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书评:设计有用的电子产品

回到60年前,我建造了许多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,和一个汽车测试器。我还做了一个Heathkit立体声接收器(那是一个灾难),一个带有Panaplex气体放电显示器的数字时钟(当然希望我还拥有它),还有一个微波炉。中世纪的Heathkits非常棒,因为你通过制作套件学到了很多关于电子的知识,这些套件是由熟练的工程师制作的,他们必须开发工作设计,这些设计可以由像我这样有业余爱好的初中生组装。

通过建造这几件Heathkit设备,我很快就熟悉了各种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测试设备的设计,你就会知道我也非常熟悉旋转晶圆开关。希斯基特一定是按蒲式耳订购了这些开关。除了数字时钟,我不记得这些套件中有任何集成电路——它们在当时是新的——在市场上上市不到十年。(是的,我就是这么老。)当我开始在大学里获得BSEE学位的时候,我已经有了很多组装经验,觉得已经准备好创造自己的设计了。

今天的情况不是这样的。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炸式发展从装备制造市场中吸走了许多潜在客户。玩电子游戏更容易产生多巴胺,也更令人满足。

对于那些仍然需要脑力锻炼的人来说,个人电脑让他们很容易在家里成为程序员。计算机编程锻炼了许多硬件设计工程师所使用的创造性思维。

表面贴装技术将元件压缩得如此之大,以致手工组装电路板变得越来越困难,甚至不可能。现在你需要一个机器人拾取和放置机器。(虽然Heathkit已经复活了,但你的套件选择目前仅限于一个数字时钟和一个AM收音机接收器。)

因此,许多初露头角的硬件工程师缺乏套件制造所提供的实际装配培训。我并不是要夺走美好21的任何东西Adafruit和Sparkfun等类似heathkit的世纪公司,为制造商和爱好者社区提供一流的服务,但使用Arduino和树莓派板和预焊接组件板,让你更容易地使用表面安装组件,这是完全不同的。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都不像以前那么容易掌握了,至少在我看来是不可能的。

如果你发现自己赞同这种对当今电子设计状态的描述,那么有一本新书你需要了解:设计有效的电子产品亨特·斯科特。

斯科特是Reach Labs的硬件工程总监,这是一家位于加州埃默里维尔的无线电源研发公司。斯科特拥有佐治亚理工学院的工程学学位,创立了两家硬件初创公司,并从事电子设计超过10年。正如他在书的网站上所写的:

“在这段时间里,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。我把我希望在我开始职业生涯时就知道的一切都写在了这本书里。”

斯科特写得很好,他的书布局合理。这是目录中的章节列表:

    1. 该构建什么以及如何为之计划
    2. 选择组件
    3. 原型设计
    4. 方案设计
    5. 布局设计
    6. 成本工程
    7. 制造和装配
    8. 测试
    9. 建立一个实验室
    10. 故障排除

这本书还包括一套有趣和有用的三个附录:

    • 附录A:经验法则
    • 附录B:如何进行演示
    • 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,这是他在这本书的序言中的第一段:

“成功的电子产品设计取决于细节。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可能看起来微不足道,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,通常只需要花很少的时间和精力来实现,但对设计的结果有不成比例的影响。这本书中的指导方针是立即适用的,而且几乎所有的指导方针都是通过艰难的方式学到的:第一次就搞砸了。”

第一次搞砸恰好是我从构建Heathkits中学到很多东西的方式。我总是在每个套件上犯一个装配错误,并不得不排除我的错误。这就是你学习的方式:艰难的方式。

例如,我的第一个示波器套件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,发现这个望远镜没有垂直偏转。甚至垂直控制旋钮对横梁也没有影响。我仔细地看了很长一段时间的原理图,得出结论,问题部件一定是垂直放大器管。果然,当我检查时,插座里没有管子。我在我的工作台上找到了还装在纸板箱里的电子管,把它插到电路板上的插座上,我新造的望远镜就工作了!

斯科特似乎知道我的个人经历,他在这本书的序言中写道:

然而,错误不可避免地会发生。无论是新手还是资深设计师,当他们发现自己犯了一个愚蠢的错误时,都很容易感到沮丧。”

我特别喜欢这本书的一点是,它是从设计师的角度写的。它不是从让你熟悉组件、设计或调试过程开始,而是从正确的地方开始——从项目需求和规格开始:

“每一个设计都是由一组要求和一个规范驱动的。如果幸运的话,您将得到一组合理且可实现的产品需求和规范。然而,通常情况下,您至少需要创建需求或规范,或者两者都需要。”

我可以看出Scott有丰富的实际生产经验。以下是他对选择和采购电子元件的看法:

“采购你选择的零件是一项经常被忽视但却至关重要的任务。总是直接从授权经销商或制造商那里购买零件。这可以防止您收到假冒的部件或由于处理不当或不正确的存储而损坏的部件。在你从那些没有得到制造商授权的有问题的海外经销商那里购买产品之前,问问你自己,“每一个零件多省n美分真的值得买到不合格的零件吗?”比所有部件故障更糟糕的是,如果只有部分部件正常工作,你可能会看到间歇性故障。这可能会让你在调试设计或组装过程中徒劳无益。”

在我制作Heathkits的日子里,我从不需要担心采购组件或得到坏的部件(通常不会,尽管有一次……)。但今天,劣质和假冒零件成为了现实,所以我很高兴在斯科特的书中看到这个建议。

我可以继续描述这个奇妙的书,但PDF是免费的,所以你应该今天下载和阅读它自己,无论你是一个制造商,爱好者,新手设计工程师,或者一个老练的白发那些知道如何保持他们的舌头在正确的角度在做调整。查看这本书的网站,位于在这里.您还可以从同一网站订购该书的印刷本。当你读到这篇评论的时候,它应该已经出版了。

对“书评:设计有用的电子产品”的两种思考

  1. 谢谢你的评论Steve -我知道你说PDF是免费的,但我喜欢纸质的-现在我必须把这本书加入我不断增长的愿望清单

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