Custom PCB Design: Elektronik-Entwicklung mit LCD Display

Die Entwicklung kundenspezifischer Platinen (PCBs) ist ein Kernbereich unserer Expertise. In diesem Projekt haben wir eine vollständig integrierte Steuerungsplatine mit LCD-Display für industrielle Anwendungen entwickelt.

Projektanforderungen

Unser Kunde benötigte eine kompakte, zuverlässige Steuerungseinheit mit folgenden Spezifikationen:

• Kompakte Bauform: Maximale Abmessungen 100x80mm
• LCD-Integration: 2.8″ TFT Display für Benutzerinterface
• Robustheit: Industrietauglichkeit nach IP65
• Konnektivität: RS485, CAN-Bus, Ethernet
• Stromversorgung: 12-24V DC Weitbereichseingang

Design-Prozess

1. Schaltungsentwicklung

• Mikrocontroller: STM32F4 Series für hohe Performance
• Display-Controller: Integrierter TFT-Controller
• Kommunikation: Multi-Interface-Design
• Schutzschaltungen: ESD-Schutz und Überspannungsschutz

2. Layout-Optimierung

Layer-Stack (4-Layer PCB):
- Top Layer: Komponenten und Signale
- Ground Plane: Durchgehende Massefläche
- Power Plane: Stromversorgung
- Bottom Layer: Routing und Komponenten

3. Thermisches Management

• Kupferflächen für Wärmeableitung
• Thermische Vias unter kritischen Komponenten
• Optimierte Komponentenplatzierung

Fertigungsprozess

PCB-Herstellung

• Material: FR4 High-Tg
• Oberflächenfinish: HASL bleifrei
• Via-Technologie: Micro-Vias für dichte Layouts
• Lötstopplack: Grün, matt

Bestückung

• SMD-Komponenten: 0402 bis BGA
• Automatische Bestückung: Pick & Place
• Reflow-Löten: Optimierte Temperaturprofile
• Qualitätskontrolle: AOI und In-Circuit-Test

Software-Integration

Embedded Firmware

// LCD Initialisierung
void LCD_Init(void) {
    // SPI Interface konfigurieren
    HAL_SPI_Init(&hspi1);
    
    // Display Reset
    HAL_GPIO_WritePin(LCD_RST_GPIO_Port, LCD_RST_Pin, GPIO_PIN_RESET);
    HAL_Delay(100);
    HAL_GPIO_WritePin(LCD_RST_GPIO_Port, LCD_RST_Pin, GPIO_PIN_SET);
    
    // Initialisierungssequenz
    LCD_WriteCommand(0x01); // Software Reset
    HAL_Delay(120);
}

User Interface

• Touch-Interface: Kapazitive Touch-Erkennung
• Menüstruktur: Hierarchische Navigation
• Datenvisualisierung: Echtzeit-Graphen
• Mehrsprachigkeit: Deutsch/Englisch

Testing & Validierung

Funktionstest

• Elektrische Tests: Kontinuität, Isolation
• Funktionale Tests: Alle Interfaces
• Umwelttests: Temperatur, Feuchtigkeit
• EMV-Tests: CE-Konformität

Langzeittest

• 1000h Dauerlauf bei 85°C
• Vibrationstests nach IEC 60068
• Temperaturzyklen -40°C bis +85°C

Ergebnisse

Die finale Platine übertrifft alle Anforderungen:

• Grösse: 95x75mm (5% unter Spezifikation)
• Stromverbrauch: 2.1W (15% unter Budget)
• MTBF: >50.000h bei Industriebedingungen
• Produktionskosten: 20% unter Zielkosten

Anwendungsbereiche

Diese PCB-Technologie eignet sich für:

• Industriesteuerungen: SPS-Erweiterungen
• Messtechnik: Portable Messgeräte
• Automotive: Prüfstände und Diagnose
• Medizintechnik: Patientenmonitoring

Fazit

Durch die enge Zusammenarbeit zwischen Hardware- und Software-Entwicklung konnten wir eine optimale Lösung realisieren. Die Kombination aus modernen Design-Tools und bewährten Fertigungsprozessen garantiert höchste Qualität und Zuverlässigkeit.

Benötigen Sie eine kundenspezifische PCB-Lösung? Wir begleiten Sie von der Idee bis zur Serienproduktion!