Puettavan ilmanlaadun valvontajärjestelmän piirilevyjen suunnittelu ja piirilevyjen valmistus
Puettavan ilmanlaadun valvontaan tarkoitetun piirilevyn keskeinen tekninen kysymys on petollisen yksinkertainen: mittaako anturi ympäröivää ilmaa vai käyttäjän ja elektroniikan luomaa mikroympäristöä? Laturi lämmittää piirilevyä, kaasuanturi voi kuumentua, akun lämpötila muuttuu kuormituksen aikana, vaatteet estävät ilmavirran ja iho lisää lämpöä ja kosteutta. Nämä vaikutukset voivat hallita tarkkuuskeskustelua kauan ennen kuin piirilevyn kerrosmäärästä tulee pääkysymys.
Highleap Electronics tukee asiakkaiden omistamia ympäristöystävällisiä puettavia malleja piirilevyjen valmistuksessa, komponenttien hankinnassa, piirilevyjen kokoonpanossa ja prototyypistä tuotantoon -valmistuksessa. Tälle tuoteluokalle hyödyllinen valmistuspaketti sisältää Gerber- ja BOM-tietojen lisäksi myös anturien altistusalueet, tuuletusaukot, pinnoittamattomat alueet, lämpötilarajoitukset ja selkeästi määritellyn tuotantotestausrajan.
Mittaako anturi ilmaa vai laitetta?
Mitä tuote haluaa havaita
Ympäristön kaasut, VOC-yhdisteet, hiukkaspitoisuus, lämpötila, kosteus tai paine tuotteen määritelmästä riippuen.
Mitä puettava laite voi vahingossa luoda
Lämmintä ilmaa piirilevyltä, korkeampi ilmankosteus ihon lähellä, seisova ilma vaatteiden takana, latauslämpö ja anturin itselämpeneminen.
Siksi piirilevy tarvitsee anturien sijoitusstrategian, joka on sidottu koteloon. Kytkinsäätimen viereen sijoitettu lämpötila-/kosteusanturi saattaa raportoida piirilevylle huoneen sijaan. Tiivisteen taakse haudattu kaasuanturi voi reagoida hitaasti. Hiukkasten tuloaukko, joka on asennettu paikkaan, jossa kangas tukkii aukon, ei välttämättä havaitse samaa aerosolipitoisuutta kuin käyttäjän ympäristö. Nämä ovat tuoteintegraatiovirheitä, mutta piirilevyvalmistajan on tiedettävä, mitä alueita ei voida päällystää, tukkia tai siirtää DFM:n aikana.
Pelkästään kaasulla toimivat ja PM-käyttöiset puettavat laitteet ovat eri rakenteita
”Ilmanlaadun monitorilla” voidaan kuvata useita arkkitehtuureja. Kompakti VOC/kaasu-anturi voi käyttää yhtä MEMS-kaasuanturia sekä lämpötila- ja kosteuskompensointia. Kunnianhimoisempi työhyvinvointimonitori voi lisätä erityisiä sähkökemiallisia antureita. PM-yhteensopivaan yksikköön voidaan lisätä optinen hiukkasmoduuli, jolla on oma kammio ja ilmavirtausreitti. Nämä valinnat muuttavat kotelon kokoa, akun tarvetta, kokoonpanojärjestystä ja tuotantotestejä.
| arkkitehtuuri | Tyypillinen piirilevy/piirilevyseuraus | Tärkein valmistuskysymys |
|---|---|---|
| MEMS-kaasu + kosteus/suhteellinen kosteus | Kompakti SMT-anturisarja, matalajännitteinen digitaalinen liitäntä | Pysyykö ilmavirtaus ja lämmönsiirtojärjestelmä vakaana? |
| Kaasu- ja BLE-tiedonkeruupuettava | Lisää radiotaajuussuojan, salaman, laturin ja akun virtalähteen | Voidaanko radioaktiivisuus ja latautumislämpö eristää aistimisesta? |
| PM-yhteensopiva puettava | Suurempi optinen moduuli, ilmavirtauslaitteisto, suurempi huipputeho | Miten tulo- ja lähtöaukko, puhallin/moduuli ja piirilevy on kohdistettu? |
| Monikaasuinen työlaite | Useita anturiteknologioita ja vaihdettavia/suodatettuja rajapintoja voidaan käyttää | Miten anturivariantteja, kalibrointitietoja ja alueellisia tuotenumeroita hallitaan? |
Tuo arkkitehtuuri tulisi jäädyttää ennen kuin piirilevytehdasta pyydetään "optimoimaan" piirilevy. Esimerkiksi ympäristöanturin siirtäminen sisäänpäin paneloinnin parantamiseksi voi säästää hieman valmistuskustannuksissa samalla, kun se heikentää ilmavirtausta tai lämpövastetta. Oikea DFM-prosessi tunnistaa tällaiset suojatut alueet ja löytää säästöjä muualta.
Kaasuanturin tehoprofiilit muuttavat akun suunnittelua
Joissakin kaasunmittaustekniikoissa käytetään lämmitettyjä anturielementtejä, ja mittausprofiililla voi olla hyvin erilainen virrankulutus kuin lämpötila- tai painenäytteenotolla. Nykyiset kaupalliset MEMS-kaasuanturit havainnollistavat tätä vaihteluväliä: erittäin vähän virtaa kuluttavat ympäristötilat voivat olla huomattavasti tavallisia kaasunskannaustiloja heikompia. OEM-valmistajien kannalta tämä ei tarkoita sitä, että tarvitaan vain yksi tietty anturi, vaan sitä, että anturin käyttösuhde kuuluu tehoarkkitehtuuriin.
Pahimmassa tapauksessa tilanne voi olla sellainen, että tunnistus, radiolähetys ja näytön päivitys tapahtuvat samanaikaisesti. Akun ESR, säätimen transienttivaste ja paikallinen irtikytkentä tulisi tarkistaa tätä tapahtumaa vasten eikä keskimääräistä virtaa käyttävää taulukkoa vasten. Toisessa ääripäässä vuodolla on merkitystä, koska puettava laite voi viettää suurimman osan käyttöiästään valmiustilassa.
Älä käytä laturia lämpöyllätyksenä
Lataus on usein pienten puettavien laitteiden kuumin käyttötila. Jos laite jatkaa mittausta latauksen aikana, laiteohjelmiston on ehkä ilmoitettava mittaustilanteesta tai mekaanisen suunnittelun on ehkä eristettävä anturi. Piirilevy voi olla sähköisesti oikein, vaikka tiedot tilapäisesti vääristyisivät. Tämä toiminta tulisi määritellä ennen tuotantotestiä, jotta tehdas ei hylkää hyviä piirilevyjä tai hyväksy harhaanjohtavia lukemia.
Lainaa Anturiarkkitehtuuri, Ei vain hallituksen rungon
Highleap voi tarkastella julkaistua anturiyhdistelmää, ilmavirtaus-/poissaoloilmoituksia, virransyöttöarkkitehtuuria, piirilevyjen pinoamista ja osaluetteloa ennen puettavan ilmanlaatuprototyypin tai tuotantokokoonpanon aloittamista.
Keskustele anturin PCBA-laajuusalueestaOsaluettelo, anturien käsittely, ohjelmointi ja testaus→
Piirilevyn asettelun on kunnioitettava ilmavirtausta ja lämpöä
Hyödyllinen sijoittelun tarkastelu alkaa merkitsemällä lämmönlähteet: laturin mikropiiri, kytkentäsäätimet, prosessori, radion PA, näytön taustavalo, akkuliitäntä ja kaikki lämmitetyt anturielementit. Seuraavaksi merkitse anturin altistusreitti ja tuotteen kehoa kohti oleva puoli. Jos nämä kartat menevät päällekkäin, suunnittelutiimillä on järjestelmäongelma ratkaistavanaan ennen lopullista piirilevyn julkaisua.
Sekä kaksi- että nelikerroksiset piirilevyt voivat toimia. Nelikerroksinen rakenne voi helpottaa jatkuvan maatason ja kompaktin virransyöttöreitityksen ylläpitämistä, kun BLE, tallennustila ja useat anturit jakavat piirilevyn. Yksinkertaisempi kaksikerroksinen piirilevy voi olla taloudellinen vaihtoehto matalatiheyksiselle liittimelle. Päätöksen tulisi perustua reititykseen, radiotaajuus- ja lämpötarpeisiin; "puettava" ei ole pinottava spesifikaatio.
Hyödyllisiä suojattuja vyöhykkeitä valmistus-/kokoonpanopiirustuksissa
- Kaasuanturin tuuletusaukko tai kalvo
- PM-tulo-/lähtöaukon kohdistus
- Paineanturin portti, jos käytössä
- Ei pinnoitetta/ei tarttuvia alueita
- BLE-antennin poissaolo kielletty
- Lämpöeristys kompensointiantureiden ympärillä
Muutokset, jotka vaativat teknisen hyväksynnän
- Anturin korvaaminen
- Tuuletetun paketin siirtäminen
- Suodattimen/kalvon materiaalin vaihtaminen
- Konformaalisen pinnoitteen lisääminen
- Koteloinnin tuuletusaukon geometrian muuttaminen
- Säätimen tai akun siirtäminen lähemmäs anturia
Anturin piirilevy tarvitsee materiaalin ja puhtauden hallinnan
Ympäristöanturit voivat olla vuorovaikutuksessa jäämien, liuottimien, höyryjen tai pinnoitteiden kanssa, jotka olisivat merkityksettömiä tavalliselle digitaaliselle IC:lle. Käsittelyssä ja puhdistuksessa tulee noudattaa valitun anturitoimittajan rajoituksia. Läpivientireikäkaasukenno, optinen PM-moduuli ja pieni LGA-kosteusanturi voivat kaikki olla samassa tuotteessa, mutta kukin voi vaatia erilaisen kokoonpanovaiheen.
Tuoteluettelon tulisi erottaa anturin valmistajan tarkat osanumerot tavanomaisten passiivisten osien tiedoista. Automaattinen vaihto on riskialtista, jos anturikemia, sisäinen lämmitin, kalvo, vasteaika tai kompensointimalli voivat muuttua. Jos jatkuvuuden varmistamiseksi tarvitaan vaihtoehtoinen anturi, oikea ratkaisu on tekninen hyväksyntä ja tuotteen uudelleenvalidointi – ei pelkästään hankintaan liittyvä vastaavuuspäätös.
Mekaaninen integrointi voi hallita lopullista saantoa
PM-moduulit, tuuletuskalvot ja suodatetut aukot voidaan koota SMT:n jälkeen. Niiden kohdistus muovattuihin ilmareitteihin ja tiivisteisiin voi määrittää, toimiiko yksikkö oikein. Kullanvärinen mekaaninen yksikkö ja selkeät kokoonpanokuvat ovat usein arvokkaampia NPI:n aikana kuin yksi sivu yleisiä työn laatua koskevia muistiinpanoja.
Tehdasseulonta vs. ympäristökalibrointi
Tehdas voi seuloa elektroniikan
Anturitiedonsiirto, syöttökiskot, lämmitin-/virtaprofiili (jos määritelty), flash-lokitietojen tallennus, BLE-yhteys, lataus, näyttö/haptinen lähtö ja vaste kontrolloituun toimintatarkastukseen.
OEM validoi mittausten suorituskyvyn
Tunnetut kaasupitoisuudet, ristiherkkyys, kosteuden/lämpötilan vaikutukset, PM-referenssikorrelaatio, ilmavirran vaste, kotelon ikääntyminen ja käyttäjän kulumisen vaikutus.
Jos tuotantokalibrointia vaaditaan, sen tulisi olla nimetty valmistusprosessi, johon sisältyy referenssimateriaalit, kammion olosuhteet, kiinnitysrajapinta, rajat, kalibrointitietojen tallennus ja uudelleenkäsittelysäännöt. Ilman tätä pakettia toimittajan ei tulisi hiljaisesti sisällyttää "täydellistä ilmanlaadun kalibrointia" yleisen toiminnallisten testien rivikohtaan.
Prototyyppipäätökset, joilla on merkitystä suurella volyymilla
Ensimmäisen prototyypin tulisi vastata kysymyksiin, jotka vaikuttavat valmistuksen lähtötasoon: Reagoiko anturi eri tavalla radiolähetyksen aikana? Kuinka paljon lataus muuttaa lämpötilaa? Pysyykö kotelon tuuletusaukko auki, kun laitetta käytetään? Onko hiukkaspäästöjen reitti helppo kontaminoida kokoonpanon aikana? Pääseekö testilaite ohjelmointityynyihin tukkimatta anturin sisääntuloa?
Pilottikokeessa vastaukset muutetaan sitten kontrolleiksi: hyväksytyksi osaluetteloksi, kiinteäksi anturin suuntaukseksi, kokoonpanojärjestykseksi, peitto-ohjeiksi, laiteohjelmiston versioksi, tarvittaessa sarjoitetuiksi kalibrointitiedoksi ja toistettavaksi testisykliksi. Määrätuotantona tämä kurinalainen lähtökohta on tärkeämpi kuin muutaman sentin leikkaaminen osasta, jonka muutos mitätöisi tunnistusmallin.
Kuinka antaa lainaus puettavasta ilmanlaatupiirilevystä
Tarkan tarjouksen saamiseksi toimita piirilevytiedostot, valmistuspiirustukset ja -kaaviot, osaluettelo, painopistetiedot, anturien käsittelyohjeet, ilmavirtaus-/mekaaniset piirustukset, antennin tiedot, akun tekniset tiedot, ohjelmointipaketti, tuotantotestausohjeet ja määrät. Määritä selvästi, mitkä anturit vaativat asiakkaan ohjaaman kalibroinnin ja mitkä testit ovat yksinkertaisia kokoonpanonäyttöjä.
Highleap Electronics voi sitten erotella paljaan piirilevyn valmistuksen, komponenttien hankinnan, SMT-/läpivientikokoonpanon tarvittaessa, ohjelmoinnin ja asiakkaan määrittelemän testauksen realistiseksi valmistuslaajuudeksi. Tämä tekee tarjouksesta hyödyllisemmän kuin pelkästään piirilevyn mittoihin ja komponenttien määrään perustuvan hinnan.
Lämpövyöhykkeiden tarkistus voi estää kuukausien anturien virheenkorjauksen
Ennen ensimmäistä prototyyppiä jaa piirilevy ja kotelo kolmeen lämpötilavyöhykkeeseen: mittausherkkä , ajoittain lämmin ja jatkuvasti lämmin . Ympäristöanturit ja mahdolliset kompensointianturit kuuluvat ensimmäiseen vyöhykkeeseen. Laturin integroidut piirit, radiopääteasteet ja suurvirta-LEDit kuuluvat usein toiseen vyöhykkeeseen. Prosessorit, jatkuvassa kuormituksessa olevat akut ja lämmittimeen perustuvat anturit voivat hallita kolmatta vyöhykettä käyttötilasta riippuen.
Tärkeää eivät ole itse tarrat, vaan keskustelu, jota ne pakottavat sähkö-, laiteohjelmisto- ja mekaanikkotiimien välille. Jos kaasuanturi vaatii lämmitinpulssin, laiteohjelmisto voi ajoittaa kyseisen tapahtuman erilleen lämpötilamittauksesta. Jos BLE-lähetys lämmittää paikallisesti tiettyä aluetta, kotelo saattaa tarvita tuuletusreitin tai fyysisen erotuksen. Jos tuotetta käytetään ihoa vasten, kehoa kohti oleva anturi saattaa tarvita erilaisen korjausmallin kuin ulospäin suuntautuva anturi.
Valmistushyötyjä on, koska lopullinen versio pystyy tunnistamaan suojatut sijoitusalueet, pinnoittamattomat alueet ja testitilat. Tämä vähentää myöhästyneitä pyyntöjä, kuten "siirrä tätä anturia 5 mm parantaaksesi paneelin käyttöastetta" tai "pinnoita koko piirilevy kosteussuojaksi" sen jälkeen, kun tunnistusmalli on jo validoitu.
Prototyyppidatan pitäisi muuttua tuotantorajoitteiksi
Käytä insinöörimittauksia kylmäkäynnistysvirran, anturin lämpenemiskäyttäytymisen, piirilevyn vakiolämpötilan, lataustilan lämpötilan nousun ja edustavien BLE/virtaprofiilien tallentamiseen. Tavoitteena ei ole muuttaa piirilevytehdasta ympäristölaboratoriota. Tarkoituksena on määritellä sähköiset raja-arvot, jotka paljastavat kokoonpanovirheet: epänormaalin lämmitinvirran, liiallisen valmiustilan virran, anturin tiedonsiirtohäiriön tai säädinkiskon sallitun ikkunan ulkopuolella olevan tilan.
Nämä rajoitukset lyhentävät vianmääritystä suurilla massamäärillä. Yksikkö, joka ei läpäise kaasuvastetarkistusta, voidaan ensin seuloa ilmeisten piirilevyn virransyöttö- ja tiedonsiirtovikojen varalta, ennen kuin se siirtyy kalliimpaan kammioon tai kalibrointiprosessiin.
Kuinka arvioida piirilevyjen toimittajaa puettavan ilmanlaadun mittarin osalta
Älä aloita yleisellä ominaisuusluettelolla. Kysy, miten toimittaja suojaa anturin altistumisreittiä valmistuksen, puhdistuksen, pinnoituksen ja loppukokoonpanon aikana. Kysy, erottaako tarjous SMT-kaasuanturin PM-moduulista tai tuuletetusta ympäristöanturista. Kysy, miten ehdotettuja komponenttien vaihtoja eskaloidaan, kun ne vaikuttavat anturikemiaan, lämmittimen toimintaan, kalvoon tai laiteohjelmiston kompensointiin.
Hyödyllinen toimittajan arviointi kattaa myös testien rajat. Tehtaan tulisi voida sanoa luottavaisin mielin, mitkä tarkastukset ovat sähköisiä suojausmenetelmiä ja mitkä vaativat asiakkaan toimittamia kalibrointimenetelmiä. Tämä on parempi merkki kuin laaja lupaus "100 %:n kalibroinnista" ilman vertailukaasua, kammion olosuhteita tai hyväksymisrajoja.
Highleapille muunnoskohta on yksinkertainen: kun anturiarkkitehtuuri, Gerber, osaluettelo ja ilmavirtarajoitukset on julkaistu, valmistustiimi voi tarkastella piirilevyjen valmistusta ja piirilevyjen riskejä ennen materiaalin vahvistamista. Tarkastelun tulisi keskittyä valmistettavuuteen ja toistettavuuteen – ei asiakkaan tunnistusalgoritmin uudelleensuunnitteluun.
Suunnitteluun ja tarjouspyyntöihin liittyvät usein kysytyt kysymykset
Miksi kehon lämpö voi vaikuttaa puettavaan ilmanlaadun mittauslaitteeseen?
Puettava laite on lähellä ihoa ja vaatteita, joten paikallinen lämpötila ja kosteus kotelon ympärillä voivat poiketa laajemmasta ympäristöstä. Jos tuote käyttää lämpötilaa tai kosteutta kompensointiin, anturin sijoitus ja ilmavirtaus on validoitava aiotussa käyttöasennossa.
Voiko kaasuanturin asentaa mihin tahansa piirilevylle?
Ei. Anturi tarvitsee kontrolloidun yhteyden ympäröivään ilmaan, ja joissakin kaasunmittaustekniikoissa käytetään sisäistä lämmitintä. Tuotetiimin tulisi määritellä poissaolo- ja ilmavirtausstrategia, joka estää kotelon seiniä, liimaa, muotoiltua pinnoitetta tai lähellä olevia kuumia komponentteja aiheuttamasta anturille rasitusta.
Muuttaako PM2.5-anturin lisääminen piirilevyn arkkitehtuuria?
Usein kyllä. Optinen hiukkasten tunnistus voi vaatia suuremman moduulin, ilmavirtauskanavan ja joskus tuulettimen tai pumpun, mikä vaikuttaa tehoon, mekaaniseen tilavuuteen ja kontaminaation hallintaan paljon enemmän kuin pieni pinta-asennettava kaasuanturi.
Pitäisikö puettavassa ilmanlaadun mittarissa käyttää LDO:ta vai hakkurisäädintä?
Yleispätevää vastausta ei ole. Hakkurimuunnos voi parantaa akun tehokkuutta samalla, kun se lisää sähköistä ja lämpökohinaa. Joissakin malleissa anturin ja radion tehoalueet on erotettu toisistaan tai käytetään jälkisäätöä. Oikea valinta riippuu anturin virtaprofiilista, radiokuormasta, akun jännitteestä ja mittausherkkyydestä.
Onko toiminnallinen testaus sama asia kuin kaasukalibrointi?
Ei. Tehdas voi varmistaa anturitiedonsiirron, virrankulutuksen ja vasteen määriteltyyn tarkistusärsykkeeseen. Tarkkuus tunnettujen kaasupitoisuuksien, kosteuden ja lämpötilan välillä on kalibrointi-/validointitoimenpide, joka alkuperäisen laitevalmistajan (OEM) on määriteltävä, jos se on osa tuotantoa.
Mitä tietoja tulee lähettää PCBA-tarjousta varten?
Toimita piirilevytiedot, valmistuspiirustukset, osaluettelot, sijoitustiedostot, anturien datalehdet tai käsittelyohjeet, ilmavirtaus-/poissaolotiedot, kotelointirajoitukset, laiteohjelmisto-/ohjelmointitiedot, testirajat ja tuotantomäärät.
Voidaanko piirilevy pinnoittaa konformisti?
Mahdollisesti, mutta ympäristöanturit ja ilmavirtausaukot saattavat vaatia peittämistä. Pinnoite ei saa tukkia kaasukalvoa, optista kammiota, paineporttia, mikrofonin kaltaista tuuletusaukkoa tai muuta tunnistusrajapintaa, elleivät anturin toimittaja ja tuotteen suunnittelu sitä nimenomaisesti salli.
suositeltava Viestejä
TMM-piirilevyjen valmistus
Sisällysluettelo TMM-piirilevyjen valmistusmahdollisuudet RF- ja...
RT duroid 6002 PCB lainaus ja pinoaminen
Tämä sivu omistaa lainaus- ja pinoamismäärittelytehtävän...
TMM6-suodattimen piirilevyjen valmistus
SisällysluetteloMiksi mikroaaltouunien suodattimien suunnittelijat käyttävät...
Taconic RF 35 vs. RO4350B piirilevy
SisällysluetteloRF-35 vs. RO4350B Hankinta ja...
Miten saada tarjous piirilevyistä
Suoritetaan DFM/DFA-analyysi puolestasi ja lähetetään sinulle raportti. Voit ladata tiedostosi turvallisesti verkkosivustomme kautta. Tarvitsemme seuraavat tiedot voidaksemme antaa sinulle tarjouksen:
-
- Gerber, ODB++ tai .pcb, sp.
- Tuoteluettelo, jos tarvitset kokoonpanoa
- Määrä
- Käännä aika
Piirilevypalveluita varten toimitathan osaluettelosi (BOM) ja mahdolliset erityiset kokoonpano-ohjeet. Tarjoamme myös DFM/DFA-analyysin suunnitelmiesi valmistettavuuden ja kokoonpanon optimoimiseksi varmistaen sujuvan tuotantoprosessin.