Proceso de pensamiento sobre el diseño de circuitos

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Actualmente estoy en mi segundo año de ingeniería informática. He tomado cursos de análisis de circuitos y tengo una buena comprensión general de los componentes, y un poco de diseño digital, sin embargo, estoy muy confundido acerca de cómo uno realmente trata de diseñar circuitos para completar una tarea . Por ejemplo, ¿qué pasaría si quisiera hacer un circuito que se usaría para algún tipo de bloqueo de puerta que requiere una combinación de 4 dígitos (ingresada a través de un teclado numérico de 10 dígitos) junto con una llave física para abrir la puerta? ¿alguien diseñaría algo como esto?

Pensamientos que vienen a mi cabeza:

  • Supongo que la parte fácil sería la clave física y el hardware
    • esto incluiría la clave real y el mecanismo de bloqueo
  • Ahora, lo que más me interesa es el circuito real que controla la combinación de 4 dígitos
    • (corríjame si me equivoco) tiene que haber sensores táctiles dentro del teclado que tiene valores para todos los números 0-9
    • por supuesto, este circuito tendrá resistencias, sensores, fuente de voltaje, etc.
    • Debe ocurrir algún procesamiento para determinar si los 4 dígitos ingresados son correctos o no,

Más específicamente, mi pregunta es (son): ¿Cuál es el proceso de pensamiento detrás del diseño de este circuito? ¿Cómo se elige uno los componentes correctos? ¿Cómo se crea un esquema a través del análisis inverso (esencialmente síntesis)? No todos estos tienen que ser respondidos, pero solo quiero una comprensión general. Tengo curiosidad, ya que me gustaría comenzar a crear circuitos que hagan ciertas cosas, pero no sé cómo pensar en ellos.

    
pregunta Chris

3 respuestas

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Piensa: Bueno, primero piensa en lo que quieres hacer, por qué quieres hacerlo y para quién lo estás haciendo. ¿Es solo para ti aprender? ¿O está esperando tomar el candado de combinación del mercado con su nuevo candado controlado por iPhone?

Investigación: Entonces haces un poco de investigación. ¿Qué tipo de cerraduras electrónicas de combinación existen hoy? ¿Cuáles son sus características que te gustaría que tuvieran las tuyas? ¿Hay chips de bloqueo de combinación con las aplicaciones no como dice @ pjc50? ¿Las personas han escrito artículos sobre otra información interesante sobre el diseño del candado electrónico? Si este es un producto comercial que es de su competencia, tal vez debería comprar un montón de candados, pruébelos y tome notas. Luego, sepáralos y observa cómo funcionan, tal vez aprendas algo que no esperabas.

Requisitos: Ahora que entiende lo que quiere hacer, escriba sus requisitos, esto podría ser una simple lista de características y necesidades, o un documento más elaborado. Si esto es solo una lista bastará. Quizás haya más personas involucradas, tal vez su jefe o el marketing le hayan pedido que haga esto, y usted necesita revisar el documento con ellos para estar en la misma página. Podría tener sentido pedirle a algunos clientes comentarios sobre las características de su nuevo bloqueo.

Especificaciones: Ahora escribes la especificación. Usted estará investigando las partes que puede usar en su solución final, potencia, piezas mecánicas para la cerradura, chips, etc. En esta etapa, está pensando y lo más importante es anotar lo que va a hacer y cómo lo va a hacer. eso. Cuando hayas terminado, lo revisarás y lo pensarás. Tal vez tenga más trabajo que hacer para calcular los requisitos de la batería para este bloqueo. ¿Pensó en cuánto calor se generará, alguna idea sobre el costo? Tal vez quiera poner eso en la especificación.

También deberías estar pensando en quién va a hacer esto o dónde se hará.

Circuitos críticos de prueba opcionales: En este punto tal vez tengas algunos circuitos que deberías simular que son partes más pequeñas del todo. Tal vez hay cosas que no entiendes que debes acumular en el laboratorio primero. Por ejemplo, ¿este solenoide que elegí será lo suficientemente poderoso como para desbloquear la cerradura? Ponga estos resultados de nuevo en su especificación.

Esquemas: Ya es hora de ir, puedes crear los esquemas ahora según tu especificación. Cuando encuentre algo que no funcione de la manera especificada, asegúrese de regresar y actualizar la especificación. Ir a través del proceso de diseño recogiendo piezas conectando los cables. Revisa, haz que un compañero lo revise, o todo tu grupo. Actualiza el diseño y revísalo de nuevo. Ah, y asegúrese de poder comprar las piezas que eligió y no hay un plazo de 20 semanas.

Diseño: No voy a entrar en detalles, pero aquí físicamente saca la placa de circuito.

Enviar a Fab: Ahora envíe el tablero para que se construya, espere a que vuelva. Pagar por prueba eléctrica y máscara de soldadura, y serigrafía ...

Asamblea: Para usted, personalmente, simplemente ensamble a mano si puede. Si estás en el trabajo, envíalo.

Prueba en tu banco: Recupérelo, revise si hay cortocircuitos, encienda, verifique voltajes Ahora comienza a probar tu funcionalidad. Mantenga un registro de todas las cosas que hizo mal y las arreglará en su próxima revisión.

Un poco más simplificado, especialmente al final, y el proceso de producción es otra historia. Existen diferentes requisitos si solo diseñas un circuito para ti mismo o lo haces para trabajar.

Y no vaya por el camino de decir: "No necesito una especificación o requisitos, esto es solo un circuito simple". Cada diseño se beneficia al pensar en los requisitos y el diseño antes de comenzar a "diseñar". Así que incluso si solo escribes 5 requisitos y te tomas el tiempo de escribir una página sobre cómo realizarás el diseño, ya estarás muy adelantado al juego.

    
respondido por el Some Hardware Guy
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Además de la excelente respuesta de SomeHardwareGuy, intente dividir el trabajo en tareas más pequeñas que crea que puede entender, luego diseñe cada una de ellas (dividiéndolas en tareas más pequeñas si es necesario).

Para el bloqueo de su puerta, algunas tareas pueden ser:

  • lee el teclado
  • comparar el número introducido con la combinación
  • comience con una combinación codificada, cuando trabaje, piense en tener una combinación configurada por el usuario
  • si la combinación es válida, libere el bloqueo (investigue los detalles mecánicos de esto)
  • incluir una disposición para reiniciar el sistema si se ingresa una combinación no válida
  • reinicio automático después de la combinación correcta y la puerta abierta.
  • otros pensamientos: tiempo de espera si es una buena combinación, pero la puerta no está abierta? etc ....
respondido por el Peter Bennett
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En primer lugar, un buen diseñador evita realizar nuevos trabajos de diseño en la medida de lo posible. Es caro, consume mucho tiempo y es propenso a errores. Así que el paso 1 es revisar la biblioteca. Entre los libros de texto y los diseños de referencia de las empresas de chips (notas de aplicación) hay un lote de material que puede reutilizar. Consulte los catálogos de productos de la compañía de chips para obtener un chip que haga lo que usted quiere o similar. Es casi seguro que hay un IC de bloqueo de combinación que puede adaptar (por ejemplo, LS7220).

Para fines de control, todo es un sistema lineal o una máquina de estados. Si no lo es, ¿puede simplificarlo o partes del mismo hasta que lo sea?

La cerradura de combinación es una máquina de estados clásica. Para pequeñas combinaciones, esto se puede hacer con lógica discreta. De lo contrario, es hora de conectar un microcontrolador.

    
respondido por el pjc50

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