42. Block Digram

1. Block Diagram 제작의 중요성
회로 설계 전에 전체 시스템의 기능과 구성 요소를 이해하려면 블록 다이어그램이 필수 단계입니다. 블록 다이어그램은 제품의 주요 기능, 구성 요소 간의 관계, 신호 흐름 등을 시각적으로 표현하여 디자인의 기초를 마련합니다. 이를 통해 엔지니어와 디자이너가 전체 아키텍처를 한눈에 파악할 수 있어 향후 회로도 작성 및 PCB 설계 시 오류를 최소화할 수 있습니다. 또한, 블록 다이어그램은 팀이 협력하여 소통하는 일반적인 언어로, 기관 설계, 전원 관리, 인터페이스 등 여러 부서와의 연계를 원활하게 합니다.

 

 

2. 블록 다이어그램에 포함할 내용
블록 다이어그램을 그릴 때 다음 핵심 요소를 포함해야 합니다.

주요 기능 블록
각 기능 단위(전원, 신호 처리, 인터페이스, 제어, 통신 등)는 전체 시스템의 역할과 흐름을 명확히 하기 위해 별도로 블록으로 표시되어야 합니다. 예를 들어, 마이크로 컨트롤러, 센서, 액추에이터, 전원, 통신 모듈 등은 어떻게 연결하는지를 파악할 수 있습니다.

데이터 및 신호 경로
그것은 각 블록 간의 데이터와 신호가 어떤 경로를 통해 전달되는지, 시스템의 입출력 및 내부 처리 과정을 시각적으로 보여줍니다. 이렇게 하면 신호 흐름으로 인한 지연, 간섭 및 오류 가능성을 사전에 분석할 수 있습니다.

전원 및 접지 구성
안정적인 전원 공급과 접지 설계는 시스템의 신뢰성을 결정하는 중요한 요소입니다. 전력 분배 및 소음 제거에 필요한 정보를 포함하여 전원 블록 및 접지 연결 상태를 명확히 해야 합니다.

인터페이스 및 통신 모듈
각 블록이 외부 세계와 어떻게 인터페이스 하는지, 어떤 통신 프로토콜 또는 인터페이스를 사용하는지 명시하여 시스템의 확장성과 유지 보수의 편리성을 고려합니다.

 

3. 진행 전 선행사항 및 준비 단계
블록 제작을 시작하기 전에 다음의 선행 사항을 반드시 확인해야 합니다.

시장 및 경쟁제품 분석(벤치마크 분석)
유사한 제품의 기능과 설계 구조를 분석하여 제품에 반영된 주요 기능과 개선점을 도출합니다.

요구사항 명세서 작성
제품 기능 및 성능 요구 사항을 명확하게 정의하는 문서를 작성합니다. 이를 통해 어떤 기능이 구현되어야 하는지, 그리고 블록 다이어그램에 포함되어야 하는 항목을 명확하게 설정할 수 있습니다.

팀워크 체계 구축
전기 설계, 기기 설계, 소프트웨어, 생산 팀 및 기타 관련 부서 간의 원활한 협력을 보장하기 위해 회의 및 피드백 단계를 마련합니다. 블록 다이어그램은 각 팀이 공유하는 공통 자료로, 처음부터 의견을 수렴하는 것이 중요합니다.

초기 아이디어 및 개념 정립
제품의 핵심 기능, 사용 환경, 성능 목표 등에 따라 예비 아이디어와 개념을 정리합니다. 이렇게 하면 Block Diagram을 그릴 때 디자인 방향을 설정할 수 있습니다.

 

4. Block Diagram 제작 시 주의할 점
Block Diagram 을 만들 때 몇 가지 주의 사항을 주의해야 합니다.

세련된 표현
복잡한 시스템이라도 블록 다이어그램은 누구나 쉽게 이해할 수 있도록 표현을 간소화해야 합니다. 불필요한 상세 정보는 회로도나 PCB 아트웍 단계에서 처리하며, 블록 다이어그램에서 전체 프로세스와 구조에 집중합니다.

일관된 기호와 표기법 사용
표준화된 기호와 용어를 사용하여 디자인 팀 내에서 혼란스러운 커뮤니케이션이 발생하지 않도록 합니다. 예를 들어 전원, 접지, 신호선 등은 동일한 기호로 표현해야 합니다.

확장성과 모듈성 고려
미래 제품의 업그레이드나 기능 추가를 고려하여 각 블록을 모듈화되고 확장 가능한 구조로 설계합니다. 이것은 제품의 후속 버전 개발과 유지보수에 큰 도움이 됩니다.

기구적 제약 사항 반영
기구 디자인과의 연결을 고려하여 부품의 물리적 위치 또는 크기, 케이스의 레이아웃 등을 블록 다이어그램에 간략하게 표시할 수 있습니다. 이를 통해 조립성과 열관리, 공간 활용도를 미리 예측할 수 있습니다.

피드백 및 Review
작성된 블록 다이어그램은 관련 부서가 협력하여 검토하고 문제를 피드백합니다. 따라서 초기 설계 오류를 최소화하고 최종회로 설계에 반영합니다.

 

5. 제품 사내 평가 및 신뢰성 강화
블록도를 만든 후 전체 시스템의 구성 및 제도적 요소를 검토한 후 제품 내부 평가를 통해 설계의 신뢰성을 향상시켜야 합니다.

사내 평가 회의 : 각 부서(전기, 기기, 소프트웨어, 생산팀 등)가 모여 설계 문제를 논의하고 개선 의견을 도출합니다.
신뢰성 테스트 계획 : 초기 프로토타입 패널에 대해 전기, 기계 및 환경 테스트를 수행하여 예상치 못한 오류와 허점을 보완합니다.
EMI/EMC 테스트 : 전자기 호환성 및 간섭 테스트를 통해 설계가 외부 환경에서 안정적으로 작동하는지 확인하고 필요한 경우 판재 재설계 작업을 수행합니다.
이러한 내부 평가 및 테스트 과정을 통해 제품의 품질과 신뢰성을 극대화하고 최종 출시 제품의 내구성과 안정성을 확보할 수 있습니다.

 

6. 결론
하드웨어 설계에서 블록 다이어그램 작성은 전체 시스템의 기초를 다지는 중요한 단계입니다. 제품 라인 기준, 요구 사항 목록, 초기 아이디어 수립 등에 따라 명확하고 간결하게 Block Diagram을 그리면, 이후 회로 설계, 부품 선택, PCB 삽화 및 생산 과정이 순조롭게 진행될 수 있습니다. 또한, 기관 제약 및 팀 협업, 제품 내부 평가를 통해 디자인의 신뢰성을 높이고, EMI/EMC 및 환경 테스트를 통해 최종 제품의 품질을 보장하는 것이 필수적입니다.

전자 회로 설계자와 엔지니어는 이러한 시스템의 설계 과정을 통해 제품 개발 주기를 단축하고 비용을 절감하며 안정적이고 신뢰할 수 있는 전자 장비를 시장에 출시할 수 있습니다. 미래에는 하드웨어 설계 기술이 사물인터넷, 자동차, 의료, 산업 전자 장비 등 여러 분야에서 핵심 역할을 하여 제품 혁신과 경쟁력 향상의 중요한 동력이 될 것입니다.