Создавая hardware-стартап: как быть с электроникой?

Часто бывает, что идея hardware-стартапа приходит к людям, которые не слишком-то близки к миру электронных устройств. Но даже если вы всего лишь мигали светодиодами на Arduino, у вас есть хороший шанс освоить многие интересные навыки и попробовать создать свое собственное устройство. Мы решили поделиться с читателями AIN.UA опытом разработки прототипа нашего умного браслета — klatz. Надеемся, вам будет интересно.

Подготовка

Если у вас нет в команде профессионального инженера-электронщика — найдите! Это чрезвычайно важно, ибо большую часть времени вы тогда потратите на изучение основ, а не на проработку идеи.

Основная работа начинается с подбора компонентов — например мы знаем, что в нашем устройстве должен быть Bluetooth, акселерометр, фитнес-функционал, экран.  Далее мы выписываем критерии, которые важны для каждой из этих функций. Для Bluetooth, например, требуется поддержка Classic и LE, экран должен быть максимально энергоэффективным, а акселерометр — иметь возможность трекинга активности и быть недорогим. Направляемся в поиск и ищем чипы, которые имеют соответствующие возможности. Практически сразу вы найдете именитых производителей — и тогда важно сделать правильный выбор.

BOM-list

Полный список компонентов вашего устройства называется BOM — Bill of Materials. Сначала он будет состоять из основных компонентов, которые и составляют костяк стоимости устройства, а позже вы добавите всю недостающую мелочь: разъемы, конденсаторы, резисторы и т.п. BOM-лист может меняться довольно часто — чип Bluetooth мы, например, меняли три раза, пока не нашли тот, который устраивал нас по соотношению цена/функциональность. Интересным фактом является то, что многие фирменные чипы от больших производителей, которые вы найдете, можно заменить более дешевыми аналогами от китайских компаний. Разница в цене может быть двукратной! По первоначальному списку компонентов можно оценить первую приблизительную стоимость электронной части устройства. Цена одного устройства-прототипа и цена массового производства отличается кардинально — чем больше партия электронных компонентов, тем они дешевле. В радиомагазинах или украинских сайтах, торгующих комплектующими, можно найти цены на единицы и небольшие партии, а если мы планируем первую партию устройств 1000 штук, тогда нам на помощь приходят большие сайты — мировые продавцы электроники:

• Digikey — наверное, самый большой сайт с подборкой компонентов, где очень удобно узнавать цены на партии от 1 до 10 000-20 000 штук.
• Mouser — сайт, аналогичный Digikey. Иногда бывают компоненты, которых нет на Digikey.
• Octopart — каталог прайсов на комплектующие. Можно узнать как единичные цены, так и оптовые.
• Alibaba — здесь есть практически все. Сразу цены на сайте посмотреть нельзя, но при запросе китайские менеджеры подскажут.

Цены формируют сразу на партию, есть возможность получить цену на единичный экземпляр и заказать образец. Бывает, что ни на одном из этих сайтов подходящих чипов не найти, тогда можно попробовать получить образцы непосредственно у производителя — чаще всего они охотно идут на контакт.

Где купить?

Когда список базовых компонентов определен, стоит подумать о разработке принципиальной схемы устройства — это позволит определить дополнительные компоненты (резисторы, конденсаторы и т.п.). и составить уже полный BOM-лист прототипа. После этого можно приступать к покупке. В Украине чипы можно приобрести у официальных дистрибьюторов, а кроме них — в таких магазинах:

• Kosmodrom — обширный выбор электронных компонентов, достаточно широкий спектр.
• EVO — доставляют компоненты в Украину с Digikey, так что все что вы нашли на Digikey, может быть у вас в руках спустя неделю после оформления заказа.
• OLX — если нужны платы типа Arduino, Raspberry, shield’ы к ним, тогда это неплохой вариант недорого их достать.

Как сделать плату прототипа?

Когда компоненты у вас на руках, можно заняться платой. В зависимости от сложности платы, которую вы разработали, существует несколько вариантов решения этой задачи:

DIY — многие платы для прототипов мы травили сами. Если задача позволяет сделать плату простой, это может оказаться неплохим выходом.

Заказ платы в Украине — да, это возможно. Цена варьируется в зависимости от компании и сложности платы. Мы работали с такими компаниями:

• ПКФ ХАГ — харьковская компания. Когда у нас была задача смонтировать на плату 384 диода, мы решили, что вручную это делать нецелесообразно.  Они помогли нам изготовить четырехслойную плату и сделать монтаж. Можно заказать прототипы без заказа партии. Обычно исполняют заказы за 3 недели, при двойной оплате делают за неделю.

DIY плата прототипа и плата изготовления ПКФ ХАГ

• ИКТ — компания с опытом разработки плат разных видов сложности, изготавливают платы в Китае. Могут изготовить как прототипы, так и большие партии.

Заказ в Китае — с помощью Alibaba можно заказать плату напрямую у многих производителей. Например мы заказывали гибкую плату экрана с диодами напрямую у кампании, которая их производит, они же делают и монтаж компонентов. Качество во многом зависит от цены, производителей очень много.

Гибкая плата от производителя диодов LuckyLight

Если не требуется плата повышенной сложности, тогда можно воспользоваться сервисом PCBWay. На сайте есть калькулятор, внеся в который размер, количество слоев, толщину и количество экземпляров прототипной платы, можно сразу узнать ее приблизительную стоимость. Срок исполнения — неделя, доставка DHL за 35$. В качестве бонуса вы можете отслеживать процесс изготовления платы прямо в аккаунте, также они предлагают монтаж компонентов на плату, но это оговаривается индивидуально.

Что потребуется для заказа любой платы? Это gerber-файлы, которые имеют все технические подробности платы: толщина, количество слоев, расположение элементов и т.п.

Что дальше?

Имея на руках прототип со смонтированными элементами уже значительно проще заниматься программной частью, рассчитывать и рисовать детали корпуса устройства. Когда прототип достаточно оттестирован, с помощью Alibaba можно найти производителей, которые могут изготовить как и плату, так и корпус устройства — многие предлагают изготовление в комплексе. В следующей статье мы расскажем подробнее о изготовлении прототипа. Подготовка к массовому производству — это отдельная огромная тема, начиная от самого процесса, контроля качества, изготовления пробной партии… Но все начинается с хорошего прототипа. Надеемся, что данная статья будет полезной всем, кто хочет попробовать себя в мире hardware!

Автор: Роман Яровой, CTO klatz