Výroba desek plošných spojů pro webové kamery pro USB a síťové kamerové systémy

Webová kamera ne vždy pracuje z jedné hlavní desky plošných spojů. Kompaktní model s USB rozhraním může kombinovat obrazový snímač, řadič videa a regulaci napájení na jedné desce plošných spojů. Propracovanější kamera může tyto funkce rozdělit mezi desku snímače, základní desku procesoru, bezdrátové nebo ethernetové rozhraní, napájecí desku, desku řízení motoru a pomocné sestavy pro zvuk nebo osvětlení. Počet desek se řídí připojením, krytem a funkcemi kamery – nikoli pouze jejím rozlišením.

Společnost Highleap Electronics nabízí výrobu desek plošných spojů (PCB) pro webové kamery a montáž desek plošných spojů (PCBA) pro zákaznicky navrženou elektroniku kamer, od jednotlivých senzorových modulů až po koordinované sady více desek. Její služby v oblasti výroby elektroniky zahrnují schválené zdroje součástek, SMT a montáž do otvorů a dohodnutou kontrolu nebo funkční testování. Níže uvedené části ukazují, jak se různé webové kamery a produkty s připojenými kamerami mohou oddělovat od ostatních elektroniky a které detaily jsou důležité, když se tyto desky vyrábějí společně.

Typy webových kamer a použité desek plošných spojů

Slovo webová kamera se nejčastěji vztahuje na kameru připojenou přímo k počítači, obvykle přes USB. Wi-Fi a Ethernet/IP kamery jsou sousedící kategorie připojených kamer; průmyslové USB a GigE kamery tvoří další specializovanou rodinu. Jejich elektronika se překrývá, ale jejich hostitelská rozhraní, uspořádání napájení a testy produktů se liší. Následující příklady popisují možné konfigurace desek plošných spojů, nikoli pevné požadavky pro každou kameru v dané kategorii.

Jedna deska plošných spojů může kombinovat několik těchto funkcí. Naopak průmyslová nebo motorizovaná kamera může používat několik nezávisle sestavených desek pro snazší montáž, tepelné oddělení nebo mechanický pohyb. Pro širší zobrazovací elektroniku nad rámec stolních webových kamer zahrnuje výroba desek plošných spojů kamer související konstrukce desek, aniž by se předpokládal společný design kamery.

Od obrazového snímače k ​​výstupu: Co dělá každá deska plošných spojů kamery

V multideskové kameře je základní deska pouze jednou částí signálového a napájecího řetězce. Deska plošných spojů senzoru převádí světlo na elektrická obrazová data; řídicí jednotka neboli ISP/SoC tato data zpracovává; obvod rozhraní je dodává hostiteli nebo síti. Napájecí a řídicí elektronika udržuje optické a mechanické subsystémy v provozu za specifikovaných podmínek.

Deska senzoru kamery a základní deska pro zpracování videa

Deska plošných spojů obrazového senzoru webové kamery může za objektivem nést CMOS senzor, lokální regulátory, součástky hodin a jemný konektor. Samostatná základní deska videa může obsahovat obrazový procesor nebo USB můstek, paměť, úložiště firmwaru, napájecí sekvenci a hostitelské rozhraní. Jiné konstrukce kombinují obě role na jedné desce plošných spojů. Trasy mezi senzorem a procesorem, včetně MIPI CSI-2, kde je specifikováno, musí splňovat vydané požadavky na stack-up a směrování, spíše než obecná pravidla trasování USB.

Napájecí, rozhraní a pomocné plošné spoje

Deska plošných spojů pro napájení kamery nebo deska DC/DC napájecího zdroje napájí videoprocesor, senzor, motory a osvětlení; může být samostatná, pokud to vyžaduje dostupný prostor, teplo nebo vstupní napětí. Desky rozhraní mohou obsahovat konektory USB, ethernetové magnety, schválený modul Wi-Fi nebo externí I/O. Samostatné desky plošných spojů pro ovládání kamery mohou obsahovat ovladač otáčení/náklonu, pole mikrofonů, infračervené osvětlení, indikátory nebo tlačítka na předním panelu. Žádná z těchto desek nemusí být samostatná, pokud to nevyžaduje architektura vydaného produktu.

Když jsou desky plošných spojů odděleny, definice konektorů se stávají součástí výroby systému: směr zapojení, umístění pinu jedna na FPC, délka kabelu, přiřazení lišt, výška mezi deskami a schválená revize každé sestavy by měly být konzistentní v celé sadě kamer. V tomto bodě nestačí dodat pět individuálně správných desek plošných spojů, pokud je nelze spárovat ve stejné skříni.

Rozdíly mezi USB webkamerou, Wi-Fi kamerou a IP kamerou na desce plošných spojů

Konvenční deska plošných spojů webové kamery s rozhraním USB dodává video do připojeného hostitele. Její schválený řadič USB, firmware a rozhraní určují, zda je podporována třída USB Video Class (UVC), které formáty jsou zpřístupněny a jak kamera enumeruje. USB-C je formát konektoru; sám o sobě nezaručuje rychlost USB 3.x ani napájení.

Bezdrátově připojená kamera přidává Wi-Fi rádio nebo modul, anténu a lokální zpracování pro svou konkrétní síťovou/video implementaci. Síť pro blokování a přizpůsobování RF signálu musí být postavena podle schváleného návrhu, zatímco anténa je ověřena ve skutečném krytu. Varianty napájené z baterií mohou také vyžadovat nabíjecí a ochranné obvody; inteligentní kamery napájené ze sítě je nemusí obsahovat.

Sestava desky plošných spojů IP kamery s kabelovým Ethernetem místo toho používá ethernetové rozhraní a síťovou architekturu zpracování. Pokud je specifikováno napájení přes Ethernet (PoE), rozhraní napájeného zařízení a stupeň DC/DC musí odpovídat schválenému standardu napájení, izolaci a rozpočtu zátěže. Tyto obvody mohou být umístěny na základní desce nebo na samostatné napájecí desce PoE. Streamování IP videa, podpora ONVIF a zabezpečení sítě závisí na firmwaru produktu a zamýšlené implementaci; nejsou implicitně spojeny s osazením konektoru RJ45.

Tyto rozdíly ovlivňují testování ve výrobě: USB kamera může vyžadovat výčet UVC a kontroly video streamu; ethernetová kamera může vyžadovat vyjednávání spojení, identitu zařízení, streamování v síti a kontrolu napájení; Wi-Fi model přidává schválené rádiové připojení a konfiguraci. Výrobce může sestavit elektroniku podle každé specifikace, aniž by všechny připojené kamery považoval za jeden typ rozhraní.

Sestava obrazového snímače, objektivu a FPC kamery

Optický hardware může způsobit, že i ta nejmenší deska bude v produktu nejcitlivější z hlediska manipulace. Pouzdra obrazových snímačů a integrované kamerové moduly mohou mít různá omezení týkající se přetavování, čištění a vlhkosti. Ochranné kryty, inspekční osvětlení a místo, kde je objektiv instalován, by měly splňovat pokyny schváleného dodavatele.

Pokud je deska plošných spojů senzoru připojena flexibilním kabelem, musí strana kontaktů konektoru, přístup k západce, dráha ohybu a tloušťka výztuhy odpovídat montážnímu výkresu. Patici FPC s horními kontakty nelze nahradit paticí se spodními kontakty pouze z důvodu shodné rozteče. Detaily připojení a montáže FPC kamery jsou obzvláště důležité, když je optická hlava oddělena od základní desky USB, Wi-Fi nebo Ethernet.

Držáky čoček, montážní otvory, krycí sklo a usazení senzoru musí odkazovat na správné mechanické vztažné body. Pokud objednávka zahrnuje optickou integraci, určuje přijetí schválený postup zaostřování výrobcem originálního vybavení (OEM), referenční cíl a limity. Výroba desek plošných spojů a SMT kontrola ověřují vyrobenou desku; optické zarovnání a ladění obrazu vyžadují vlastní dohodnutý proces.

Desky napájení, IR LED, PTZ motoru a ovládání zvuku

Toto jsou typy desek, které se nejsnadněji přehlížejí, pokud je projekt popisován pouze jako základní deska pro webkameru. Jsou běžné zejména u kamer bohatých na funkce nebo síťově připojených kamer, ale neměly by být přidávány k produktům, které je nepotřebují.

Samostatné napájecí a osvětlovací desky tam, kde to vyžaduje konstrukce

Napájecí deska kamery s PoE převádí schválený vstupní zdroj do kolejnic pro procesor, senzor a příslušenství. Externě napájený model může místo toho používat vstupní desku stejnosměrného proudu a bateriová kamera může zahrnovat správu nabíjení. Uvolněná napájecí struktura určuje komponenty převodníku, hranice izolace, proudovou kapacitu a tepelný návrh.

Modely s nočním viděním mohou používat sestavu plošných spojů s infračervenými LED diodami nebo integrovanou osvětlovací sekci s řízeným proudem LED diod, rozptylem tepla a senzorem pro přepínání režimů osvětlení. Některé také obsahují akční člen s filtrem s IR filtrem, což je samostatná mechanická/elektrická funkce od ovladače LED diod. Výrobní principy sestav plošných spojů ovladače LED diod platí, pokud schválená kamera obsahuje takový osvětlovací hardware.

Pohyb, mikrofony a ovládací prvky rozhraní

Deska plošných spojů pro řízení motoru PTZ kamery může řídit akční členy otáčení, naklápění nebo zoomu a přijímat signály koncových bodů nebo polohy. Cesty proudu motoru, konektory zpětné vazby a pohyblivé ohebné vodiče musí splňovat vydané mechaniky; jejich integrace se liší od desky statických senzorů kamery. Téma desky plošných spojů ovladače motoru je relevantní pro skutečný hardware pro řízení pohybu. Jiné modely přidávají desky plošných spojů pro mikrofon nebo reproduktor, spínače soukromí, stavové kontrolky, rozhraní paměťových karet nebo vstupy/výstupy alarmů. Vybraný kusovník určuje, které podsestavy existují a jak jsou testovány.

Výroba a testování kompletních sad desek plošných spojů pro webové kamery

Výroba a montáž desek plošných spojů (PCB) webové kamery může zahrnovat dva odlišné výstupy: jednotlivé desky plošných spojů (PCBA) a správně spárovanou sadu, která se vejde do kamery. Deska senzoru, deska procesoru a napájecí deska mohou projít elektrickou kontrolou, ale stále nebudou fungovat společně, pokud se neshoduje kabel, konektor nebo varianta firmwaru.

Produkční test sleduje skutečnou funkci každé desky

• Senzor / optická deska: specifikované napájecí kolejnice, identifikace senzoru, odezva obrazové dráhy a kontrola optické čistoty nebo zaostření, pokud je zahrnuta.
• Základní deska USB / videa: naprogramovaný firmware, identita zařízení, výčet hostitelů a dohodnutý režim video výstupu.
• Síťová deska: Ethernetové připojení nebo schválené Wi-Fi připojení, identita a specifikovaná síťová/video komunikace, pokud to zařízení umožňuje.
• Napájecí deska: výstupní napětí, signály povolení a poruchy a dohodnuté chování zátěže; vyjednávání PoE, pokud je součástí návrhu.
• Pomocné desky: osvětlení a proud LED, směr/zpětná vazba motoru, mikrofonní kanály a ovládací tlačítka, dle potřeby.
• Kombinovaná montáž: správné revize desky, orientace kabelů, poloha senzorů a dohodnutá funkční sekvence na úrovni systému.

Společnost Highleap může prodiskutovat funkční testování desek plošných spojů (PCBA) s ohledem na příslušenství a limity dodané zákazníkem nebo společně dohodnuté přípravky a příslušná omezení. Ladění firmwaru, optická kalibrace, rádiový výkon a interoperabilita sítě vyžadují spíše specificky definované schvalovací postupy než obecné tvrzení, že každá hotová kamera byla kvalifikována.

Uvolnění výroby pro jednu nebo několik desek

Pro každou desku uveďte výrobní data (Gerber nebo ODB++), rozvržení a výkresy, schválený kusovník, soubory pro pick-and-place, požadavky na manipulaci s moduly a cílové množství. U vícedeskové kamery přidejte seznam sad desek s uvedením počtu jednotlivých desek plošných spojů na produkt, odpovídajících výkresů konektorů/FPC, schválených kombinací firmwaru, napájecích vstupů a požadovaných testů. To je obzvláště užitečné pro sestavy desek plošných spojů pro vícedeskové IP kamery , kde volitelné sestavy PoE, IR a PTZ mohou vytvářet několik variant produktu.

Služba kompletní montáže desek plošných spojů od společnosti Highleap může koordinovat schválené vyrobené desky, zakoupené elektronické součástky a operace s deskami plošných spojů. Optické moduly, zapojení, finální integrace krytu a kalibrace na úrovni produktu jsou zahrnuty, pokud jsou součástí dohodnuté objednávky. Výsledkem je cenová nabídka sestavená na základě skutečných elektronických sestav kamery, nikoli na základě předpokládané jediné základní desky.