Designs de sistemas eletrônicos

Tipos de projetos de sistemas eletrônicos

Um **projeto de sistema eletrônico** é um plano detalhado ou modelo para a criação de sistemas ou dispositivos eletrônicos, geralmente incluindo esquemas, especificações de componentes, arquitetura do sistema, protótipos, planos de teste e documentação para orientar o processo de desenvolvimento e garantir que o sistema atenda às funcionalidades e padrões exigidos.

Os tipos de sistemas podem incluir sistemas eletrônicos para produtos de consumo, comunicações, automotivos, automação industrial e dispositivos médicos.

• Projeto de Sistema Analógico:

  Esses engenheiros projetistas trabalham em sistemas onde a informação é representada em uma forma contínua, projetando circuitos e sistemas para manipular sinais contínuos. Os sistemas podem incluir sistemas eletrônicos para sensores, amplificadores, osciladores e filtros.

• Projeto de Sistema Digital:

  Este tipo de projetista se concentra em sistemas onde a informação é processada como valores discretos (0s e 1s) e pode envolver o projeto de microcontroladores, processadores de sinal digital, FPGAs ou microcontroladores para aplicações como processamento de sinal, armazenamento de dados, computação e sistemas de controle.

• Projeto de Sistema Misto:

  Esses profissionais trabalham em sistemas que envolvem sinais digitais e analógicos, criando circuitos integrados que podem lidar com ambientes de sinais mistos. Aplicações incluem conversores de dados (ADC/DAC), geração e distribuição de clock, loops de travamento de fase (PLLS) e interfaces de comunicação com transceptores e soluções de sistema em chip (SoC).

• Projetistas de RF/microondas

  Esses projetistas trabalham em sistemas que operam na faixa de radiofrequência ou microondas, projetando circuitos e sistemas para comunicação sem fio, radar, satélite e outras aplicações eletromagnéticas. Antenas, amplificadores, misturadores, osciladores e sistemas para determinação de direção são exemplos de itens que podem ser projetados por tal equipe de profissionais.

• Projeto de Sistemas Eletromagnéticos:

  Essas são equipes de engenheiros que projetam sistemas que produzem ou exploram campos eletromagnéticos, criando dispositivos como motores, geradores, transformadores, indutores, relés, solenóides e outros componentes eletromagnéticos para aplicações em geração de energia, veículos elétricos e maquinário industrial.

• Projeto de Sistemas Embarcados:

  Esses engenheiros de projeto de sistemas eletrônicos projetam sistemas que combinam hardware e software para realizar funções específicas dentro de um sistema ou produto maior. Exemplos incluem o projeto de soluções embarcadas personalizadas para dispositivos IoT, sistemas de controle automotivo, equipamentos médicos e eletrônicos de consumo.

• Projeto de Sistemas de Eletrônica de Potência:

  Esses tipos de engenheiros projetam circuitos e sistemas para converter e controlar energia elétrica, como fontes de alimentação, controladores de motor, carregadores de bateria, conversores, inversores e outras soluções de gerenciamento de energia para aplicações em energia renovável, veículos elétricos, automação industrial e eletrônicos de consumo.

Funções e Recursos

• Função:

  O projeto de sistema eletrônico funciona de muitas maneiras, mas são principalmente para criar o projeto de um sistema eletrônico, desenvolver protótipos e verificar o projeto. Tudo isso acontece usando ferramentas de projeto auxiliadas por computador.

• Recursos:

  Captura de Esquemas e Entrada de Projeto: O software de projeto de sistema eletrônico permite que os usuários projetem e documentem esquemas de circuito. Permite a criação de circuitos eletrônicos e fornece uma representação visual de todos os componentes e suas conexões. A entrada de projeto geralmente fornece bibliotecas de componentes eletrônicos padrão, e os usuários também podem importar um componente para o projeto de circuito.

  Ferramentas de Simulação e Análise: Muitas ferramentas de projeto oferecem aos usuários a chance de simular o circuito projetado e analisar seu desempenho antes que ele possa ser construído fisicamente. A simulação ajudará na validação da funcionalidade do circuito, otimização dos parâmetros de projeto e previsão do comportamento sob várias condições.

  Projeto e Layout de PCB: Esta é outra ferramenta importante no projeto de sistemas eletrônicos. Permite que os usuários projetem placas de circuito impresso nas quais os componentes eletrônicos serão montados e conectados fisicamente. Os usuários podem organizar o posicionamento dos componentes.

  Prototipagem e Teste: Com base no projeto de PCB finalizado, protótipos podem ser construídos para teste. Alguns projetos podem ser feitos em PCBs rapidamente usando técnicas como fabricação e montagem de PCB. Isso ajudará os usuários a testar seus circuitos e garantir que eles funcionem como planejado.

  Ferramentas de Colaboração de Projeto: Essas ferramentas permitem que as equipes de projeto trabalhem juntas em projetos de sistemas eletrônicos. Elas permitem que os membros da equipe compartilhem arquivos de projeto, forneçam feedback e trabalhem em conjunto em um projeto em tempo real.

  Gerenciamento do Ciclo de Vida do Produto (PLM): As ferramentas PLM ajudam as empresas a gerenciar projetos de produtos eletrônicos e mantê-los organizados ao longo de seu ciclo de vida. Essas ferramentas ajudam a controlar a versão da documentação de projeto e também a rastrear itens relacionados, como BOMs (Lista de Materiais).

Cenários de Projetos de Sistemas Eletrônicos

As aplicações de projetos de sistemas eletrônicos são vastas e abrangem inúmeras indústrias e setores. Estes são alguns casos de uso típicos:

• Indústria automotiva: Os projetos de sistemas eletrônicos são amplamente utilizados em veículos modernos para sistemas avançados de assistência ao motorista (ADAS), sistemas de infoentretenimento, telemática, sistemas de controle de veículo e muito mais. Eles contribuem para a segurança do veículo, conforto, conectividade e operação eficiente.
• Eletrônicos de consumo: Os projetos eletrônicos são a espinha dorsal dos eletrônicos de consumo como smartphones, tablets, TVs, consoles de jogos e dispositivos para casas inteligentes. Eles permitem funções de comunicação, computação e controle que fornecem entretenimento, conectividade e automação para os usuários.
• Automação industrial: Em ambientes industriais, a eletrônica projetada é usada para controle de processo, robótica, controle de motor, integração de sensores e aquisição de dados.
• Saúde: No setor de saúde, os sistemas são usados para projetar sistemas de imagem médica, equipamentos de diagnóstico, dispositivos de monitoramento de pacientes e ferramentas de telemedicina.
• Sistemas audiovisuais: Diagramas de sistemas eletrônicos se aplicam ao projeto de sistemas audiovisuais para produção de eventos, home theaters, ambientes de mídia profissionais e sistemas de videoconferência. Eles envolvem processamento de sinal, transmissão e capacidades de gravação/reprodução.
• Sistemas de comunicação: Os projetos de sistemas eletrônicos são cruciais para a construção de sistemas de comunicação como redes celulares, radiodifusão de rádio e TV, comunicação por satélite, VoIP e conectividade à internet. Eles abrangem componentes de transmissão, recepção e processamento de sinal.

Como escolher projetos de sistemas eletrônicos

• Conhecer o Público-Alvo e as Tendências de Mercado:

  Conhecer os usuários-alvo ajuda a criar projetos práticos que os usuários gostarão. Observe as estatísticas de mercado para ver o que os compradores desejam e as novas tendências tecnológicas. Compare ideias de design com designs existentes para identificar áreas de melhoria. Realizar pesquisas com usuários e conhecer o mercado orienta as melhores escolhas de design.

• Projetar Produtos com Software de Projeto de Sistema Eletrônico:

  Softwares de projeto eletrônico como Altium, OrCAD e Eagle são usados para fazer diagramas de circuito, placas de circuito impresso (PCBs) e simulações. Essas ferramentas são valiosas porque permitem que os projetistas testem circuitos para garantir que tudo funcione antes de construir protótipos físicos. Elas também simplificam o processo de layout de PCB, organizando automaticamente os componentes com base no esquema. Usar Altium e outros softwares pode acelerar o processo de desenvolvimento e ajudar a criar projetos mais precisos e confiáveis.

• Garantir que os Projetos de Sistema Eletrônico Sigam as Normas de Segurança:

  As regulamentações são regras que protegem os usuários. Cada mercado tem seu próprio conjunto de diretrizes, portanto, certifique-se de verificar o que se aplica na região onde o produto será vendido. Comece com certificações como CE, FCC, UL e RoHS. Elas cobrem muitos padrões de segurança elétrica e ambiental. Pesquisar as necessidades de conformidade de indústrias específicas é essencial para produtos usados em saúde, automotivos ou comunicação. Esses campos têm regulamentos adicionais de segurança e desempenho.

• Componentes Adequados Selecionados:

  Mais do que resistores, capacitores e transistores entram na criação de sistemas eletrônicos. A lista completa de peças inclui microcontroladores para programação, sensores para coletar dados, circuitos integrados que processam informações, módulos RF para links sem fio e peças de áudio/vídeo para manipulação de sinal. Conectores e interruptores também permitem que os usuários conectem outros dispositivos e controlem o sistema. Cada peça desempenha um papel vital, portanto, escolher marcas de qualidade com desempenho confiável é fundamental para que todo o conjunto funcione corretamente.

• Testar e Refinar Protótipos:

  Um protótipo bem projetado é construído após um design planejado e configuração de peças. Este protótipo é submetido a testes extensivos para validar que cada um de seus recursos funciona como pretendido. Os testes são essenciais para garantir que qualquer protótipo, que serve como um modelo pré-produto, atenda aos objetivos previamente definidos em relação à função e à eficácia. Os testes devem se concentrar em várias áreas, incluindo a funcionalidade para ver se todos os aspectos operam corretamente, a durabilidade por meio de testes de estresse e uso prolongado e testes de usuários diversos para garantir que o protótipo atenda adequadamente às necessidades do público-alvo. Os testes de protótipo também visam identificar e corrigir quaisquer problemas descobertos durante o processo. Conduzir rodadas completas de diagnósticos de solução de problemas ajuda a refinar o protótipo para que seu design final se alinhe melhor com seus objetivos originalmente estipulados.

Perguntas e Respostas

P1. Qual é a diferença entre um sistema eletrônico e um sistema de computador?

A1. Embora os sistemas eletrônicos e os sistemas de computador funcionem em princípios semelhantes de processamento de dados eletrônicos, eles são fundamentalmente diferentes. Um sistema eletrônico consiste em componentes eletrônicos interconectados, como capacitores, resistores, diodos e transistores, que trabalham juntos para controlar o fluxo de eletricidade e manipulá-lo de alguma forma. Em contraste, um sistema de computador compreende recursos de hardware como a unidade central de processamento (CPU), memória, dispositivos de armazenamento, dispositivos de entrada/saída integrados a programas de software que o habilitam a realizar tarefas de computação. Portanto, todo computador é um sistema eletrônico, mas nem todo sistema eletrônico é um computador.

P2. Quais são os três principais componentes de um projeto de sistema eletrônico?

A2. Os três principais componentes de qualquer **projeto de sistema eletrônico** são entrada, integração e saída. Um dispositivo de entrada, como um sensor ou interruptor, é o primeiro componente do projeto. Ele coleta dados do ambiente e os converte em um sinal elétrico, que é então enviado para a próxima etapa. A segunda parte de um sistema eletrônico é chamada de integração, onde todas as partes integradas trabalham juntas para processar, converter, amplificar ou controlar sinais. Finalmente, a etapa de saída retransmite o que foi processado ou aceito por meio de transdutores de saída, como indicadores ou alarmes.

P3. Quais são os benefícios da eletrônica?

A3. A eletrônica simplificou tarefas e aumentou sua eficiência, economizando energia e tempo. Seu pequeno tamanho os torna fáceis de transportar, enquanto o funcionamento automático elimina a necessidade de intervenção humana. Além disso, os dispositivos eletrônicos são fáceis de instalar, usar e manter. Quando a construção do projeto de sistemas é de alta qualidade, garante durabilidade e bom desempenho.