如何做演示
- 附录C:可以提供帮助的公司
斯科特的写作风格清晰、平易近人。例如,这是他在书序言中的第一段:
“成功的电子设计都是关于细节的。当你设计和实现不同的产品和设备时,你会发现自己积累了各种各样的技术和技巧。其中一些细节在当时看起来微不足道,但仔细应用它们可以节省大量的时间和金钱。这本书是一个技巧,技术和技巧的集合,通常需要少量的时间和精力来实现,但对设计的结果有不成比例的影响。这本书中的指导原则是立即适用的,而且几乎所有的指导原则都是通过第一次搞砸才学会的。”
搞砸第一次恰好是我从制作希斯工具包中学到很多东西的方式。我总是在每个组件上犯一个组装错误,并且必须排除我的错误。这就是你学习的方式:艰难的方式。
例如,我的第一个示波器工具包在我第一次打开它时就启动了。我非常兴奋,直到我连接了一个测试信号,发现瞄准镜没有垂直偏转。即使是垂直的控制旋钮对横梁也没有影响。我仔细检查了一段时间的原理图,并得出结论,有问题的组件必须是垂直放大管。果然,当我检查时,插座里没有管子。我在我的长凳上找到了仍然装在纸板箱里的电子管,把电子管插到电路板上的插座上,我新造的瞄准镜工作了!
斯科特似乎知道我的个人经历,他后来在书的序言中写道:
“但是,错误不可避免地会发生。无论是新手还是有经验的设计师,当他们发现自己犯了一个愚蠢的错误时,都很容易对自己感到沮丧。”
我特别喜欢这本书的一点是,它是从设计师的角度写的。它不是从熟悉组件、设计或调试过程开始,而是从正确的地方开始——从项目需求和规范开始:
“每个设计都是由一组需求和规范驱动的。如果幸运的话,您将得到一组合理且可实现的产品要求和规格。然而,通常情况下,您至少需要创建需求或规范,或两者兼而有之。”
我可以看出Scott有丰富的实际制作经验。以下是他对选择和采购电子元件的看法:
“采购你所选择的零件是一项经常被忽视但却至关重要的任务。始终从授权经销商或制造商直接购买零件。这可以防止您收到假冒部件或由于处理不当或存储不当而损坏的部件。在你从未经制造商授权的有问题的海外经销商那里购买之前,问问自己,“每个零件多省n美分真的值得买到劣质零件吗?”比所有部件都故障更糟糕的是,如果只有部分部件可以工作,你可能会看到间歇性故障。这可能会让你徒劳地调试设计或组装过程。”
在我构建Heathkits的日子里,我从来不用担心采购组件或得到坏部件(通常不会,尽管有一次……)但今天,坏的和假冒的零件是一个现实,所以我很高兴在斯科特的书中看到这个建议。
我可以继续描述这本神奇的书,但PDF是免费的,所以你应该今天就下载一份,自己通读一遍,无论你是一个创造者、爱好者、新手设计工程师,还是一个经验丰富的白发老人,他们知道如何在做出调整时保持正确的角度。看看这本书的网站在这里.你也可以在同一个网站上订购这本书的印刷版。你读到这篇评论的时候应该已经印出来了。
史蒂夫,谢谢你的评论——我知道你说PDF是免费的,但我喜欢纸质版——现在我不得不把这本书添加到我不断增长的愿望清单中