Кейс: как мы корпус контроллера делали

Я уже долгое время вынашиваю идею разработать свой собственный контроллер для вентиляционных установок. За все время работы в области автоматизации и диспетчеризации инженерных систем накопился приличный опыт и понимание как это все должно работать и выглядеть. На рынке было уже достаточно много решений с разным подходом и в разном ценовом сегменте, но с уходом западных брендов их стало существенно меньше и это одна из причин, которая подтолкнула делать первые шаги в разработке контроллера.

В конце 22 года я начал работать в этом направлении. План был простой: сперва сделаем только дизайн и рендер будущего устройства. Если результат понравится и получится воплотить все идеи в рендере, то можно будет делать следующие шаги, а если результат будет не очень, то и продолжать не стоит.

Я составил краткое техзадание и сделал «наброски» в Фигме, как я вижу устройство, после чего обсудил все это с дизайнером, который специализируется на промышленных устройствах и с которым я уже был знаком. Техзадание описывало главные моменты контроллера: управление только одной нажимной крутилкой (энкодер с кнопкой), функциональная подсветка под крутилкой, дисплей 2 — 2.4 дюйма, можно монохромный, формфактор под модульный щиток, быстрозажимные и быстросъемные клеммы, темный цвет.

Тут нужно немного отступить и рассказать вообще, что это, для чего и почему именно так. Любая вентиляционная установка (а в будущем не только вентиляция, а насосные станции, кондиционеры, освещение и тд.) не может работать без автоматики, должен быть контроллер, которые будет ее включать, регулировать и следить, чтобы все работало как надо. Все контроллеры можно поделить на два класса: свободнопрограммируемые и парамметрируемые. Первые это ПЛК, которые можно использовать вообще, где и как угодно, для этого нужен программист с ноутбуком, он напишет для него программу или возьмет что-то готовое и будет какое-то время все это настраивать и запускать. Вторые не такие гибкие, сделаны под стандартные ситуации и не требуют программиста. Я выбрал второй вариант и буду стараться делать комфортный пользовательский опыт. Функциональная подсветка под крутилкой будет иметь разные цвета и, вероятно, будет сегментирована для индикации разных ситуаций. Управление одной крутилкой из моего опыта самый удобный вариант, удобнее, чем кнопки и, тем более сенсорные кнопки (привет Carel). Экран цветной и не сенсорный, и цвета практически не будут использоваться. В первоначальном варианте была идея сделать мини дисплей строчный внутри крутилки, где можно было бы вывести значения текущей температуры и уставки, но от этой идеи отказались почти сразу, так как это прилично усложняет и удорожает все устройство. Ну и, конечно, сайт, где можно будет сконфигурировать нужную программу, скачать все схемы, чертежи, инструкции, таблицы и тд.

1. Предпроектные исследования, собираем референсы.

2. Эскизы, выбираем отправную точку.

3. Пару концепций, выбираем окончательное направление.

4. Дизайн, грубая 3D модель, красивый рендер.

5. Подготовка конструкторской документации, где учтены уже все железо, платы, крепления, размеры и пр.

6. Промежуточная модель, печатаем на принтере и красим, собираем все, смотрим все ли сходится.

---- сейчас мы тут ---

7. Вносим правки и выкатываем всю документацию, отправляем на производство.

Первый этап - это подборка референсов и геометрии. На этом этапе дизайнер делает подборку разных стилей, предметов, устройств, чтобы определиться с концепцией, формами, линиями и тд.

Решили использовать простые формы, в основе которых лежат примитивы. Сложные линии и изгибы посчитали не нужными.

Дальше дизайнер подготовил эскизы, где уже определена геометрия и формы, и нужно было выбрать наиболее удачную компоновку, лицевую панель и вариант подсветки.

Остановились на последнем варианте с утопленной подсветкой и секторами. Здесь уже появилось и название будущего контроллера Eleven. Рабочее название закрепилось и скорее всего оно и останется.

На следующем этапе нужно было определиться с расположением и количеством клемм, с вент отверстиями и с портами.

Здесь представлены две разные концепции, которые отличаются в первую очередь расположением клемм. В обоих вариантах есть свои плюсы и минусы, но остановились на первом варианте с фронтальным расположением. Это немного сэкономит места в шкафу и добавит удобства при монтаже. Да и выглядит прилично лучше.

Теперь на этапе дизайна вопросов больше нет, осталось подготовить финальный рендер и можно хвастаться.

Ну вот пол пути пройдено. Здесь нужно было принимать решение, двигаться или нет дальше. Я остался доволен тем, что у нас получилось на этом этапе, хотя и оставалось несколько вопросов. Например, насколько ярко в итоге получится подсветка, есть опасения, что вся идея с подсветкой не жизнеспособная.

Мы сделали небольшую паузу, после чего приступили ко второму этапу. Здесь уже потребовалась совместная работа со схемотехником. Мы долго подбирали все компоненты и даташиты к ним. Размер экрана сперва выбрали 2.4 дюйма, но он оказался слишком большим, уменьшили его до 2.2 дюйма. Быстрозажимные клеммы заменили на аналогичные Китайские, они зеленого цвета, а не серого как в дизайне. Еще они на несколько миллиметров больше, чем первоначальные, из-за этого необходимо немного увеличить корпус.

В Чип и Дипе я купил горсть разных энкодеров и пластиковую крутилку, чтобы подобрать самый отзывчивый. Сделали несколько разных вариантов линзы, один вариант, полностью утопленный с рассеивателем и второй вариант немного выступающий из-под крутилки. Сейчас пока тестируем оба варианта. Параллельно с этим были спроектированы и заказаны платы. В целом этот этап получился довольно длинным и сложным, необходимо было учесть много нюансов, чтобы все это в итоге собралось, защелкнулось, работало и не грелось.

Вот так выглядит рендер уже конструкторской модели, где все элементы подобраны и стоят на своих местах. Можно отличить от дизайна по отверстиям для литья.

Сейчас мы распечатали на принтере модель и покрасили в черный цвет. Паяем платы и собираем все вместе. Параллельно пишем программное обеспечение. После того, как все это защелкнется, покрутим, посмотрим, внесем изменения в корпус и можно будет отдавать на изготовление первой партии.

Буду рад вашим комментариям и вопросам.