전자 배지를 제조하고 판매하는 방법 - 1부: 보드 디자인 및 프로토타이핑

나는 주로 나 자신을 위해, 또는 적어도 판매할 전자 제품을 만들려고 노력하는 누군가를 위해 이 게시물 시리즈를 썼습니다. 그게 당신이라면, 이것이 당신의 여행에 도움이 되기를 바랍니다! 최종 제품을 보고 싶다면 https://hortus.dev/products/social-battery 에서 찾을 수 있습니다.

글이 너무 길어서 좀 더 이해하기 쉽도록 여러 부분으로 나누었습니다. 이것들은:

1. 보드 설계 및 프로토타이핑 (이 문서)
2. 프로토타입 온라인 판매
3. 프로토타입에서 생산으로 전환

소개

저는 JLC PCB의 조립 서비스를 실험하고 싶었습니다. 구성 요소를 수동으로 배치하고 납땜하기 전에 베어 PCB를 설계하고 제조했지만 수량과 수량으로 인해 손으로 납땜하는 것이 비현실적인 향후 프로젝트를 염두에 두고 있습니다. 구성 요소의 크기.

관련된 내용을 생각하면 이 서비스가 얼마나 저렴한지 놀랍습니다. 하지만 여전히 비용이 많이 들기 때문에 돈을 넘겨주고 서비스를 망칠 수 있는 실수를 했는지 알아보기 위해 기다리는 것이 다소 부담스러울 수 있습니다. 최종 결과.

나는 PCB 조립뿐 아니라 전자상거래 분야도 테스트할 수 있는 간단한 것부터 시작해야겠다고 생각했습니다. 내 계획은 하루 안에 현실적으로 디자인하고 제조용으로 제출한 다음 Etsy와 같은 시장에서 합리적으로 쉽게 판매할 수 있는 작은 품목을 생각해내는 것이었습니다.

나는 디자인과 제조 측면이 어려운 부분이고 Etsy에 제품을 등록하는 것이 쉬울 것이라고 예상했지만, 계속 읽으면 알게 되듯이 그 반대였습니다!

제품

나는 Etsy를 빠르게 스캔하여 내가 만들 수 있는 것 중 사람들이 성공적으로 팔고 있는 물건의 종류를 살펴보았습니다. 나는 전자 핀 배지를 만드는 사람들의 몇 가지 예를 발견했습니다. 완벽한 프로젝트였습니다! 이는 대부분 참신한 모양의 보드에 무작위 또는 사전 설정된 깜박임 패턴이 있는 LED로 구성되었습니다.

이것들은 나에게 괜찮아 보였지만, 나는 적은 수의 초기 단위로 합리적인 마진을 만들 수 있을 만큼 충분한 돈에 팔 수 있는 좀 더 상호 작용적이고 의미 있는 것을 시도하고 싶었습니다.

Etsy에서 판매되는 일반 핀 배지를 보다가 슬라이딩 표시가 있는 에나멜 '소셜 배터리' 핀이 잔뜩 보였습니다. a) 개인적으로 공감할 수 있는 것(사람들은 내 소셜 배터리에 대해 끝없는 농담을 합니다...), b) 전자 버전으로서 정말 재미있을 것, 그리고 c) 디자인하기 쉬울 것입니다. 몇 개의 LED, 스위치, 마이크로 컨트롤러로 이 모든 것을 하나로 묶을 수 있습니다!

보드 설계 및 프로토타이핑

내 기술에 자신감이 있어서 Kicad로 빠른 회로도를 만들었습니다. 나는 ATtiny13A를 사용하기로 결정했습니다. 주로 이전 프로젝트에서 몇 개를 가지고 있었고 비슷한 칩에 대한 상당한 경험이 있었기 때문입니다.

익숙하지 않다면 ATtiny13A는 6개의 IO 핀이 있는 소형 8비트 마이크로프로세서이며 AVR MCU 제품군의 일부입니다. 기능이 훨씬 더 제한적이라는 점을 제외하면 역사적으로 대부분의 Arduino의 핵심이었던 ATmega 칩과 유사합니다.

장점은 ATtiny 칩 제품군이 더 작고 저렴하다는 것입니다. 따라서 메모리나 주변 장치가 많이 필요하지 않다면 아주 좋습니다! (지금은 사용할 수 있는 ARM 칩이 끝없이 다양하기 때문에 약간 오래되었을 수도 있지만).

KiCad에서 회로용 PCB를 배치한 다음 거버 및 드릴 파일(PCB 제조에 사용됨)과 BOM 및 배치 파일(PCB에 구성 요소를 조립하는 데 사용됨)을 뱉어내도록 했습니다. . JLC PCB에 제출하여 올바르게 처리할 수 있는지 확인했습니다.

BoM 및 배치 파일을 올바른 형식으로 가져오려면 기본값에서 약간의 조정이 필요했습니다(내가 이 작업을 어렵게 수행한 것으로 밝혀졌으며 한 번의 클릭으로 모든 것을 완벽하게 수행하는 훨씬 쉬운 KiCad용 플러그인이 있습니다).

JLC PCB는 조립 주문을 위해 재고로 보관하는 꽤 큰 구성 요소 라이브러리를 유지 관리합니다. 그런데 제 경우에는 ATtiny13a가 없어서 주문을 해야 했습니다. 글로벌 소싱 서비스를 이용하면 꽤 간단했습니다. 나는 필요한 수량에 대해 가장 좋은 가격으로 공급업체를 찾은 다음 JLC PCB가 나를 대신하여 창고로 주문하도록 할 수 있었습니다.

기다리는 동안 디자인을 브레드보드에 추가하고 코드 작업을 시작하는 것이 좋겠다고 생각했습니다. 문제를 즉시 발견했기 때문에 그렇게 해서 기뻤습니다! 내 설계에서는 LED를 직접 구동하기 위해 ATtiny13a에서 사용할 수 있는 IO 핀 중 5개를 사용했습니다(6번째 핀은 버튼을 모니터링하는 데 사용됨).

지난번에 이 실수를 저질렀을 때(예, 이전에 일어났던 일입니다) 깨닫지 못했거나 기억하지 못한 것은 해당 IO 중 하나가 재설정 핀이기도 하다는 것입니다. 사용할 수는 있지만 전류를 많이 공급하지 못하고, LED를 통해 접지에 묶어서 칩을 영구 리셋 상태로 유지하고 있었습니다.

이 문제를 해결하는 한 가지 방법은 핀의 재설정 기능을 영구적으로 비활성화하여 핀을 일반 IO로 변환하는 칩의 퓨즈를 태우는 것입니다. 하지만 이것의 문제는 칩을 한 번만 프로그래밍할 수 있다는 것입니다(고전압 프로그래머를 소유하고 있지 않은 한, 저는 그렇지 않습니다). 그리고 어려운 방법으로 배우는 경향을 고려할 때 그것은 잠재적으로 꽤 낭비적인 것처럼 보였습니다!

다른 옵션은 재설정 핀을 그대로 둘 수 있도록 더 적은 수의 핀으로 더 많은 작업을 수행하는 방법을 찾는 것입니다. 이는 사용 가능한 핀 수보다 더 많은 LED의 주소를 지정할 수 있는 charlieplexing 이라는 기술을 사용하여 달성할 수 있습니다.

그런 다음 이러한 LED를 스캔하여 빠른 속도로 개별적으로 켜고 끄면 지속성을 통해 여러 개가 동시에 켜져 있는 것처럼 보이게 할 수 있습니다.

제 경우에는 3핀의 녹색 LED 4개와 전용 핀의 빨간색 LED를 구동하고 있습니다. 세 개의 핀에서 모든 LED를 구동할 수 있기 때문에 이는 charlieplexing의 가장 효율적인 예는 아니지만, 전용 핀에 빨간색을 유지하면 프로그래밍 시 코드가 더 간단해집니다.

저는 회로도와 PCB 설계를 수정한 다음 필요한 파일을 다시 내보낸 다음 JLC PCB로 보내 초기 5개 프로토타입 세트를 제조 및 조립했습니다.

일주일이 조금 지나서 프로토타입을 받았는데, 정말 만족스러웠습니다! 제가 변경해야 할 몇 가지 사항이 있었습니다.

1. 나는 보드를 어떻게 프로그래밍할 것인지를 실제로 계획하지 않았습니다. 나는 방금 AVR 프로그래밍 핀을 부수고 최선을 다하기를 바랐습니다. 아주 작은 땜납으로 프로그래밍 와이어를 고정할 수 있었기 때문에 프로토타입 5개에는 괜찮았지만 규모가 커지면 매우 빨리 지루해집니다.

   
   

2. 뒷면의 패스너용 스파이크는 접지 패드에 납땜되었습니다. 스파이크의 열 질량과 보드의 접지면으로 인해 좋은 결합을 어렵게 만드는 점만 제외하면 괜찮았을 것입니다. 또한 배터리 홀더의 양극 금속 케이지에 매우 가깝게 튀어나와 있는데, 이는 사람들이 전도성 표면에 배지를 배치/부착하는 경우 우발적인 단락이 발생할 가능성이 높다는 것을 의미합니다.

   
   

3. 배터리의 음극 접점이 눈에 띄지 않았기 때문에 연결을 좋게 만들기 위해 납땜을 조금 추가해야 했습니다. 다시 말하지만, 적은 수의 프로토타입으로 인해 세상이 끝나는 것은 아니지만 로드를 위해 이 작업을 수행해야 한다면 고통스럽습니다.

   
   

이것들은 모두 구현하기 쉬운 간단한 수정 사항이었습니다. 빠르고 반복 가능한 프로그래밍을 위해 포고 핀 지그와 함께 사용할 수 있는 적절한 프로그래밍 헤더를 추가했습니다.

더 쉽게 가열되고 단락을 일으키지 않는 작은 연결되지 않은 구리 섬이 되도록 접지면에서 스파이크를 분리했습니다.

그리고 견고한 연결을 위해 더 많은 표면적을 갖도록 배터리의 음극 접점을 확장했습니다.

코드는 매우 간단합니다. 버튼을 누를 때마다 감소하는 정수로 표시되는 배지의 모드를 추적합니다. 그런 다음 모드에 따라 각 LED를 반복하고 깜박입니다. 모드 0에 도달하면 다시 원래 번호로 재설정한 다음 ATtiny를 절전 모드로 전환합니다.

버튼을 다시 누르면 칩을 깨우고 전체 프로세스를 다시 시작하는 인터럽트가 트리거됩니다.

전반적으로 저는 그 결과에 정말 만족했습니다. 이는 이제 그 제품을 판매할 수 있는지 알아볼 시간이라는 의미였습니다!

이 시리즈의 다음 게시물 에서 이 작업을 수행한 내 경험을 읽을 수 있습니다.