Κατασκευή PCB παρακολούθησης στάσης για φορητές συσκευές IMU και συσκευές απτικής εκγύμνασης στάσης

Μια πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος (PCB) παρακολούθησης στάσης είναι συνήθως μια συμπαγής φορητή συσκευή ανίχνευσης κίνησης και όχι μια σύνθετη πλατφόρμα παρακολούθησης της υγείας. Οι βασικές της λειτουργίες είναι ένα επιταχυνσιόμετρο/γυροσκόπιο χαμηλής ισχύος, μια μικροεπεξεργαστή (MCU) ή ένας κόμβος αισθητήρα, Bluetooth, μια μπαταρία και ένας κινητήρας δόνησης που παρέχει ανατροφοδότηση όταν ο αλγόριθμος του κατασκευαστή (OEM) ανιχνεύει μια παρατεταμένη κατάσταση στάσης. Αυτό που δυσκολεύει το προϊόν δεν είναι η καταμέτρηση των εξαρτημάτων, αλλά η βαθμονόμηση και ο μηχανικός προσανατολισμός. Η ίδια μονάδα IMU μπορεί να αναφέρει διαφορετική κίνηση εάν η συσκευή περιστρέφεται πάνω σε ρούχα, σε ένα αυτοκόλλητο μαξιλαράκι ή σε ένα λουράκι.

Η Highleap Electronics κατασκευάζει PCBA εκπαιδευτών στάσης σχεδιασμένα από τον πελάτη για φορητές συσκευές με κλιπ, αυτοκόλλητες και με λουράκι. Η διαδικασία παραγωγής μπορεί να επαληθεύσει τους άξονες των αισθητήρων, το Bluetooth, τους κραδασμούς και τις καταστάσεις ισχύος, ενώ ο πραγματικός αλγόριθμος στάσης, η μέθοδος καθοδήγησης και οι ισχυρισμοί υγείας παραμένουν στον κατασκευαστή πρωτότυπου εξοπλισμού (OEM).

Τύποι συσκευών παρακολούθησης στάσης και αρχιτεκτονικές τοποθέτησης

Τα προϊόντα στάσης σώματος μπορούν να τοποθετηθούν στο πάνω μέρος της πλάτης, να στερεωθούν με κουμπώματα σε ρούχα, να φορεθούν ως μενταγιόν ή να ενσωματωθούν σε μια ζώνη. Αυτή η μηχανική επιλογή αλλάζει το σύστημα συντεταγμένων του αισθητήρα, την απτική σύζευξη, το περιβάλλον της κεραίας και το εξάρτημα βαθμονόμησης, επομένως η αρχιτεκτονική της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος (PCB) θα πρέπει να οριστεί μαζί με τη μέθοδο τοποθέτησης.

• Αυτοκόλλητη πλακέτα παρακολούθησης στάσης άνω μέρους της πλάτης: Ένα μικρό pod προσκολλάται απευθείας στο πάνω μέρος της πλάτης και χρησιμοποιεί απτική ανατροφοδότηση όταν ο προσανατολισμός του χρήστη μετακινείται πέρα ​​από την μαθημένη γραμμή βάσης.
• Κλιπ-on εκπαιδευτής στάσης PCBA: Τοποθετείται σε ρούχα. Το υλικολογισμικό πρέπει να ανέχεται μεγαλύτερη διακύμανση στον προσανατολισμό και την κίνηση.
• PCB αισθητήρα στάσης κολιέ ή μενταγιόν: Χρησιμοποιεί τη βαρύτητα και τη γωνία του κορμού από κρεμαστή ή τοποθετημένη στο στήθος θέση.
• Ηλεκτρονικά ζώνης διόρθωσης στάσης: Μπορεί να κατανέμει αισθητήρες ή ενεργοποιητές κραδασμών μέσω ιμάντα ώμου/στήθους.
• Εργονομία γραφείου και στάση σώματος που φοριέται: Εστιάζει στην παρατεταμένη καθιστή στάση και στις υπενθυμίσεις εφαρμογών παρά στην αθλητική κίνηση.
• Παρακείμενα προϊόντα: Οι συσκευές παρακολούθησης κίνησης, οι φορητές συσκευές αποκατάστασης, οι αισθητήρες δραστηριότητας και τα έξυπνα ενδύματα μοιράζονται ηλεκτρονικά συστήματα IMU, αλλά χρησιμοποιούν διαφορετικούς αλγόριθμους και οδούς πιστοποίησης.

Γιατί θα πρέπει να αναφέρεται ο τρόπος τοποθέτησης στην RFQ;

Ο προσανατολισμός της IMU της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος (PCB), η κατεύθυνση του κινητήρα δόνησης, το περιβάλλον της κεραίας και η διάταξη βαθμονόμησης εξαρτώνται όλα από τον τρόπο με τον οποίο τοποθετείται η συσκευή στο σώμα. Μια «PCB παρακολούθησης στάσης» χωρίς πλαίσιο τοποθέτησης αποτελεί ελλιπή μηχανική πληροφορία.

Μονάδα Ενσωματωμένης Μονάδας (IMU) 6 αξόνων, Σύντηξη Αισθητήρων και Βαθμονόμηση Προσανατολισμού

Η Μονάδα Μονάδας Μέτρησης (IMU) είναι η κύρια συσκευή μέτρησης. Οι φορητές IMU εξαιρετικά χαμηλής ισχύος και οι κόμβοι αισθητήρων μπορούν να συνδυάσουν επιτάχυνση, γωνιακό ρυθμό και ενσωματωμένη σύντηξη, αλλά η πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος (PCB) πρέπει να διατηρήσει τον μηχανικό προσανατολισμό και την ισχύ χαμηλού θορύβου.

• Τοποθέτηση σε Μονάδα Εντατικής Θεραπείας (IMU): Τοποθετήστε τον αισθητήρα κοντά σε ένα μηχανικά σταθερό μέρος του περιβλήματος και μακριά από σημεία κάμψης της πλακέτας, κουμπιά ή έναν ισχυρό απτικό ενεργοποιητή.
• Χαρτογράφηση άξονα: Ο προσανατολισμός X/Y/Z θα πρέπει να σημειώνεται στο σχέδιο συναρμολόγησης/μηχανολογίας και να συνδέεται με το υλικολογισμικό.
• Σύντηξη αισθητήρων: Οι ενσωματωμένοι έξυπνοι αισθητήρες μπορούν να μειώσουν το φορτίο επεξεργασίας της MCU, αλλά η διαμόρφωση του υλικολογισμικού και του αισθητήρα πρέπει να ταιριάζει με το ακριβές MPN. Ο περιβάλλοντας ελεγκτής μπορεί να ακολουθήσει πλακέτα κυκλώματος μικροελεγκτή πρακτικές σχεδιασμού και προγραμματισμού.
• Βαθμονόμηση: Η εργοστασιακή βαθμονόμηση μηδενισμού/προσανατολισμού θα πρέπει να χρησιμοποιεί το ίδιο εξάρτημα στήριξης και το ίδιο επίπεδο αναφοράς για κάθε μονάδα.
• Μηχανική καταπόνηση: Οι λεπτές σανίδες ή τα αυτοκόλλητα περιβλήματα δεν πρέπει να λυγίζουν τη συσκευασία του αισθητήρα κατά τη χρήση.

Μπορεί μια συσκευή στάσης σώματος να χρησιμοποιεί μόνο ένα επιταχυνσιόμετρο;

Ορισμένα προϊόντα μπορούν να συμπεράνουν τον προσανατολισμό από τη βαρύτητα με ένα επιταχυνσιόμετρο 3 αξόνων, ενώ άλλα χρησιμοποιούν μια IMU 6 αξόνων για πλουσιότερο περιβάλλον κίνησης. Ο κατασκευαστής PCB θα πρέπει να κατασκευάσει και να δοκιμάσει την αρχιτεκτονική που έχει επιλέξει ο κατασκευαστής πρωτότυπου εξοπλισμού (OEM) αντί να υποθέτει ότι υπάρχει ένα μόνο σετ αισθητήρων.

Απτική Ανάδραση, Κουμπιά και το Πρόβλημα Μηχανικής Ζεύξης

Ο κινητήρας δόνησης είναι ο τρόπος με τον οποίο επικοινωνούν πολλά συστήματα εκγύμνασης στάσης με τον χρήστη. Γίνεται επίσης μια πηγή διαταραχής που βρίσκεται κοντά στον αισθητήρα κίνησης.

• Επιλογή κινητήρα: Οι ενεργοποιητές ERM και LRA έχουν διαφορετικά κυκλώματα οδήγησης, συμπεριφορά συχνότητας και μηχανική τοποθέτηση.
• Διαχωρισμός IMU: Ο απτικός κινητήρας δεν θα πρέπει να προκαλεί μηχανική πόλωση ή κορεσμό του αισθητήρα κατά τη διάρκεια των περιόδων μέτρησης, εκτός εάν το λαμβάνει υπόψη του το υλικολογισμικό.
• Ρεύμα προγράμματος οδήγησης: Οι απτικοί παλμοί μπορούν να δημιουργήσουν βυθίσεις στην τροφοδοσία εάν η μπαταρία και η τοπική αποσύνδεση είναι υποδιαστασιολογημένα.
• Κουμπιά/αφή: Η πρόσβαση στα χειριστήρια βαθμονόμησης και ισχύος θα πρέπει να είναι εύκολη χωρίς να λυγίζει η πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος.
• Κόλλα/κλιπ στερέωσης: Το μηχανικό μέρος που μεταφέρει την κίνηση από το σώμα στον αισθητήρα θα πρέπει να είναι συνεπές σε όλη την παραγωγή.

Συνδεσιμότητα εφαρμογών Bluetooth και αρχιτεκτονική χαμηλής κατανάλωσης ενέργειας

Οι συσκευές εκγύμνασης στάσης συνήθως συνδυάζονται με ένα τηλέφωνο για βαθμονόμηση, παρακολούθηση προόδου και ενημερώσεις υλικολογισμικού. Το υποσύστημα RF είναι απλό σε σύγκριση με ένα smartwatch, αλλά η αποσυντονισμός της κεραίας από το σώμα και το περίβλημα εξακολουθεί να έχει σημασία.

• BLE: Η πλακέτα μπορεί να χρησιμοποιήσει ένα συμπαγές Πλακέτα Bluetooth αρχιτεκτονική με την κεραία μακριά από μπαταρία και μεταλλικά κλιπ.
• Φόρτωση σώματος: Η τοποθέτηση στο πάνω μέρος της πλάτης και στο στήθος μπορεί να μετατοπίσει τον συντονισμό της κεραίας από την κατάσταση ανοιχτού πάγκου.
• Κύκλος λειτουργίας σύνδεσης: Η συνεχής ροή καταναλώνει πολύ περισσότερη ενέργεια από τον περιοδικό συγχρονισμό. Η λειτουργία υλικολογισμικού θα πρέπει να αντικατοπτρίζεται στις τρέχουσες δοκιμές.
• Ενημέρωση υλικολογισμικού: Οι οδηγίες χρήσης BLE ή τα δοκιμαστικά μαξιλαράκια θα πρέπει να είναι διαθέσιμα πριν κλείσει οριστικά το περίβλημα.
• Ύπνος/αφύπνιση: Η αφύπνιση που ενεργοποιείται από κίνηση μπορεί να παρατείνει τη διάρκεια ζωής της μπαταρίας εάν η IMU και η MCU παραμείνουν σε κατάσταση πραγματικά χαμηλής κατανάλωσης ενέργειας.

Μικροσκοπική φορετή πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος (PCB), μπαταρίας και επιλογών περιβλήματος

Οι συσκευές στάσης είναι συχνά σκόπιμα διακριτικές. Η σανίδα μπορεί να είναι μια μικρή άκαμπτη μονάδα, μια λωρίδα με δυνατότητα κάμψης ή ένα άκαμπτο συγκρότημα κάμψης που κατανέμεται σε ένα ένδυμα.

• Συμπαγής άκαμπτη πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος (PCB): Συχνά επαρκεί για μια αυτοκόλλητη ή κλιπ-ον βάση με μία μπαταρία και απτικό κινητήρα.
• Άκαμπτη ευκαμψία: Άκαμπτο-flex PCB είναι χρήσιμο για παραλλαγές ζώνης ή ενδύματος με κατανεμημένους ενεργοποιητές ή επαφές.
• HDI: HDI PCB μπορεί να δικαιολογείται για πολύ μικρά σχέδια WLCSP/BGA, αλλά δεν είναι απαραίτητη για πολλά απλά συστήματα παρακολούθησης στάσης.
• Μπαταρία: Τα κυκλώματα φορτιστή/προστασίας μπορούν να ελεγχθούν σε σχέση με PCB διαχείρισης μπαταρίας απαιτήσεις για το επιλεγμένο κελί.
• Περιβάλλον δέρματος/ιδρώτα: Σφράγιση περιβλήματος και επιλεκτική συμβατική επίστρωση θα πρέπει να προστατεύει τα ηλεκτρονικά κυκλώματα χωρίς να παγιδεύει υγρασία γύρω από τις επαφές φόρτισης.

Συναρμολόγηση PCBA, Επιθεώρηση Προσανατολισμού Αισθητήρων και Προγραμματισμός

Οι συσκευές παρακολούθησης στάσης μπορεί να είναι ηλεκτρικά απλές, αλλά ένα σφάλμα προσανατολισμού μπορεί να κάνει το προϊόν να συμπεριφέρεται λανθασμένα. Επομένως, η επιθεώρηση κατά την πρώτη φάση και η συναρμολόγηση θα πρέπει να περιλαμβάνουν τους μηχανικούς άξονες αισθητήρων, όχι μόνο την ποιότητα της συγκόλλησης.

• Συναρμολόγηση PCB: Το Highleap μπορεί να παρέχει Συναρμολόγηση PCB για IMU, BLE MCU, PMIC, απτικό πρόγραμμα οδήγησης και υποδοχές.
• Ελεγχόμενη προμήθεια: Ο MPN του αισθητήρα, ο απτικός ενεργοποιητής και ο ρυθμιστής θα πρέπει να ακολουθούν προμήθεια συστατικών κανόνες επειδή το υλικολογισμικό μπορεί να εξαρτάται από τη συμπεριφορά τους.
• AOI: AOI σε PCBA μπορεί να επιβεβαιώσει τον προσανατολισμό της IMU, την πολικότητα και την ορατή τοποθέτηση των εξαρτημάτων.
• Προγραμματισμός: Το υλικολογισμικό, οι προεπιλογές βαθμονόμησης και η ταυτότητα της μονάδας θα πρέπει να συνδέονται με την αναθεώρηση της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος/δομής (BOM).
• Μηχανολογικό πρώτο άρθρο: Επαληθεύστε το σημείο αναφοράς κλιπ/κόλλας, τον προσανατολισμό του αισθητήρα και την κατεύθυνση των κραδασμών στο συναρμολογημένο καψύλλιο.

Λειτουργική δοκιμή και λίστα ελέγχου RFQ για την κατασκευή PCB παρακολούθησης στάσης

Ένα ντετερμινιστικό εξάρτημα είναι καλύτερο από το να ζητάς από έναν χειριστή να φοράει κάθε μονάδα παραγωγής. Η πλακέτα μπορεί να τοποθετηθεί σε γνωστές γωνίες και να ελεγχθεί σε σχέση με την έξοδο του υλικολογισμικού.

• Δοκιμή άξονα IMU: Περιστρέψτε την πλακέτα/το συναρμολογημένο pod σε καθορισμένους προσανατολισμούς και επαληθεύστε την απόκριση του άξονα.
• Απτική έξοδος: Ελέγξτε την κίνηση του κινητήρα και το ρεύμα υπό γνωστή εντολή.
• Bluetooth: Επαληθεύστε τη σύζευξη, την ταυτότητα σειριακής σύνδεσης ή την τηλεμετρία σε δοκιμαστική λειτουργία.
• Τρέχουσα: Μετρήστε τις καταστάσεις ενεργού, απτικής και βαθύ ύπνου.
• φόρτιση: Επαληθεύστε την είσοδο σύνδεσης/επαφής και τη μέτρηση της μπαταρίας.
• FCT: Το Highleap μπορεί να εφαρμόσει λειτουργικές δοκιμές χρησιμοποιώντας το εγκεκριμένο εξάρτημα.

Το Highleap μπορεί να υποστηρίξει σχετικά προϊόντα, όπως πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος παρακολούθησης στάσης IMU , έξυπνη πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος παρακολούθησης στάσης PCBA , πλακέτες αισθητήρων απτικής στάσης , πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος συσκευής στάσης με κλιπ , ηλεκτρονικά συστήματα παρακολούθησης στάσης πλάτης και φορητά συγκροτήματα τυπωμένων κυκλωμάτων υπενθύμισης στάσης . Η κύρια κατασκευαστική διαφορά μεταξύ αυτών των εκδόσεων είναι συνήθως το μηχανικό σημείο αναφοράς που χρησιμοποιείται για τον προσανατολισμό και τη βαθμονόμηση του αισθητήρα.