Erinomainenkaan elektroniikkalaite ei sovellu loppukäyttäjän kopeloitavaksi ilman tarkoitusta varten suunniteltua kotelointia. Täydellisen käyttäjäkokemuksen tavoittelu on tärkeää, mutta sen saavuttaminen vaatii onnistuneen ohjelmistokehityksen lisäksi paljon myös sekä elektroniikka- ettämekaniikkasuunnittelulta.

Onnistuneen ja käyttäjäystävällisen lopputuotteen kannalta suunnitteluyhteistyö mekaniikka- ja ektroniikkasuunnittelijoiden välillä on tärkeää aloittaa jo mahdollisimman aikaisessa vaiheessa. Käytännössä samanaikaisen suunnittelutyön tekeminen on aloitettava viimeistään piirilevysuunnittelutyön alkaessa. Mikäli näin ei tehdä, mutta halutaan kuitenkin panostaa lopputuotteen käytettävyyteen ja näyttävyyteen, on todennäköistä, että osa piirisuunnittelusta on tehtävä uudelleen mekaniikan asettamilla ehdoilla. Ylimääräistä työtä ja korjailua on aina syytä välttää, joten toimivaan yhteistyökuvioon mekaniikka- ja elektroniikkasuunnittelijan välillä kannattaa panostaa.

 

Yhteistyö ja sen vaiheet

Elektroniikkasuunnittelija ei pysty ennakoimaan kaikkia mekaniikan asettamia rajoituksia, joten jatkuva suunnitelmien vaihto kumpaankin suuntaan on tärkeää. Käytännössä tämä hoituu yleensä suunnittelijoiden käyttämien ohjelmistojen tarjoamien 3D-mallien avulla. Projektin elektroniikkasuunnittelun alkumetreillä mekaniikkasuunnittelija määrää piirilevyn koon ja muodon. Kokoa rajoittavat mekaniikan muodon lisäksi suurimmat ja määräävimmät komponentit, joita ovat yleensä liittimet, korttipaikat, kytkimet ja esimerkiksi akku. Pääkomponenttien sijoitteluun ensimämisen ehdotuksen tekee yleensä mekaniikkasuunnittelija.

Mikäli kaikki tarvittavat elektroniikkakomponentit on mahdollista saada sovitettua piirilevylle, voi piirilevysuunnittelutyö alkaa toden teolla. Kun pääkomponentit on sijoitettu piirilevysuunnitelmaan, on syytä tehdä mekaniikkasuunnittelijan kanssa tarkistuskierros. Kun mekaniikkasuunnittelija näyttää vihreää valoa, ollaan jo aika pitkällä – tiedetään nimittäin, että piirilevy tulee mahtumaan mekaniikan sisälle.

Kuten toisinkaan päin, myöskään mekaniikkasuunnittelija ei voi olla tietoinen kaikista piirilevysuunnittelun asettamista rajoitteista. Muun muassa suuritaajuuspiirilevyvedot ja virransyöttö ovat yleensä kriittisiä osa-alueita, jotka kannattaa tehdä huolella. Elektroniikkasuunnittelijan onkin pystyttävä ohjaamaan mekaniikan suunnittelua oikeaan suuntaan, mikäli jokin sähköinen rajoite estää alkuperäisen suunnitelman toteutuksen.

Ongelmat ja haasteet

Mikäli yhteistyö ammattitaitoisten suunnittelijoiden välillä toimii hyvin, vältytään yleensä suuremmilta ongelmilta. Haasteita mekaniikka- ja elektroniikkasuunnitteluun asettavat muun muassa vaikeat käyttöolosuhteet kuten laajat käyttölämpötila-alueet. Elektroniikkasuunnittelijan on tunnettava eri komponentit ja niiden ominaisuudet – ei esimerkiksi voida valita jopa -40 celsiusasteessa käytettävään laitteeseen vain 10 pakkasasteeseen asti toimivaa litiumpolymeeriakkua. Mekaniikkaan ei puolestaan voida valita materiaalia, joka ei toimi oikein enää käyttölämpötila-alueen ääripäissä.

Mobiililaitteet sisältävät usein radio-ominaisuuksia, jolloin on oleellista selvittää antennien toimivimmat sijoituspaikat. Apuna antennisuunnittelussa kannattaa käyttää radioasiantuntijaa, mikäli mahdollista.

Voittajien resepti

Allekirjoittaneen työpaikalla tuotteen suunnitteluprosessi on nopea ja tehokas eikä aika kulu ylimääräiseen byrokratiaan. Projektin elektroniikkasuunnittelutyön hoitaa yleensä sama henkilö alusta loppuun saakka, jolloin saavutetaan useita etuja suurempaan koneistoon verrattuna. Myös mekaniikkasuunnittelutyö helpottuu, kun voidaan kommunikoida suoraan vastaavan elektroniikan suunnittelijan kanssa.

Jutun kirjoittaja Lauri Jämsä toimii elektroniikka- ja ohjelmistosuunnittelijana oululaisessa sulautettuihin järjestelmiin erikoistuneessa yrityksessä, Offcode Oy:ssä.