Fabrication de circuits imprimés pour lunettes de natation électroniques destinées aux écrans de réalité augmentée et au suivi des mouvements

Les lunettes de natation électroniques intègrent un écran, des capteurs de mouvement, une batterie, une synchronisation sans fil et parfois des fonctions de fréquence cardiaque ou de boussole, le tout dans un boîtier hydrodynamique fixé sur le côté de la tête du nageur. Contrairement à une montre connectée, l'électronique peut être intégrée aux verres ou aux branches et doit rester lisible même lorsque l'utilisateur est dans l'eau. L'appareil est également exposé de manière répétée aux produits chimiques des piscines, à l'eau salée, aux contacts de charge humides et aux traitements antibuée.

Le principal défi pour les circuits imprimés (PCB/PCBA) consiste à combiner un module optique ultracompact avec une détection étanche fiable et une structure mécanique ergonomique. Highleap Electronics fabrique des lunettes de natation intelligentes et des dispositifs électroniques portables associés, conçus sur mesure. Les données de nage, l'étalonnage optique, l'étanchéité et les performances sportives restent toutefois du ressort du fabricant d'origine (OEM) pour la validation du produit fini.

Lunettes de natation électroniques : types de produits et architectures de circuits imprimés

Les lunettes de natation électroniques se déclinent en plusieurs modèles : entraînement en piscine, réalité augmentée/affichage tête haute, eau libre et biométriques. Chaque catégorie de produit présente des exigences spécifiques en matière d’affichage, de capteur, d’étanchéité et de tests de production ; par conséquent, le schéma du circuit imprimé doit préciser la configuration prévue avant la finalisation de la conception ou de l’approvisionnement.

• Circuit imprimé des lunettes d'entraînement pour piscine : Utilise la détection des tours, des mouvements et des pauses basée sur une centrale inertielle, ainsi qu'un écran intégré à l'objectif.
• Carte PCBA pour lunettes de natation AR/HUD : Affiche en temps réel les données de rythme, de distance ou d'entraînement sur un écran transparent.
• Composants électroniques des lunettes de natation en eau libre : Peut ajouter une fonction de boussole numérique et se synchroniser avec une montre pour la mesure des distances de surface par GNSS.
• Circuit imprimé des lunettes de natation à fréquence cardiaque : Ajoute un capteur optique près de la tempe ou s'interface avec un capteur de fréquence cardiaque séparé.
• Circuit imprimé des lunettes de natation pour triathlon : Privilégie la direction en eau libre, les indicateurs d'entraînement, la durée de course et la synchronisation rapide après la nage.
• Produits connexes : Les masques de plongée intelligents, les lunettes HUD sportives, les montres de natation et les dispositifs portables de fréquence cardiaque optique partagent des sous-systèmes spécifiques mais ont des exigences différentes en matière de pression et d'enceinte.

Quelles sont les différences entre les lunettes de natation AR et les lunettes de natation intelligentes au niveau du circuit imprimé ?

La carte de circuit imprimé (PCBA) de lunettes de natation à réalité augmentée privilégie généralement l'affichage proche de l'œil, l'alignement optique et le traitement graphique, tandis que celle de lunettes de natation connectées plus complètes peut privilégier la détection de mouvement, les données d'entraînement, la synchronisation sans fil ou la mesure de la fréquence cardiaque. L'architecture finale de la carte doit correspondre aux fonctionnalités réelles des deux produits, plutôt que de supposer qu'ils sont identiques.

Intégration d'un écran proche de l'œil, d'un guide d'ondes et d'un boîtier technologique ultra-compact

Le système d'affichage doit fournir des informations lisibles sans obstruer la vue du nageur. L'électronique peut être logée dans un boîtier latéral compact, avec un guide d'ondes ou un combinateur s'étendant jusqu'à l'objectif.

• Interface du module d'affichage : Les connecteurs FPC à pas fin et les connecteurs de micro-affichage doivent être alignés sur la référence optique. Highleap peut utiliser la même méthode de fabrication que celle appliquée à Circuit imprimé flexible dans les lunettes intelligentes architectures.
• Interconnexion flexible : A PCB flexible permet d'acheminer les signaux d'affichage, de boutons ou de capteurs à travers la monture des lunettes avec un encombrement moindre que les faisceaux de câbles.
• Alignement optique : Les trous de fixation du circuit imprimé, les dimensions des renforts et l'emplacement de l'écran doivent être contrôlés car un petit décalage peut déplacer l'image virtuelle.
• Affichage actuel : Il convient de trouver un équilibre entre la luminosité, l'autonomie de la batterie et l'échauffement local dans une capsule étanche.
• Séparation eau/antibuée : Les revêtements optiques et les adhésifs électroniques doivent être libérés simultanément afin que le processus d'assemblage n'endommage pas la lentille ou le traitement antibuée.

centrale inertielle, boussole, baromètre et capteur de mouvement de nage

Les lunettes de natation intelligentes peuvent déduire le type de nage, les virages et les temps de repos grâce à des capteurs de mouvement. Les modèles pour eau libre peuvent intégrer un magnétomètre pour la direction, et certains modèles compacts incluent également un capteur barométrique.

• Orientation de l'IMU : Les axes de l'accéléromètre et du gyroscope doivent être fixés à la monture des lunettes afin que le logiciel interprète correctement les mouvements de la tête. Les centrales inertielles portables basse consommation conviennent à ce type de produit, mais la référence exacte reste du ressort du fabricant.
• Emplacement de la boussole : Tenez le magnétomètre éloigné du courant de la batterie, des aimants de charge et des éléments de fixation ferromagnétiques des bracelets.
• Baromètre/capteur de pression : Si utilisé pour des données de mouvement/environnement, le capteur de pression nécessite un circuit de pression/d'évacuation défini et une restriction de nettoyage.
• Fusion de capteurs : L'orientation du circuit imprimé, l'ajustement mécanique et l'étalonnage du firmware doivent rester synchronisés ; les erreurs de rotation lors de l'assemblage peuvent apparaître comme des erreurs d'algorithme.
• Montage sans vibrations : La carte capteur doit être mécaniquement stable à l'intérieur du cadre afin que la flexion de l'objectif ou la tension de la sangle ne créent pas d'artefacts de mouvement incohérents.

Le GPS pour la navigation en eau libre doit-il être intégré aux lunettes de protection ?

Pas nécessairement. Certaines lunettes de natation connectées obtiennent la distance grâce au GPS d'une montre associée, tandis que les lunettes gèrent l'affichage, la fréquence cardiaque et les données de mouvement/boussole intégrées. L'architecture du circuit imprimé doit refléter la conception réelle du produit du fabricant d'origine, plutôt que de supposer un système GNSS intégré.

Détection optique de la fréquence cardiaque au niveau de la tempe ou de la tête

Certaines lunettes de natation haut de gamme intègrent un capteur optique PPG au niveau de la tempe, où le contact mécanique diffère sensiblement de celui au poignet. Le fournisseur de circuits imprimés doit veiller au respect de la hauteur, de l'orientation et de la géométrie de la fenêtre du capteur, même si la validation de l'algorithme reste du ressort du fabricant d'origine.

• AFE optique et LED : Les dispositifs PPG à faible bruit utilisent souvent des boîtiers WLP compacts et des rails de courant dédiés aux LED.
• Fenêtre du capteur : La lentille, la barrière lumineuse, le joint et la pression de contact avec la peau déterminent le couplage optique et le rejet de la lumière ambiante.
• Tolérance mécanique : Un excès d'adhésif ou un espace dans le boîtier peuvent créer une diaphonie entre la LED et la photodiode.
• Couplage du bruit : L'affichage de l'heure, l'activité radio et les chargeurs à commutation doivent être séparés de l'interface analogique optique.
• Test de production : La réponse de base des LED/photodiodes peut être vérifiée au niveau de la carte PCBA, tandis que la précision finale de la fréquence cardiaque nécessite un test système défini par le fabricant d'équipement d'origine (OEM).

Conception étanche pour circuit imprimé, résistante à l'exposition au chlore/sel et à la charge à sec

Les lunettes de natation subissent un cycle d'humidité plus rigoureux que la plupart des accessoires de fitness portables : les composants électroniques sont immergés pendant leur utilisation, puis rechargés après exposition au chlore, au sel ou à l'eau de nettoyage.

• Architecture étanche : A PCB étanche Cette approche peut inclure un revêtement et des contacts protégés, mais les joints d'étanchéité du boîtier restent la principale barrière contre l'eau.
• Revêtement sélectif : Revêtement enrobant Ne doit pas recouvrir les fenêtres optiques, les ports de pression ou les interfaces de charge, sauf si cela est explicitement prévu à cet effet.
• Contacts de charge : Le produit doit nécessiter des contacts secs avant la charge ; la métallurgie des contacts et les instructions de nettoyage doivent tenir compte des résidus de sel/piscine.
• Contrôle de la corrosion : Les résidus de flux et les contaminants ioniques piégés peuvent accélérer la corrosion lors de cycles répétés d'humidification/séchage.
• Boîtier de batterie : La marge de gonflement cellulaire, la politique de ventilation et la rétention mécanique sont des décisions au niveau du produit qui doivent être reflétées dans la zone d'exclusion du tableau.

Assemblage et miniaturisation de cartes de circuits imprimés pour lunettes de natation intelligentes

Le boîtier électronique peut être beaucoup plus petit qu'une carte mère de montre, c'est pourquoi sa conception utilise souvent des composants à pas fin, des interconnexions flexibles et des contraintes strictes en matière de hauteur des composants.

• L'IDH là où c'est nécessaire : PCB HDI Cela peut se justifier par l'échappement WLCSP/BGA ou le volume du module optique, mais toutes les planches de lunettes de natation n'ont pas besoin d'une stratification séquentielle.
• Petits passifs : Les composants 0201 permettent de réduire la surface RF/d'alimentation ; les implications en matière d'assemblage sont traitées dans Composant CMS 0201 fabrication.
• Assemblage flexible : Highleap peut prendre en charge assemblage PCB flexible utilisation de supports et de raidisseurs qui protègent la géométrie courbe ou étroite.
• Zone d'intérêt : AOI dans PCBA Cette opération devrait avoir lieu avant que les composants électroniques ne soient intégrés à la monture des lunettes.
• Approvisionnement contrôlé : Les composants d'affichage, d'IMU, de capteur optique, de PMIC et RF doivent utiliser des références de fabrication approuvées.

Tests en usine avant l'étanchéité finale

Les tests électriques doivent être effectués avant l'intégration définitive du module optique scellé. Le fabricant peut ensuite procéder à des tests d'étanchéité, d'immersion ou environnementaux lors de la fabrication du produit final.

• Afficher: Vérifier le motif de l'image, la luminosité et la communication de l'interface.
• Détecteurs de mouvement : Vérifier l'identité et la réponse des axes de l'IMU/boussole/baromètre.
• Capteur optique: Vérifiez le fonctionnement de la LED et la réponse de la photodiode, le cas échéant.
• Bluetooth/synchronisation : Confirmez le mode de raccordement de production approuvé.
• Puissance: Mesurer l'état de charge, le courant actif et le sommeil profond.
• FCT : Highleap peut exécuter des tâches définies par le client test fonctionel avec micrologiciel et limites enregistrées.

Liste de contrôle pour la demande de devis concernant la production de circuits imprimés pour lunettes de natation électroniques

Veuillez fournir les fichiers des circuits imprimés/flexibles, de l'écran/du moteur optique, des références des capteurs, des contacts de batterie/charge, de la structure mécanique des lunettes, des exigences d'étanchéité/de revêtement, du firmware et de la méthode de test. Si le produit utilise un capteur de fréquence cardiaque intégré, veuillez inclure la fenêtre optique et la géométrie de contact avec la peau ; s'il est utilisé en milieu aquatique, veuillez inclure l'environnement du magnétomètre.

Highleap peut fabriquer des configurations connexes telles que des cartes PCB pour lunettes de natation intelligentes , des cartes PCBA pour lunettes de natation AR , des composants électroniques pour lunettes de natation HUD , des cartes pour lunettes de natation en eau libre , des cartes PCB pour lunettes de natation à fréquence cardiaque et des cartes PCB pour lunettes de triathlon intelligentes , à condition que l'écran, le capteur et les interfaces mécaniques étanches soient définis pour chaque version.