Поділитись:

Схеми дизайну: інтеграція електроніки у фізичні прототипи

Субота, 14 березня 2020, 04:41

Замість плоских «макетних плат», 3D-друковані гнучкі плати (CurveBoard), які дозволяють простіше випробувати схему дизайну на електроніці.

Дослідники MIT винайшли спосіб інтеграції "макетів" – плоских платформ, широко застосовуваних для створення прототипів електроніки безпосередньо у фізичні продукти, – пише MIT News.

Мета полягає в тому, щоб запропонувати більш швидкий і простий спосіб тестування функцій ланцюга та взаємодії користувачів з продуктами, такими як розумні пристрої та гнучка електроніка.

Макетні плати – це прямокутні дошки з масивами набоїв, просвердлених на поверхню. У багатьох отворах між ними є металеві з'єднання та місця контактів. Інженери можуть підключати компоненти електронних систем – від базових мікросхем до повних комп'ютерних процесорів – до щілин, де вони хочуть їх підключити. Потім вони можуть швидко перевірити, переставити і повторно протестувати компоненти за потребою.

Але плати залишалися такої ж форми десятиліттями. З цієї причини важко перевірити, як електроніка виглядатиме та почуватиметься, скажімо, на зношених носіях та різних розумних пристроях. Як правило, люди спочатку випробовують схеми на традиційних дошках, а потім ляскають їх по прототипу виробу. Якщо схему потрібно змінити, вона повернеться до дошки для тестування тощо.

Гнучкі плати "зберігають зовнішній вигляд об'єкта", дозволяючи дизайнерам випробувати конфігурації компонентів та перевірити інтерактивні сценарії під час ітеграцій прототипу. У своїй роботі дослідники друкували CurveBoards для розумних браслетів та годинників, фрісбі, шоломи, навушники, чайник та гнучку портативну електронну книгу.

Спеціальне програмне та апаратне забезпечення

Основним компонентом CurveBoard є спеціальне програмне забезпечення для редагування дизайну. Користувачі імпортують 3D-модель об'єкта. Потім вони вибирають команду "генерувати пробоїни", і програмне забезпечення автоматично відображає всі щілини рівномірно по об'єкту. Потім користувачі вибирають автоматичні або ручні макети каналів підключення. Автоматична опція дозволяє користувачам досліджувати різну компоновку з'єднань на всіх щілинах одним натисканням кнопки. Для макетів вручну можна використовувати інтерактивні інструменти для вибору груп проколів і вказування типу зв’язку між ними. Остаточний дизайн експортується у файл для 3D-друку.

Коли завантажується 3D-об’єкт, програмне забезпечення, по суті, змушує його форму перетворитись у «квадмеш» - де об’єкт представлений у вигляді купки невеликих квадратів, кожен з індивідуальними параметрами. При цьому він створює фіксований інтервал між квадратами. Дірки - конуси, із широким кінцем на поверхні та звуженими вниз - будуть розміщені в кожній точці, де торкаються кути квадратів. Для макетів каналів деякі геометричні методи забезпечують, щоб обрані канали з'єднували бажані електричні компоненти, не перетинаючи один одного.

Для перевірки CurveBoards дослідники надрукували різноманітні розумні продукти. Наприклад, навушники оснащені контрольними пунктами меню для динаміків та можливостей передачі музики. Інтерактивний браслет включав цифровий дисплей, світлодіод та фоторезистор для моніторингу частоти серцевих скорочень та датчик підрахунку кроків. Чайник містив невелику камеру для відстеження кольору чаю, а також кольорові світильники на ручці для вказівки гарячих та холодних ділянок. Вони також надрукували носний читач електронних книг із гнучким дисплеєм.

Краще та швидше прототипування

Але CurveBoards не призначені для заміни макетів, кажуть дослідники. Натомість вони працюють особливо добре, як так званий крок "середньої точності"' на часовій шкалі складання прототипів, тобто між початковим тестуванням плати та кінцевим продуктом.

"Люди люблять макетні плати, і є випадки, коли їх добре використовують", – говорить Чжу. 'Це коли ви маєте уявлення про кінцевий об'єкт і хочете побачити, скажімо, як люди взаємодіють із продуктом. Простіше мати CurveBoard замість схем, розміщених поверх фізичного об'єкта.

Далі дослідники сподіваються розробити загальні шаблони загальних предметів, таких як шапки та браслети. Наразі для кожного нового об’єкта повинен бути створений новий CurveBoard. Готові шаблони, однак, дозволять дизайнерам швидко експериментувати з основними схемами та взаємодією користувачів, перш ніж розробляти їх конкретні CurveBoard.

Крім того, дослідники хочуть перенести деякі етапи прототипування ранньої стадії повністю на сторону програмного забезпечення. Ідея полягає в тому, що люди можуть розробляти та тестувати схеми, а можливо, і взаємодію з користувачем повністю на 3D-моделі, створеній програмним забезпеченням. Після багатьох ітерацій вони можуть 3D-роздрукувати більш доопрацьовану CurveBoard.

"Таким чином ви точно знатимете, як це буде працювати в реальному світі, що дозволяє швидко робити прототипи. Це було б більш високоточним кроком для складання прототипів", – говорить Чжу.

ЧИТАЙТЕ ТАКОЖ: 

 

 

Надрукувати
мітки:
коментарів
03 серпня 2022
12 січня 2022
07 грудня 2021
17 серпня 2021
07 липня 2021
14 червня 2021
29 жовтня 2020
30 вересня 2020
13 червня 2020
10 травня 2020
14 квітня 2020
24 лютого 2020
23 лютого 2020
23 грудня 2019
24 серпня 2019