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Design ist, wie es funktioniert: „Schöne“ Hardware kommt mit cleveren Ideen

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Design ist, wie es funktioniert: „Schöne“ Hardware kommt mit cleveren Ideen

„Design is how it works“ – lang, lang ist es her, genauer gesagt 2003, da hat Steve Jobs in einem Interview diese berühmten Zeilen niedergeschrieben. Doch was meinte er damit? Einfach: Design ist nicht (in erster Linie) wie ein Produkt aussieht, sondern wie es funktioniert. Etwas so zusammenzubauen, dass es funktioniert, ist nicht schwer. Aber Elektronik so zu konzipieren, dass sie gut funktioniert, eine ganz andere Liga.

Hardware-Design ist technisch interessant

Techniker und Kunden ticken unterschiedlich. Während für den Kunden wichtig ist, wie das Produkt aussieht und ob es den Job erledigt bekommt, ist für den Techniker von Bedeutung, ob und wie es funktioniert. Entsprechend haben beide Gruppen auch unterschiedliche Vorstellungen vom Begriff „Design“. Ein „schönes“ Hardware-Design ist dabei nicht zwingend schön anzusehen, denn es sind oftmals clevere Kniffe, die für die Funktion sorgen. Natürlich lassen sich auch Platinen mit einer gewissen Ästhetik konzipieren, aber in erster Linie geht es darum, alle Ziele zu erreichen, beispielsweise die gesamten Funktionen auf einer gegebenen Fläche abzubilden. Um das zu erreichen, werden Leiterplatten heutzutage auch oftmals in mehreren Lagen bestückt, was die Komplexität in die Höhe treibt, dafür aber Platz spart. Das bedeutet: Mehr Platz im Gehäuse (beispielsweise für den Akku), kürzere Leitungsbahnen, dadurch weniger Widerstand und dadurch geringerer Stromverbrauch. Nur trivial ist es nicht, das alles unter einen Hut zu bekommen.

Hilfe mit dem Computer

Beim Entwurf neuer Platinen hilft in modernen Zeiten der Computer. CAD-Programme (Computer Aided Design) helfen dabei, eine Platine zu entwerfen. Erweiterungen, etwa in Form von ECAD (Electric CAD) können die Schaltungen überprüfen, wodurch gut ausgebildete Hardware-Entwickler Fehler schnell erkennen können. Es gibt in der Industrie eine All-In-One-Lösung für diese Aufgaben. Die Altium PCB Design Software bietet alle Funktionen, die für die Entwicklung von Platinen von Interesse sind, unter einer Oberfläche. Vom Design bis hin zu Simulationen, die die Funktionsweise überprüfen, kann alles in einem Programm erledigt werden. Das bietet natürlich enorme Vorteile, so müssen sich die Entwickler nicht an verschiedene Programme und Bedienkonzepte gewöhnen.

Rasante Entwicklung

Ein effizientes Arbeiten ist auch notwendig, denn die Entwicklung geht rasant voran. Das sieht man beispielsweise bei Smartphones: Die großen Hersteller veröffentlichen so gut wie jedes Jahr eine neue Version ihrer Flaggschiffe mit neuen Funktionen, schnelleren Prozessoren, neuen Mobilfunkstandards und vielem anderen mehr. Doch nicht nur dort, auch beim Internet of Things (IoT) wird viel entwickelt. Dass der smarte Kühlschrank per App über seinen Füllstand berichtet und dann nach Möglichkeit auf Zuruf Nachschub bestellt, muss ebenfalls erst einmal entwickelt werden. Dies sind mithin komplett neue Anwendungsfälle – vor 10 Jahren hätte sich noch niemand träumen lassen, dass man mal einen kleinen Computer in einem Kühlschrank benötigt, der vormals mit Kompressor und Thermostat bereits voll ausgerüstet war.

Miniaturisierung sorgt für Probleme

Dabei ist das Kunststück – und das bringt uns zurück zum Jobs-Zitat vom Anfang – weniger alle Komponenten auf eine Platine zu bringen. Aufwändiger ist es, dabei die Technik möglichst kompakt zu halten. Ein Board, möglichst wenig Chips und das ganze in Klein – das sind oftmals die Vorgaben, die aber bei den vergleichsweise hohen Frequenzen nicht immer so einfach unter einen Hut zu bekommen sind. Man muss mit der Energie haushalten, Störungen der Komponenten untereinander verhindern und dennoch alle gewünschten Features verbauen. Und hier gilt: Design ist wie es funktioniert – und nicht wie es aussieht. Ein schönes Gehäuse kann man dann immer noch drum herum bauen.

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