Für das Car-System wurden diverse Schaltungen entwickelt und mehrere Leiterplatten produziert. Weil die Entwicklung einer solchen elektronischen Baugruppe immer etwa gleich abläuft, wird hier stellvertretend für alle anderen der Entwicklungsprozess am Beispiel des DMX fähigen LED-Dimmers gezeigt.
Schritt 1 - Zielsetzung / Pflichtenheft
Als Erstes muss definiert werden, was die zu entwickelnde Baugruppe können soll und welche Rahmenbedingungen eingehalten werden müssen.
Ziele und Pflichten für den DMX LED-Dimmer
- Ansteuerung per DMX über jede Handelübliche DMX-Lichtsteuerung
- Einfache Einstellung der DMX Adresse (z.B. per DIP-Schalter)
- Anschlussmöglichkeit für ein bis zwei RGBW leuchten (4 Dimmerkanäle pro Leuchte)
- Master-Dimmer pro Leuchte (Leuchte dimmen)
- 8-bit Auflösung pro Kanal (256 Stufen)
- Dimmen per PWM (Pulsweitenmodulation) mit einer Frequenz von >200Hz
- Mindestens 1A Maximalstrom pro Kanal
- Betrieb von 12V und 24V LED-Leuchten möglich
- Abmessung der Platine: 50mm x 100mm
- Vier Befestigungsbohrungen in den Ecken
- Maximale Materialkosten pro Einheit: 15 bis 20Fr.
Schritt 2 - Evaluation der (Schlüssel-)Bauteile
Nachdem die Anforderungen an das Produkt klar sind, kann mit der Suche nach geeigneten Bauteilen begonnen werden. Die Bauteile werden grösstenteils über Onlineshops, aber auch über Herstellerwebseiten oder in seltenen Fällen auf google gesucht. Als Grundsatz gilt nur Bauteile zu verwenden, welche bei den Händlern auch in grossen Stückzahlen sofort verfügbar sind. Bei ICs (integrated circuit) ist eine Lieferzeit ab Werk von 20 bis 40 Wochen nicht ungewöhnlich. Deshalb ist besonders hier ein grosser Verrat beim Lieferanten wichtig. Wenn möglich, sollten nur Bauteile verwendet werden, welche auch von einem zweiten Lieferanten bezogen werden können (second source).
Schlüsselbauteile des DMX-Dimmers
| Mikrocontroller: | ATmega48 von Atmel |
| PWM-IC: | PCA9633 von NXP |
| N-Kanal FET: | FDN357N |
Schritt 2.1 - Anpassung des Pflichtenhefts
Nicht selten kommt es vor, dass das Pflichtenheft nach einer ersten Evaluationsphase nochmals angepasste wird. Mögliche Gründe hierfür waren z. B. zu hohe Erwartungen an das Endprodukt oder zu hohe Kosten.
Der geplante LED-Dimmer kann so umgesetzt werden wie im Pflichtenheft beschrieben.
Schritte 3 - Prototyp
Der erste Prototyp wird aufgebaut und solange weiterentwickelt, bis er zuverlässig funktioniert.
Schritt 4 - Das Layout
Nachdem der erste Prototyp funktioniert, wird das Schema aktualisiert und ein Layout für die Leiterplatte erstellt.
Nachdem das Layout erstellt wurde, wird die Leiterplatte bei einem Leiterplattenhersteller bestellt.
Schritt 5 - Der zweite Prototyp
Die Leiterplatte wird bestückt und alle Funktionen des Dimmers werden noch einmal geprüft.
Ist alles in Ordnung so kann mit der Serienproduktion begonnen werden. Anderenfalls müssen die Fehler behoben, eine neue Leiterplatte bestellt, bestückt und erneut getestet werden.
Schritt 6 - Dokumentieren
Zum Schluss sollte die Dokumentation vervollständigt werden.
Besonders wichtig ist es, die Daten, welche später für die Produktion und den Betrieb notwendig sind, sauber zu Erstellen und zu archivieren.
Hierzu gehören:
- Gerberdaten der Leiterplatte (Daten für die Leiterplattenherstellung)
- Bauteilliste inklusive Lieferanten und Preise
- Kurze Bedienungsanleitung
- Schema- und Layoutdaten
- Sofern vorhanden Software (Quellcode und kompiliertes Programm)