2.6. - Fase de test de sistema
El test de sistema es la validación final del diseño. A partir de los requerimientos identificados al inicio del proceso de diseño se tiene que comprobar que cumplimos todos los requerimientos, o en todo caso, identificar aquellos requerimientos que no cumplimos.
Para un ámbito profesional, es habitual que esta fase de test de sistema esté supervisado por el cliente, de forma que incluso, sea el cliente quien haga la validación final.
Esta es la penúltima fase de diseño y debemos asegurarnos que toda la documentación de diseño queda convenientemente almacenada. Esta documentación será de vital importancia para el mantenimiento del diseño, y para la toma decisión de futuros proyectos.
2.7. - Fase de celebración
No hace falta demasiados detalles, que cada uno la describa para sí mismo...
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jueves, 11 de abril de 2013
lunes, 8 de abril de 2013
Proceso de diseño de equipos electrónicos (7/8)
2.5. - Integración del sistema y desarrollo del software
El hardware fue validado en la fase anterior, en la fase de construcción del prototipo, y en esta fase, comprobamos que el software funciona correctamente con el hardware validado.
Programar y validar el software significa desarrollar y testear individualmente cada función del software.
Cuando una función esté validada, escribir otra función adicional y testear de nuevo. Se trata de ir incrementando la funcionalidad de forma progresiva, debugándola, hasta llegar a tener toda la funcionalidad implementada.
El hardware fue validado en la fase anterior, en la fase de construcción del prototipo, y en esta fase, comprobamos que el software funciona correctamente con el hardware validado.
Programar y validar el software significa desarrollar y testear individualmente cada función del software.
Cuando una función esté validada, escribir otra función adicional y testear de nuevo. Se trata de ir incrementando la funcionalidad de forma progresiva, debugándola, hasta llegar a tener toda la funcionalidad implementada.
viernes, 5 de abril de 2013
Proceso de diseño de equipos electrónicos (6/8)
2.4. - Fase de construcción y test del prototipo de hardware
Esta fase se describe en sí misma. En esta fase se tiene que constuir y testear el hardware, a partir de la documentación generada en la fase de diseño. Si se ha hecho bien el trabajo en fases previas, no deben haber sorpresas durante esta fase.
Para validar el diseño, una vez construido el prototipo, hay que simular las entradas y supervisar las salidas de forma que cuando se integre el software, estemos completamente seguros de que el hardware es correcto. Hay que evitar que cuando dispongamos del software no sepamos si los errores de funcionamiento son debidos al hardware.
En esta fase hay que utilizar la estrategia de dividir el test en partes, "divide y vencerás". No hay que pretender validar todo el hardware de una sola vez, hay que subdividir el problema de forma que vayamos validando bloques por separado.
Esta fase se describe en sí misma. En esta fase se tiene que constuir y testear el hardware, a partir de la documentación generada en la fase de diseño. Si se ha hecho bien el trabajo en fases previas, no deben haber sorpresas durante esta fase.
Para validar el diseño, una vez construido el prototipo, hay que simular las entradas y supervisar las salidas de forma que cuando se integre el software, estemos completamente seguros de que el hardware es correcto. Hay que evitar que cuando dispongamos del software no sepamos si los errores de funcionamiento son debidos al hardware.
En esta fase hay que utilizar la estrategia de dividir el test en partes, "divide y vencerás". No hay que pretender validar todo el hardware de una sola vez, hay que subdividir el problema de forma que vayamos validando bloques por separado.
jueves, 4 de abril de 2013
Proceso de diseño de equipos electrónicos (5/8)
2.3. - Fase de definición del Test
Cada uno de los bloques identificados en la fase de diseño tienen que ser testeados. En realidad hay dos tipos de tests:
- Test individual. Se comprueba una parte del diseño a bajo nivel.
- Test final, o test de sistema. Se comprueba todo el equipo en funcionamiento.
El objetivo de esta fase es describir los tests, y los resultados esperados, para cumplir con todos los requerimientos identificados en la fase de definición y diseño.
¿Qué pasa cuando no se comprueba que el equipo cumple con todos los requerimentos?, hay ejemplos dolorosos a lo largo de la historia, algunos de los más sonados:
- Apollo 13. El módulo lunar se quedó sin sistema de ventilación mientra orbitaba la luna.
Un extracto de la wikipedia dice:
La comisión de investigación de las causas del accidente determinó en su conclusión:
Si este tipo de errores ocurren en grandes proyecto aeroespaciales, con enormes esfuerzos de estanderización y gigantescos presupuestos, ¿qué no puede ocurrir en pequeñas organizaciones sin procesos de diseño definidos?...
Cada uno de los bloques identificados en la fase de diseño tienen que ser testeados. En realidad hay dos tipos de tests:
- Test individual. Se comprueba una parte del diseño a bajo nivel.
- Test final, o test de sistema. Se comprueba todo el equipo en funcionamiento.
El objetivo de esta fase es describir los tests, y los resultados esperados, para cumplir con todos los requerimientos identificados en la fase de definición y diseño.
¿Qué pasa cuando no se comprueba que el equipo cumple con todos los requerimentos?, hay ejemplos dolorosos a lo largo de la historia, algunos de los más sonados:
- Apollo 13. El módulo lunar se quedó sin sistema de ventilación mientra orbitaba la luna.
Un extracto de la wikipedia dice:
"The heater and protection thermostats were originally designed for the command module's 28-volt DC bus. The specifications for the heater and thermostat were later changed to allow a 65-volt ground supply, in order to pressurize the tanks more rapidly. Beechcraft, the tank subcontractor, did not upgrade the thermostat to handle the higher voltage. The temperature sensor could not read above the highest operational temperature of the heater, which was approximately 100 °F (38 °C). This was not normally a problem because the thermostat was designed to open at 80 °F(27 °C)."- Space Shuttle Challenger: transbordador espacial que explotó al despegar.
La comisión de investigación de las causas del accidente determinó en su conclusión:
"In view of the findings, the Commission concluded that the cause of the Challenger accident was the failure of the pressure seal in the aft field joint of the right Solid Rocket Booster. The failure was due to a faulty design unacceptably sensitive to a number of factors. These factors were the effects of temperature, physical dimensions, the character of materials, the effects of reusability, processing and the reaction of the joint to dynamic loading."
Si este tipo de errores ocurren en grandes proyecto aeroespaciales, con enormes esfuerzos de estanderización y gigantescos presupuestos, ¿qué no puede ocurrir en pequeñas organizaciones sin procesos de diseño definidos?...
martes, 2 de abril de 2013
Proceso de diseño de equipos electrónicos (4/8)
2.2. - Fase de Diseño
En el próximo post hablaré de la fase de definición del test.
En la fase de definición previa, describimos el sistema con grandes bloques funcionales. Solo hicimos algunos prototipos de aquellas partes más complejas o desconocidas (pruebas de concepto, o proofs of concept (PoC)) para comprobar la viabilidad del proyecto.
En esta fase se trata de entrar en el detalle. Cada uno de los bloques de hardware y software que se definieron previamente tienen que ser analizados y descritos.
Esta es la fase más importante del proyecto, se debe dedicar hasta el 50 % del tiempo total del proyecto. Si se hace correctamente, con el suficiente rigor, se conseguirá mantener controlado el proyecto y tendremos éxito en cuanto al plazo, coste, y cumpliendo los requerimientos de alcance del proyecto.
En cuanto al hardware, en esta fase, a partir de los grandes bloques descritos en la fase de definición, iremos bajando de nivel, desglosándolos en sub-bloques hasta llegar al nivel del esquemático. Utilizaremos herramientas de simulación (PSPICE, Webench, ...) cuando creamos que necesitemos validar el funcionamiento de un circuito, y mantendremos una exhaustiva documentación de todos las simulaciones. También mantendremos una documentación de los criterios que hemos seguido en la selección de los componentes. Es importante mantener un registro de los criterios de las decisiones de diseño, esa información nos puede ser muy útil para futuros proyectos.
En cuanto al software, en esta frase se trata de conseguir la definición en diagramas de bloque del flujo del programa. Hay que tomar decisiones sobre la gestión de las interrupciones, determinar las tareas críticas,...
Durante esta fase el desarrollo del software tiene que ir en paralelo con el desarrollo del hardware. Hay empresas en las que se crean dos grupos de trabajo muy diferenciados entre los desarrolladores del hardware y del firmware. Si no se aseguran canales fluidos de comunicación entre los dos equipos, los problemas de malos entendidos, falta de sincronización, ... no tardan en aparecer.
Esta sigue siendo una fase frustrante para el ingeniero inquieto que prefiere programar, o hackear el hardware, antes que documentar. Creo que hay que hacer una llamada a la profesional, o al gusto por hacer las cosas bien hechas, para evitar caer en la tentación de ir por libre. No se trata de hacer "algo" que funcione, se trata de hacer algo que funcione en el tiempo, coste establecidos, y con la calidad requerida, y para conseguir eso, hay que meditar y documentar previamente en las posibles opciones que se disponen. Desgraciadamente, esto es algo que a menudo no se comprende, y que tiene que ver mucho con la productividad de un departamento de diseño.
Como resultado de esta fase, se tiene que disponer de los diagramas de arquitectura y diagramas de flujo del software, y los esquemáticos, y listas de material, del hardware.En esta fase se trata de entrar en el detalle. Cada uno de los bloques de hardware y software que se definieron previamente tienen que ser analizados y descritos.
Esta es la fase más importante del proyecto, se debe dedicar hasta el 50 % del tiempo total del proyecto. Si se hace correctamente, con el suficiente rigor, se conseguirá mantener controlado el proyecto y tendremos éxito en cuanto al plazo, coste, y cumpliendo los requerimientos de alcance del proyecto.
En cuanto al hardware, en esta fase, a partir de los grandes bloques descritos en la fase de definición, iremos bajando de nivel, desglosándolos en sub-bloques hasta llegar al nivel del esquemático. Utilizaremos herramientas de simulación (PSPICE, Webench, ...) cuando creamos que necesitemos validar el funcionamiento de un circuito, y mantendremos una exhaustiva documentación de todos las simulaciones. También mantendremos una documentación de los criterios que hemos seguido en la selección de los componentes. Es importante mantener un registro de los criterios de las decisiones de diseño, esa información nos puede ser muy útil para futuros proyectos.
En cuanto al software, en esta frase se trata de conseguir la definición en diagramas de bloque del flujo del programa. Hay que tomar decisiones sobre la gestión de las interrupciones, determinar las tareas críticas,...
Durante esta fase el desarrollo del software tiene que ir en paralelo con el desarrollo del hardware. Hay empresas en las que se crean dos grupos de trabajo muy diferenciados entre los desarrolladores del hardware y del firmware. Si no se aseguran canales fluidos de comunicación entre los dos equipos, los problemas de malos entendidos, falta de sincronización, ... no tardan en aparecer.
Esta sigue siendo una fase frustrante para el ingeniero inquieto que prefiere programar, o hackear el hardware, antes que documentar. Creo que hay que hacer una llamada a la profesional, o al gusto por hacer las cosas bien hechas, para evitar caer en la tentación de ir por libre. No se trata de hacer "algo" que funcione, se trata de hacer algo que funcione en el tiempo, coste establecidos, y con la calidad requerida, y para conseguir eso, hay que meditar y documentar previamente en las posibles opciones que se disponen. Desgraciadamente, esto es algo que a menudo no se comprende, y que tiene que ver mucho con la productividad de un departamento de diseño.
En el próximo post hablaré de la fase de definición del test.
jueves, 28 de marzo de 2013
Proceso de diseño de equipos electrónicos (3/8)
2 - Proceso de diseño del proyecto
El proceso de diseño del proyecto se desglosa en varias subfases:
2.1. - Fase de definición
Es una fase teórica, se tata de hacer un estudio de viabilidad, no se empieza a diseñar electrónica aún.
Uno de los principales retos con los que debemos enfrentarnos durante el diseño electrónico, es intentar evitar diseñar demasiado pronto. La tentación nos empuja a ponernos a trastear lo antes posible, es divertido, y no hemos venido a la vida para sufrir... Pues bien, una de las principales causas de fracaso en un diseño es precisamente esa tendencia a empezar a tomar decisiones de diseño sin reflexionar antes sobre la mejor opción sobre la viabilidad funcional del diseño, la viabilidad económica del coste del desarrollo y del coste de producto final, ...
Sólo se bajará a algo de detalle si se ha detectado en el diseño alguna parte de la que nos estamos seguros que vaya a funcionar ya sea por su complejidad, o porque se soluciona con unos componentes que no conocemos. En ese caso, llevaremos a cabo simulaciones, prototipos sin demasiado detalle (a estos prototipos se les llama pruebas de concepto (proof of concept (PoC)).
Recomiendo para esta fase tranquilidad, una hoja en blanco, silencio y reflexión. Ya llegará el momento de trastear con electrónica, por ahora se trata sobretodo "solo" en pensar.
El objetivo de esta fase es escribir unas especificaciones técnicas que demuestren varias cosas:
- Hemos entendido las necesidades iniciales
- Hemos determinado cómo vamos a hacer el diseño con una descripción de grandes bloques y hemos demostramos que es una solución correcta.
- Hemos validado que las nuevas tecnologías, o las soluciones más difíciles, son correctas para este diseño a través de prototipos.
- Demostramos la viabilidad de la solución tanto a nivel funcional como a nivel económico.
De nuevo, dependiendo del ámbito en el que te muevas, se puede exigir una documentación muy exhaustiva. Puede resulta frustrante dedicar tanto tiempo a documentar y no bajar a la arena del diseño, pero es un paso necesario. Aún no he conocido a un ingeniero al que le guste documentar, pero insisto, es necesario pasar por aquí si no queremos eternizar nuestro diseño en un estúpido proceso de "prueba y error" que no suele acabar bien para nadie.
En los próximos posts seguiré hablando del proceso diseño.
El proceso de diseño del proyecto se desglosa en varias subfases:
2.1. - Fase de definición
Es una fase teórica, se tata de hacer un estudio de viabilidad, no se empieza a diseñar electrónica aún.
Uno de los principales retos con los que debemos enfrentarnos durante el diseño electrónico, es intentar evitar diseñar demasiado pronto. La tentación nos empuja a ponernos a trastear lo antes posible, es divertido, y no hemos venido a la vida para sufrir... Pues bien, una de las principales causas de fracaso en un diseño es precisamente esa tendencia a empezar a tomar decisiones de diseño sin reflexionar antes sobre la mejor opción sobre la viabilidad funcional del diseño, la viabilidad económica del coste del desarrollo y del coste de producto final, ...
Sólo se bajará a algo de detalle si se ha detectado en el diseño alguna parte de la que nos estamos seguros que vaya a funcionar ya sea por su complejidad, o porque se soluciona con unos componentes que no conocemos. En ese caso, llevaremos a cabo simulaciones, prototipos sin demasiado detalle (a estos prototipos se les llama pruebas de concepto (proof of concept (PoC)).
Recomiendo para esta fase tranquilidad, una hoja en blanco, silencio y reflexión. Ya llegará el momento de trastear con electrónica, por ahora se trata sobretodo "solo" en pensar.
El objetivo de esta fase es escribir unas especificaciones técnicas que demuestren varias cosas:
- Hemos entendido las necesidades iniciales
- Hemos determinado cómo vamos a hacer el diseño con una descripción de grandes bloques y hemos demostramos que es una solución correcta.
- Hemos validado que las nuevas tecnologías, o las soluciones más difíciles, son correctas para este diseño a través de prototipos.
- Demostramos la viabilidad de la solución tanto a nivel funcional como a nivel económico.
De nuevo, dependiendo del ámbito en el que te muevas, se puede exigir una documentación muy exhaustiva. Puede resulta frustrante dedicar tanto tiempo a documentar y no bajar a la arena del diseño, pero es un paso necesario. Aún no he conocido a un ingeniero al que le guste documentar, pero insisto, es necesario pasar por aquí si no queremos eternizar nuestro diseño en un estúpido proceso de "prueba y error" que no suele acabar bien para nadie.
En los próximos posts seguiré hablando del proceso diseño.
lunes, 25 de marzo de 2013
Proceso de diseño de equipos electrónicos (2/8)
1 - Fase de desarrollo del concepto
En esta fase aparece la necesidad que debe ser satisfecha por un nuevo diseño. ¿De dónde sale esta necesidad?, hay infinidad de posibilidades dependiendo de si se trata de un ámbito profesional, o de un proyecto de hacking doméstico. Algunos ejemplos:
- El departamento de marketing detecta que para cubrir una necesidad de mercado se tendría que crear un nuevo producto con una ciertas características.
- Un producto que está en fabricación, requiere ser modificado porque hay problemas de obsolescencia de componentes.
- Se ha detectado que hay un alto ratio de devolución de producto por parte del cliente por problemas de diseño, el equipo deja de funcionar o al instalarlo se daña. Hay que modificar el diseño para corregir este error.
- Hemos visto un video en youtube que nos ha parecido increíble y queremos hacer algo similar con nuestro Arduion o nuestra Raspberry Pi.
- ...
Esta es la fase de detección de la necesidad. Es interesante en todo caso, plantearse antes de hacer nada, por qué hacemos lo que hacemos, dónde queremos ir.
Obviamente, en un ámbito profesional, en esta fase se tiene que hacer un estudio económico que justifique la inversión necesaria para realizar el diseño.
En futuros posts seguiré explicando las distintas fase del proceso de diseño.
miércoles, 28 de julio de 2010
Kilómetro cero y EMC
Allá va el inicio del blog. Deseadme suerte.
Este primer post trata de cómo se tiene que empezar un diseño electrónico e introduce la temática de los próximos posts sobre EMC.
Desde mi experiencia, antes de empezar a hacer un diseño electrónico, en el kilómetro cero, antes de dar un solo paso, nos tenemos que plantear con rigor una serie de preguntas básicas. Se trata de cuestionarse qué y cómo vamos a diseñar. Parece sencillo, ¿verdad?, pues os sorprenderíais las veces que he visto comenzar un nuevo diseño sin dedicar un solo minuto en pensar en ello, sin reflexionar en el sistema en el que el diseño va a ir emplazado, o sobre la mejor manera de implementar sus funciones. Normalmente, se suele empezar eligiendo el microcontrolador, antes, incluso, de saber los detalles de la funcionalidad. La casa por el tejado. Es absurdo, pero ocurre muy a menudo, ¿la causa?, quizás ese deseo irrefrenable de empezar a trastear, pensar que sólo soldando se está haciendo electrónica…
Quizás esté pasado de moda pensar, y que tenga la culpa esa necesidad que tenerlo todo y tenerlo ya, la excesiva inquietud, los resultado inmediatos, beneficios a corto plazo…
En fin, antes de elegir el microcontrolador entres las últimas novedades (o como meter la pata realmente hasta el fondo), hay que pensar en el sistema, o lo que algunos llaman la arquitectura del sistema. Esto significa reflexionar desde la lejanía, sin entrar en detalles, sobre nuestro diseño, preguntarse, por ejemplo, cómo tiene que comunicarse, de qué forma podemos hacer que la comunicación sea más eficiente y segura, qué interfaces tenemos con otros equipos, qué interfaces tenemos con el usuario, la limitación de alimentación (¿podemos consumir 30 amperios con nuestro equipo?, ¿o se trata de un equipo alimentado con pilas AAA del que tenemos que asegurar una autonomía de 24 horas?), … en definitiva hacernos preguntas y más preguntas, un brainstorming con nosotros mismos, o con nuestro equipo de trabajo, para evitar durante la etapa de diseño sorpresas inesperadas.
Os aseguro que fruto de estas preguntas, aquella idea original (y normalmente genial) que teníamos, se irá transformando en una cosa distinta. A veces os saldrá un diseño bajito, otras veces narigudo, otras veces obeso, pero nunca sale el pibón con el que soñábamos al inicio, ese con el que íbamos a demostrar definitivamente que somos unos putos cracks. Si os sale el pibón, hay que sospechar que estamos pasando algo por alto.
Todo un poeta. Tendría que tener cuidado, no vayan a despedirme ya.
En fin, nos tenemos que hacer las cuestiones básicas antes de empezar a pensar en qué componentes vamos a utilizar en nuestro diseño. Suele ser una etapa algo frustrante, ¡prohibido tocar el osciloscopio!, pero es, desde mi punto de vista, la etapa más importante de todas, la más útil, y la que nos permitirá ahorrarnos tiempo a medio plazo.
Así pues, antes de pensar en microcontroladores, reguladores o DCDCs,… tenemos que respondernos, preferiblemente por escrito, a las máximas preguntas posibles, empezando por las más elementales:
- ¿Qué quiero hacer?
- ¿Cómo puedo hacerlo? Es decir, dinero, tiempo, recursos, limitaciones mecánicas, interfaces de usuario...
- ¿Qué requerimientos tengo que considerar durante toda la etapa diseño?
- …
Hay que encarar las dudas con valentía, dispuesto a equivocarse, a recibir críticas.
Sobre uno de esos requerimientos que hay que considerar durante todo el diseño es de lo que os quiero comenzar a hablar en mis primeros posts. Se trata de la compatibilidad electromagnética, o EMC.
A esto se le llama ambición. Un tema espinoso. Pero por algún sitio se tiene que comenzar, ¿no es cierto?, a ver cómo salimos de esta.
Cuando realizamos un diseño electrónico, con cierta aptitud profesional, esperamos en el fondo de nuestro corazón que ocurra lo siguiente:
1º - Que el diseño funcione,
2º - Que el diseño funcione bien,
3º - Que el diseño se pueda vender sin que se desintegre a la primera tormenta de rayos, o que no se convierta en un inhibidor de frecuencias cada vez que se alimente...
Siempre que nuestro propósito no sea diseñar un inhibidor de frecuencias o un pararrayos ;-)
Creo que siempre es bueno tener la ambición de que nuestro diseño sea lo más profesional posible. Entendiendo como profesional, un diseño pensado para ser producido y vendido en grandes cantidades, y durante un largo periodo de tiempo. Que sea, en definitiva, un producto exitoso. Diseñar con ese propósito (aunque no sea en realidad nuestro objetivo inicial) nos obliga a exigirnos más como diseñadores electrónicos, nos ayuda mejorar.
No perdemos gran cosa si diseñamos con cierto rigor profesional, sólo se requiere un poco más de tiempo. Es posible que acabemos finalmente montándonos el prototipo nosotros mismos de manera precaria, pero al menos tendremos la satisfacción de tener un mejor diseño, y aprenderemos las pautas, la dinámica a seguir para hacer un diseño profesional. Quien sabe, quizás en el futuro pudiera sernos de alguna utilidad y pudiéramos sacarle algún provecho.
Eppss, no adelantes acontecimientos, recuerda el cuento de la lechera…
Dentro de las cuestiones que diferencian un diseño profesional de otro que no lo es, está el esfuerzo que se le presta a cumplir con las normativas de compatibilidad electromagnética.
Normalmente, cuando diseñamos una placa por hobby, quizás nos importe bastante poco que el diseño emita radiaciones en el rango de las frecuencias comerciales, o por ejemplo, que genere un ruido en la red de alimentación que afecte levemente al alumbrado de la habitación en la que estamos. Pero desde luego, esto no es admisible en un equipo comercializado.
Recuerdo un equipo con el que trabajé durante un tiempo. Lo heredé de un experimentado ingeniero electrónico que cobró un buen dinero durante varios años a cambio de su diseño. Este equipo tenía muchas funciones útiles, pero tenía una que no lo era en absoluto, hacía desaparecer una cadena de radio, la preferida del compañero que se sentaba a mi lado… En ese caso, sólo afectaba a un rango de frecuencia comercial, pero podría suceder que hubiese afectado a las frecuencias utilizadas por los servicios de emergencia, los bomberos, la policía, o que afectara al funcionamiento de algún equipo medico, ¿un marcapasos?... las consecuencias podrían haber sido trágicas. ¿Cómo es posible que un equipo que se vendía comercialmente hiciera eso?, ¿cómo se llega eso a permitir?
Esto me recuerda que se han hecho estudios sobre el efecto que tienen los sistemas RFID sobre los marcapasos. Otro día escribiré sobre eso.
Se nos hace viejo el bloggero, contando batallitas. ¿Pensando ya en la jubilación?
Todo equipo electrónico tiene que tener una declaración de conformidad CE para poder venderse dentro de la comunidad económica europea. Esto implica que el equipo tiene que cumplir una serie de directivas europeas, dependiendo del tipo de producto, entre las que se encuentra la directiva de compatibilidad electromagnética.
Aviso a Marcopolos despistados que piensen en aventurarse por oriente, para comprar en China productos baratos. Si un producto es importado, es responsabilidad del importador el asegurarse que ese producto cumple con las directivas europeas. En caso de problema, será el importador el que pague las consecuencias, no el fabricante original. Conozco una cadena de grandes almacenes de material deportivo que tuvo que quitar todo los equipos electrónicos de sus estantes por pasar por alto este punto.
En futuros blogs hablaré de normativas, estrategias de diseño, magia negra, diseños monocapas, bicapa y multicapa y qué diferentes aproximaciones hay al reto de la compatibilidad electromagnética en cada caso, cómo se certifica CE un equipo y cómo es posible que un equipo que no cumple con las normativas de seguridad electromagnética llegue a las tiendas.
Aquí va un link para ir abriendo boca (sólo apto para anglófilos):
http://www.compliance-club.com/
Hasta pronto
Este primer post trata de cómo se tiene que empezar un diseño electrónico e introduce la temática de los próximos posts sobre EMC.
Desde mi experiencia, antes de empezar a hacer un diseño electrónico, en el kilómetro cero, antes de dar un solo paso, nos tenemos que plantear con rigor una serie de preguntas básicas. Se trata de cuestionarse qué y cómo vamos a diseñar. Parece sencillo, ¿verdad?, pues os sorprenderíais las veces que he visto comenzar un nuevo diseño sin dedicar un solo minuto en pensar en ello, sin reflexionar en el sistema en el que el diseño va a ir emplazado, o sobre la mejor manera de implementar sus funciones. Normalmente, se suele empezar eligiendo el microcontrolador, antes, incluso, de saber los detalles de la funcionalidad. La casa por el tejado. Es absurdo, pero ocurre muy a menudo, ¿la causa?, quizás ese deseo irrefrenable de empezar a trastear, pensar que sólo soldando se está haciendo electrónica…
Quizás esté pasado de moda pensar, y que tenga la culpa esa necesidad que tenerlo todo y tenerlo ya, la excesiva inquietud, los resultado inmediatos, beneficios a corto plazo…
En fin, antes de elegir el microcontrolador entres las últimas novedades (o como meter la pata realmente hasta el fondo), hay que pensar en el sistema, o lo que algunos llaman la arquitectura del sistema. Esto significa reflexionar desde la lejanía, sin entrar en detalles, sobre nuestro diseño, preguntarse, por ejemplo, cómo tiene que comunicarse, de qué forma podemos hacer que la comunicación sea más eficiente y segura, qué interfaces tenemos con otros equipos, qué interfaces tenemos con el usuario, la limitación de alimentación (¿podemos consumir 30 amperios con nuestro equipo?, ¿o se trata de un equipo alimentado con pilas AAA del que tenemos que asegurar una autonomía de 24 horas?), … en definitiva hacernos preguntas y más preguntas, un brainstorming con nosotros mismos, o con nuestro equipo de trabajo, para evitar durante la etapa de diseño sorpresas inesperadas.
Os aseguro que fruto de estas preguntas, aquella idea original (y normalmente genial) que teníamos, se irá transformando en una cosa distinta. A veces os saldrá un diseño bajito, otras veces narigudo, otras veces obeso, pero nunca sale el pibón con el que soñábamos al inicio, ese con el que íbamos a demostrar definitivamente que somos unos putos cracks. Si os sale el pibón, hay que sospechar que estamos pasando algo por alto.
Todo un poeta. Tendría que tener cuidado, no vayan a despedirme ya.
En fin, nos tenemos que hacer las cuestiones básicas antes de empezar a pensar en qué componentes vamos a utilizar en nuestro diseño. Suele ser una etapa algo frustrante, ¡prohibido tocar el osciloscopio!, pero es, desde mi punto de vista, la etapa más importante de todas, la más útil, y la que nos permitirá ahorrarnos tiempo a medio plazo.
Así pues, antes de pensar en microcontroladores, reguladores o DCDCs,… tenemos que respondernos, preferiblemente por escrito, a las máximas preguntas posibles, empezando por las más elementales:
- ¿Qué quiero hacer?
- ¿Cómo puedo hacerlo? Es decir, dinero, tiempo, recursos, limitaciones mecánicas, interfaces de usuario...
- ¿Qué requerimientos tengo que considerar durante toda la etapa diseño?
- …
Hay que encarar las dudas con valentía, dispuesto a equivocarse, a recibir críticas.
Sobre uno de esos requerimientos que hay que considerar durante todo el diseño es de lo que os quiero comenzar a hablar en mis primeros posts. Se trata de la compatibilidad electromagnética, o EMC.
A esto se le llama ambición. Un tema espinoso. Pero por algún sitio se tiene que comenzar, ¿no es cierto?, a ver cómo salimos de esta.
Cuando realizamos un diseño electrónico, con cierta aptitud profesional, esperamos en el fondo de nuestro corazón que ocurra lo siguiente:
1º - Que el diseño funcione,
2º - Que el diseño funcione bien,
3º - Que el diseño se pueda vender sin que se desintegre a la primera tormenta de rayos, o que no se convierta en un inhibidor de frecuencias cada vez que se alimente...
Siempre que nuestro propósito no sea diseñar un inhibidor de frecuencias o un pararrayos ;-)
Creo que siempre es bueno tener la ambición de que nuestro diseño sea lo más profesional posible. Entendiendo como profesional, un diseño pensado para ser producido y vendido en grandes cantidades, y durante un largo periodo de tiempo. Que sea, en definitiva, un producto exitoso. Diseñar con ese propósito (aunque no sea en realidad nuestro objetivo inicial) nos obliga a exigirnos más como diseñadores electrónicos, nos ayuda mejorar.
No perdemos gran cosa si diseñamos con cierto rigor profesional, sólo se requiere un poco más de tiempo. Es posible que acabemos finalmente montándonos el prototipo nosotros mismos de manera precaria, pero al menos tendremos la satisfacción de tener un mejor diseño, y aprenderemos las pautas, la dinámica a seguir para hacer un diseño profesional. Quien sabe, quizás en el futuro pudiera sernos de alguna utilidad y pudiéramos sacarle algún provecho.
Eppss, no adelantes acontecimientos, recuerda el cuento de la lechera…
Dentro de las cuestiones que diferencian un diseño profesional de otro que no lo es, está el esfuerzo que se le presta a cumplir con las normativas de compatibilidad electromagnética.
Normalmente, cuando diseñamos una placa por hobby, quizás nos importe bastante poco que el diseño emita radiaciones en el rango de las frecuencias comerciales, o por ejemplo, que genere un ruido en la red de alimentación que afecte levemente al alumbrado de la habitación en la que estamos. Pero desde luego, esto no es admisible en un equipo comercializado.
Recuerdo un equipo con el que trabajé durante un tiempo. Lo heredé de un experimentado ingeniero electrónico que cobró un buen dinero durante varios años a cambio de su diseño. Este equipo tenía muchas funciones útiles, pero tenía una que no lo era en absoluto, hacía desaparecer una cadena de radio, la preferida del compañero que se sentaba a mi lado… En ese caso, sólo afectaba a un rango de frecuencia comercial, pero podría suceder que hubiese afectado a las frecuencias utilizadas por los servicios de emergencia, los bomberos, la policía, o que afectara al funcionamiento de algún equipo medico, ¿un marcapasos?... las consecuencias podrían haber sido trágicas. ¿Cómo es posible que un equipo que se vendía comercialmente hiciera eso?, ¿cómo se llega eso a permitir?
Esto me recuerda que se han hecho estudios sobre el efecto que tienen los sistemas RFID sobre los marcapasos. Otro día escribiré sobre eso.
Se nos hace viejo el bloggero, contando batallitas. ¿Pensando ya en la jubilación?
Todo equipo electrónico tiene que tener una declaración de conformidad CE para poder venderse dentro de la comunidad económica europea. Esto implica que el equipo tiene que cumplir una serie de directivas europeas, dependiendo del tipo de producto, entre las que se encuentra la directiva de compatibilidad electromagnética.
Aviso a Marcopolos despistados que piensen en aventurarse por oriente, para comprar en China productos baratos. Si un producto es importado, es responsabilidad del importador el asegurarse que ese producto cumple con las directivas europeas. En caso de problema, será el importador el que pague las consecuencias, no el fabricante original. Conozco una cadena de grandes almacenes de material deportivo que tuvo que quitar todo los equipos electrónicos de sus estantes por pasar por alto este punto.
En futuros blogs hablaré de normativas, estrategias de diseño, magia negra, diseños monocapas, bicapa y multicapa y qué diferentes aproximaciones hay al reto de la compatibilidad electromagnética en cada caso, cómo se certifica CE un equipo y cómo es posible que un equipo que no cumple con las normativas de seguridad electromagnética llegue a las tiendas.
Aquí va un link para ir abriendo boca (sólo apto para anglófilos):
http://www.compliance-club.com/
Hasta pronto
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