Digitaalisen postivaa'an piirilevyjen valmistus ja kokoonpano postitus-, lähetys- ja pakettien punnitustuotteille

Highleap Electronics valmistaa asiakaskohtaisesti digitaalisten postimaksuvaakojen piirilevy- ja piirilevymalleja kompakteihin postivaakoihin, USB-liitettäviin postivaakoihin, pakettivaakoihin, etänäyttömalleihin ja punnitusmoduuleihin, jotka on integroitu postitusjärjestelmiin. Tuotannon tarkastus keskittyy hyväksyttyyn punnituskennoon, herätteeseen ja ADC-reittiin, mekaaniseen kuormansiirtoon, kalibrointimenetelmään, ylikuormitussuojaan, näyttö-/liitäntäelektroniikkaan ja asiakkaan määrittelemään tarkkuustestiin; myyntikelpoisuus tai postisertifiointi on edelleen lopputuotteen ja kohdemarkkinan mukainen.

Digitaalisten postimaksuvaakojen tuoteperheet ja punnitusarkkitehtuurit

Postitusvaaka voi olla pieni pöytälaite kirjeille, suurempi pakettialusta, lähetysohjelmistoon kytketty USB-oheislaite tai postituskoneeseen sisäänrakennettu punnitusmoduuli. Mittausperiaate voi olla samanlainen, mutta mekaaninen kuormitusreitti, kapasiteetti, resoluutio, näyttö ja isäntäliitäntä voivat muuttaa analogista etupäätä ja kalibrointiprosessia. Piirilevy tulisi siksi sidota tiettyyn punnitusanturikokoonpanoon ja alustan piirustukseen sen sijaan, että sitä käsiteltäisiin yleisenä vaakaohjaimena.

Samat punnituskennon heräte-, tarkkuusmuunnos-, kalibrointi- ja mekaanisen integroinnin säätimet, joita käytetään elektronisten vaakojen piirilevyjen valmistuksessa, soveltuvat myös postimaksuvaa'an kokoonpanoihin, mutta julkaistu posti- tai toimitustuote määrittelee silti tarkan punnituskennon, alustan, isäntärajapinnan ja kalibrointityönkulun.

Punnituskennon heräte, tarkka AD-muunnin ja vähäkohinainen mittausreitti

Useimmat venymäliuska-anturit tuottavat matalan differentiaalisignaalin, joka on vahvistettava ja digitalisoitava riittävän vakaasti vapautuvan kapasiteetin ja jakokoon suhteen. Piirilevyn valmistajan ei tule "parantaa" mittausketjua muuttamalla vahvistusta, referenssiä, suodatinta tai AD-muuntimen komponentteja ilman teknistä hyväksyntää. Pienet muutokset tulojänniteessä, kohinassa, ajautumisessa, referenssikäyttäytymisessä tai maadoituksessa voivat muuttaa kalibrointia tai lämpötilan suorituskykyä, vaikka kytkentäkaavion toiminto näyttäisi olevan vastaava.

Analogiset säätimet, joilla on merkitystä tuotannossa

• Herätysvakaus: Punnituskennon herätteen ja referenssiarkkitehtuurin tulee vastata julkaistua kytkentäkaaviota. Siltaan kytketty syöttöaaltoilu voi ilmetä painokohinana.
• ADC ja analoginen reititys: Pidä herkät sillan tulot poissa nopeista digitaalivirroista, näytön vaihtovirroista ja moottori-/relevirroista. Levyä voidaan tarkastella käyttämällä sekasignaalipiirilevysuunnittelu käytäntöjä muuttamatta OEM-topologiaa.
• Maadoitus ja suojaus: Kaapelisuojan päättäminen, runkoliitäntä ja analoginen paluukaapeli tulee noudattaa julkaistua suunnittelua. Yleinen jaetun maadoituksen sääntö voi aiheuttaa enemmän ongelmia kuin se ratkaisee.
• Viittaukset ja passiivit: Tarkkuusvastukset, referenssikondensaattorit ja RC-suodattimet saattavat vaatia kontrolloitua toleranssia ja dielektrisiä ominaisuuksia; korvaavien aineiden tulee olla teknisesti hyväksyttyjä.
• ESD paljaissa porteissa: USB-, avaimet ja ulkoiset kuormakennoliittimet voivat syöttää transienttienergiaa herkkään analogiseen tuotteeseen. Suojaussijoittelun tulee noudattaa hyväksyttyä piiriä.

Virransyötön eheys on edelleen tärkeä, vaikka mittaussignaali on pieni. Näytön taustavalo, radio, USB ja summerikuormat voivat moduloida jaettuja kiskoja. Irtikytkentä ja säätimen toiminta on varmistettava täydellisessä toimintatilassa piirilevyn virransyötön eheysnäkökohtia käyttäen.

Punnituskennojen kiinnitys, alustan mekaniikka ja ylikuormitussuoja

Vaaka-asteikon piirilevy on vain yksi osa mittausjärjestelmää. Punnitusanturi on asennettava niille tarkoitettuihin kiinteisiin ja aktiivisiin päihin, oikeisiin kiinnikkeisiin, alustan jäykkyyteen ja kaapelien reititykseen. Mekaaninen esijännitys, vääntyneet kotelot, kaapelin veto tai alustan kosketus koteloon voivat aiheuttaa siirtymä-, hystereesi- tai kulmastakuormitusvirheitä, jotka näyttävät elektroniikkaongelmalta.

Kuorma-anturit ovat voima-antureita, mutta niiden sähköinen liitäntä eroaa yleisestä paineanturista. Asiaankuuluvia anturiliitäntöjä voidaan verrata anturiliitännän tuotantoon, kun taas tarkka kuormitusanturisillan johdotus ja mekaaninen kiinnitys pysyvät julkaistun tuotteen mukaisina.

Kalibrointi, lämpötilakäyttäytyminen ja markkinakohtaiset metrologiavaatimukset

Kalibrointitiedot voidaan tallentaa MCU:n flash-muistiin, EEPROMiin tai muuhun pysyväismuistiin suunnittelusta riippuen. Tuotannon tulee määritellä, milloin kalibrointi tapahtuu, mitä referenssimassoja käytetään, tarvitaanko nolla-/alue- vai monipistekalibrointia ja miten tulos liitetään laitteen sarjanumeroon. Laiteohjelmiston muutoksia, jotka muuttavat digitaalista suodatusta, taarauksen toimintaa tai yksikön muuntamista, tulisi käsitellä kontrolloituina tarkistuksina, koska ne voivat muuttaa mitattua tulosta, vaikka analoginen laitteisto pysyisi muuttumattomana.

Kaupalliset punnitusvaatimukset riippuvat lainkäyttöalueesta ja käyttötarkoituksesta. Yhdysvalloissa NIST Handbook 44 sisältää punnitus- ja mittauslaitteiden tekniset tiedot, toleranssit ja tekniset vaatimukset, ja paino- ja mittaviranomaiset ovat sitä laajalti omaksuneet. Tämä ei tarkoita, että jokainen postitusvaaka on sertifioitava samojen sääntöjen mukaisesti. Kuluttajalähetysvaa'alla, sisäisen varaston vaa'alla ja kaupallisella tapahtumavaa'alla voi olla erilaiset vaatimustenmukaisuusvelvoitteet. Alkuperäislaitevalmistajan (OEM) tulisi määritellä markkinat ja sertifiointitavoite; Highleapin tulisi valmistaa ja testata julkaistujen vaatimusten mukaisesti esittämättä piirilevytestiä lakisääteisenä mittausjärjestelmän hyväksyntänä.

Kalibroinnin tuotannon valvonnan

• Viitepainot: Käytä asiakkaan määrittämää luokkaa/aluetta ja tuotteelle sopivaa kalibrointimenetelmää.
• Lämmitellä: Jos vapautettu prosessi vaatii vakautumisaikaa, tee siitä osa työohjeita sen sijaan, että jättäisit sen käyttäjän harkinnan varaan.
• Nollapisteen seuranta / taara: tarkista vain laiteohjelmistoon ja tuotteen käyttöliittymään toteutetut toiminnot.
• Lämpötila: Älä väitä laajaa kompensoitua aluetta, ellei alkuperäislaitevalmistaja ole validoinut sitä; tuotanto voi tarvittaessa varmistaa sen määritellyissä olosuhteissa.
• Kalibroinnin lukitus: Jos kalibrointitiedot on suojattu tai sarjoitettu, ohjelmoinnin käyttöoikeudet ja jäljitettävyys on määriteltävä ennen massatuotantoa.

Kuorma-anturin kaapeli-, liitin- ja herätevirheet voivat jäljitellä ADC-vikaa

Neli- ja kuusijohtimiset punnitusanturit, tunnistusjohdot, suojavaipan liitännät ja värikoodit eivät ole universaaleja. Julkaistua kytkentäkaaviota tulisi pitää totuuden lähteenä. Herätyksen tai signaalin napaisuuden kääntäminen voi aiheuttaa negatiivisia tai saturoituneita lukemia; tunnistusliitännän menettäminen ratiometrisessä järjestelmässä voi aiheuttaa skaalausvirheitä, jotka muuttuvat kaapelin resistanssin mukaan. Tuotantolaitteiden tulisi siksi tarkistaa koko punnitusanturin johtosarja ja liitin sen sijaan, että oletettaisiin, että mekaanisesti yhteensopivalla kaapelilla on sama nastajärjestys.

Myös kaapelien reititys on tärkeä, koska sillan signaali on pieni. Punnitusanturin kaapelin vetäminen pitkän matkan rinnan näytön, kytkentäsäätimen tai moottorin johdotuksen kanssa voi aiheuttaa kohinaa. Jos vaa'assa käytetään sisäistä suojausliitäntää, sen liitospisteen tulisi olla kiinteä julkaistun rakenteen mukaisesti. Suojauksen siirtäminen runkoon tai digitaaliseen maahan kokoonpanon aikana voi muuttaa yhteismuotoista käyttäytymistä ja ESD-virtareittejä, vaikka vaaka näyttäisi normaalilta huoneolosuhteissa.

Tuotantolaitteet eivät saa ohittaa mekaanisen kuormituksen reittiä

Piirilevytason simulaattori voi syöttää tunnetun siltasignaalin ADC:n ja laiteohjelmiston testaamiseksi, mutta se ei voi sertifioida valmista vaakaa. Alusta, punnituskennon kiinnitys, mekaaninen pysäytin, kotelon kosketin ja kaapelin venymä vaikuttavat kaikki nollapisteeseen, alueeseen ja toistettavuuteen. Tästä syystä tehokkain tuotantostrategia on usein kaksivaiheinen: sähkölaite, joka hylkää ilmeiset piirilevyviat nopeasti, ja lyhyempi kalibroidun painon testi sen jälkeen, kun piirilevy on asennettu todelliseen mekaaniseen kokoonpanoon.

Tämä vaiheittainen lähestymistapa parantaa myös perussyyanalyysiä. Jos sähkösimulaattori läpäisee testin, mutta valmiin vaa'an toistettavuus on heikko, suunnittelu voi keskittyä punnituskennojen kiinnitykseen ja alustan mekaniikkaan. Jos molemmat epäonnistuvat, analoginen/referenssireitti todennäköisemmin toimii. Näiden kiinnitystulosten pitäminen erillään estää kalibrointiteknikkojen käyttämästä aikaa sellaisten piirilevyjen korjaamiseen, joissa on todellinen elektroninen vika.

Näyttö-, USB-, langaton- ja postitusjärjestelmäliitännät

Postitusvaa'oissa voi olla vain segmenttinäyttö ja painikkeet, tai ne voidaan liittää tietokoneeseen, kioskiin tai postitusohjaimeen. Jokainen lisätty liitäntä luo erillisen testirajan. USB-vaaka tulee tarkistaa julkaistua deskriptoria/protokollaa ja isäntäsovellusta vasten; sitä ei tule merkitä tietyn USB HID -profiilin käyttäjäksi, ellei tuote itse asiassa toteuta sitä. Langattomat versiot vaativat myös hyväksytyn radiomoduulin, antennin asettelun ja laiteohjelmiston kokoonpanon.

• USB-tuotteet: liittimen suunta, ESD-verkko ja isäntäluettelointi voidaan koordinoida USB-liitännän piirilevy valmistusosaaminen.
• Etänäytöt: Määritä kaapelin pituus, liittimen pinnien ja maadoituksen referenssi; pitkät kaapelit voivat aiheuttaa kohinaa mittauskorttiin.
• Langaton vaaka: Radiopurskaukset tulisi tarkistaa mittaushäiriöiden varalta, erityisesti jos antenni ja analogia-muunnin ovat samassa kompaktissa kotelossa.
• MCU-ohjelmointi: kalibrointivakiot, laiteohjelmistoversiot ja sarjaliikennetiedot tarvitsevat hallittua virtausta, kuten mikrokontrollerikortin ohjelmointi.
• ESD: paljaiden painikkeiden ja liittimien tulee noudattaa vapautetun suojauksen suunnittelua ja kokoonpanon ohjaimia, jotka on kuvattu kohdassa ESD-suojaus SMT-kokoonpanon aikana.

Viimeisessä testissä tulisi toistaa punnituslukema näytön, USB- tai radioliitännän ollessa aktiivinen. Tämä havaitsee kisko- tai maadoituskytkennät, joita ei välttämättä esiinny hiljaisessa analogisessa valaisimessa.

Tarkkuusosien hankinta vaatii toiminnallista vastaavuutta, ei pelkästään pakkausten yhteensovittamista

AD-muunnin, jännitereferenssi, sillan herätekomponentit ja vähän driftiä käyttävät vastukset ansaitsevat tiukemman korvausohjauksen kuin monet digitaaliset logiikkakomponentit. Korvaavalla komponentilla voi olla sama kotelo ja nimellisarvo, mutta sillä voi olla erilainen offset-, drift-, kohina- tai lämpötilakerroin. Kalibroiduilla tuotteilla nämä erot voivat lisätä kalibrointivakioiden hajontaa tai pienentää marginaalia vapautetun lämpötila-alueen ääripäissä.

Kriittiset mittausosat tulisi siksi tunnistaa elektroniikkakomponenttien hankinnan aikana , ja alkuperäisen laitevalmistajan tulisi arvioida vaihtoehtoiset osat käyttämällä todellista nolla-/alue- ja toistettavuusmenetelmää. Pilottivaihtoehtoerän tuotantotiedot ovat hyödyllisempiä kuin pelkkä datalehtipohjainen vertailu, koska ne sisältävät juotokset, piirilevyn rasituksen, punnituskennojen vaihtelut ja laiteohjelmiston suodatuksen.

Viruminen, asettumisaika ja kalibroinnin jäljitettävyys vaativat määritellyt rajat

Vakaa lukema ei koske pelkästään välitöntä ADC-kohinaa. Punnituskennot ja mekaaniset rakenteet voivat liikkua hitaasti kuormituksen lisäämisen jälkeen, ja digitaalinen suodatus voi aiheuttaa ylimääräistä asettumisaikaa. Laitevalmistajan tulisi määrittää, milloin lukemaa pidetään pätevänä ja kuinka kauan tuotanto-operaattori odottaa ennen sen tallentamista. Ilman kiinteää menettelyä kaksi käyttäjää voi saada eri hyväksymis-/hylkäystuloksia samalta vaa'alta yksinkertaisesti lukemalla eri aikoina.

Kalibrointitietueiden tulisi yhdistää tuloksena olevat kertoimet levyn tai valmiin yksikön sarjanumeroon, laiteohjelmistoversioon, punnitusanturin erä- tai osanumeroon tarvittaessa, referenssipainon tunnukseen ja testauspäivämäärään. Jos myöhemmässä kenttäpalautuksessa näkyy alueen muutos, tämä jäljitettävyys auttaa määrittämään, johtuuko ongelma punnitusanturin erästä, analogisen komponentin vaihdosta, mekaanisesta versiosta vai laiteohjelmisto-/kalibrointiprosessista. Se estää myös kalibroidun levyn siirtämisen toiselle mekaaniselle alustalle ilman vaaditun kalibroinnin toistamista.

Skaalattujen piirilevyjen NPI-, toiminnallinen testi- ja RFQ-tulojen

Hyödyllinen pilottikokoonpano yhdistää varsinaisen piirilevyn, punnituskennon, alustan, kotelon, laiteohjelmiston ja referenssimassat. Paljaan piirilevyn toiminnalliset tarkistukset voivat validoida ADC-reitin ja anturin herätteen, mutta ne eivät voi paljastaa hankausalustaa, punnituskennon virheellistä asennusta tai kulmasta kuormitusvirhettä. Ensimmäiset artikkelit tulisi siksi tarkastella kokonaisina punnituskokoonpanoina.

1. Kokoonpanotarkastus: tarkista tarkkuuspassiivit, punnitusanturin liitin, ADC/referenssiosat ja ohjelmoitu laite ensimmäinen artikkelitarkastus.
2. Nollatarkistus: varmista vakaa kuormittamaton lukema lämmityksen ja kotelon kokoonpanon jälkeen.
3. Jännepisteet: Käytä määriteltyjä referenssimassoja ja kirjaa virhe irrotetuissa pisteissä.
4. toistettavuus: Poista referenssikuorma ja aseta se uudelleen useita kertoja; tutki mekaanista hystereesiä erikseen sähköisestä kohinasta.
5. Rajapinnan toiminta: Toista kriittiset lukemat näytön taustavalolla, USB:llä tai radiolla, jos mahdollista.
6. Tulosten jäljitettävyys: tallentaa kalibrointi- ja hyväksymis-/hylkäystiedot asiakkaan määrittämän toiminnallinen testaus virtaus.

Tarjouspyynnön tulee sisältää piirilevyn valmistus-/kokoonpanotiedot, tarkat punnitusanturin osat ja johdotus, alustan ja kiinnityspiirustukset, kapasiteetti-/resoluutiotavoitteet, ylikuormituskatkaisun määritelmä, laiteohjelmiston kuva, kalibrointimenettely ja viitepainot, liitäntäprotokolla, kohdemarkkinat/vaatimustenmukaisuusvaatimukset ja tuotantomäärä.