Fabrication de circuits imprimés pour le suivi de posture des dispositifs portables IMU et des entraîneurs de posture haptiques

Un circuit imprimé de suivi de posture est généralement un dispositif portable compact de détection de mouvement, plutôt qu'une plateforme complexe de surveillance de la santé. Ses fonctions principales comprennent un accéléromètre/gyroscope basse consommation, un microcontrôleur ou un concentrateur de capteurs, le Bluetooth, une batterie et un moteur de vibration qui fournit un retour d'information lorsque l'algorithme du fabricant détecte une posture prolongée. La complexité du produit ne réside pas dans le nombre de composants, mais dans son étalonnage et son orientation mécanique. Une même centrale inertielle (IMU) peut enregistrer des mouvements différents selon que le dispositif est positionné sur un vêtement, un support adhésif ou un bracelet.

Highleap Electronics fabrique des cartes électroniques (PCBA) personnalisées pour des systèmes d'entraînement postural destinés aux dispositifs portables à clipser, adhésifs ou à porter sur un bracelet. Le processus de production permet de vérifier les axes des capteurs, la connectivité Bluetooth, les vibrations et l'état de l'alimentation, tandis que l'algorithme de posture, la méthode de coaching et les allégations de santé restent la propriété du fabricant d'origine (OEM).

Types d'appareils de suivi de posture et architectures de montage

Les dispositifs de correction posturale peuvent être fixés dans le haut du dos, accrochés aux vêtements, portés en pendentif ou intégrés à un bracelet. Ce choix de fixation modifie le système de coordonnées du capteur, le couplage haptique, l'environnement de l'antenne et le dispositif d'étalonnage ; l'architecture du circuit imprimé doit donc être définie conjointement avec le mode de fixation.

• Circuit imprimé adhésif pour suivi de posture du haut du dos : Un petit dispositif se fixe directement sur le haut du dos et utilise un retour haptique lorsque l'orientation de l'utilisateur s'écarte de la ligne de base apprise.
• Carte PCBA pour correcteur de posture à clipser : Se fixe aux vêtements ; le micrologiciel doit tolérer une plus grande variation d’orientation et de mouvement.
• Circuit imprimé du capteur de posture pour collier ou pendentif : Utilise la gravité et l'angle du torse à partir d'une position suspendue ou fixée sur la poitrine.
• Électronique du bracelet correcteur de posture : Peut distribuer des capteurs ou des actionneurs de vibrations via une bandoulière/une sangle pectorale.
• tenues ergonomiques de bureau pour une posture optimale : L'accent est mis sur la posture assise prolongée et les rappels d'applications plutôt que sur les mouvements sportifs.
• Produits connexes : Les traqueurs de mouvement, les dispositifs de rééducation portables, les capteurs d'activité et les vêtements intelligents partagent l'électronique IMU mais utilisent des algorithmes et des procédures de certification différents.

Pourquoi le style de montage doit-il être précisé dans la demande de devis ?

L'orientation de l'IMU, le sens de rotation du moteur de vibration, l'environnement de l'antenne et le dispositif d'étalonnage sur le circuit imprimé dépendent tous de la façon dont l'appareil est positionné sur le corps. Une simple description du circuit imprimé d'un « suivi de posture » ​​sans contexte de montage ne constitue pas une information technique complète.

Centrale inertielle à 6 axes, fusion de capteurs et étalonnage d'orientation

L'IMU est le principal dispositif de mesure. Les IMU portables à très faible consommation et les concentrateurs de capteurs peuvent combiner l'accélération, la vitesse angulaire et la fusion embarquée, mais le circuit imprimé doit néanmoins préserver l'orientation mécanique et une faible consommation d'énergie.

• Placement à l'IMU : Placez le capteur près d'une partie mécaniquement stable du boîtier et loin des zones flexibles de la carte, des boutons ou d'un actionneur haptique puissant.
• Cartographie des axes : L'orientation X/Y/Z doit être indiquée sur le schéma d'assemblage/mécanique et liée au firmware.
• Fusion de capteurs : Les capteurs intelligents intégrés peuvent réduire la charge de traitement du microcontrôleur, mais le micrologiciel et la configuration des capteurs doivent correspondre exactement au MPN. Le contrôleur environnant peut suivre. carte de circuit imprimé à microcontrôleur Pratiques de conception et de programmation.
• Calibration: L'étalonnage en usine du zéro/de l'orientation doit utiliser le même dispositif de montage et le même plan de référence pour chaque unité.
• contrainte mécanique : Les cartes minces ou les boîtiers adhésifs ne doivent pas plier le capteur pendant son utilisation.

Un dispositif de correction posturale peut-il utiliser uniquement un accéléromètre ?

Certains produits peuvent déduire leur orientation de la gravité grâce à un accéléromètre 3 axes, tandis que d'autres utilisent une centrale inertielle 6 axes pour une meilleure compréhension du mouvement. Le fabricant de circuits imprimés doit concevoir et tester l'architecture choisie par le constructeur plutôt que de se baser sur un seul type de capteur.

Retour haptique, boutons et problème de couplage mécanique

Le moteur vibrant est le principal moyen de communication de nombreux correcteurs de posture avec l'utilisateur. Cependant, il peut également constituer une source de perturbation lorsqu'on est assis à proximité du capteur de mouvement.

• Sélection du moteur : Les actionneurs ERM et LRA ont des circuits de commande, un comportement en fréquence et un montage mécanique différents.
• Séparation de l'IMU : Le moteur haptique ne doit pas exercer de polarisation mécanique ni saturer le capteur pendant les périodes de mesure, sauf si le micrologiciel en tient compte intentionnellement.
• Courant du pilote : Les impulsions haptiques peuvent provoquer des baisses de tension si la batterie et le découplage local sont sous-dimensionnés.
• Boutons/tactiles : Les commandes d'étalonnage et d'alimentation doivent être facilement accessibles sans avoir à plier le circuit imprimé.
• Adhésif/clip de fixation : La pièce mécanique transmettant le mouvement du corps au capteur doit être identique pour toute la production.

Connectivité des applications Bluetooth et architecture basse consommation

Les correcteurs de posture se connectent généralement à un téléphone pour le calibrage, le suivi des progrès et les mises à jour du micrologiciel. Le système RF est simple comparé à celui d'une montre connectée, mais le désaccord d'antenne dû au corps et au boîtier reste un facteur important.

• BLE : La carte peut utiliser un format compact PCB Bluetooth architecture avec l'antenne dégagée de la batterie et des clips métalliques.
• Charge corporelle : Le montage sur le haut du dos et la poitrine permet de modifier le réglage de l'antenne par rapport à une configuration sur banc ouvert.
• Cycle de service de la connexion : La diffusion en continu consomme beaucoup plus d'énergie que la synchronisation périodique ; le mode du firmware devrait être pris en compte dans les tests en cours.
• Mise à jour du firmware: Des pastilles de test ou des modules BLE DFU doivent être disponibles avant la fermeture définitive du boîtier.
• Sommeil/éveil : La fonction de réveil par déclenchement de mouvement peut prolonger l'autonomie de la batterie si l'IMU et le MCU restent dans un véritable état de faible consommation.

Options de circuits imprimés, de batteries et de boîtiers pour appareils portables miniatures

Les dispositifs de correction posturale sont souvent volontairement discrets. Il peut s'agir d'un petit module rigide, d'une bande flexible ou d'un ensemble rigide-flexible intégré à un vêtement.

• Circuit imprimé rigide compact : Souvent suffisant pour un module adhésif ou à clipser avec une batterie et un moteur haptique.
• Rigide-flexible : PCB rigide-flex est utile pour les variantes de bandes ou de vêtements avec des actionneurs ou des contacts répartis.
• IDH: PCB HDI Cela peut se justifier pour des conceptions WLCSP/BGA très petites, mais c'est inutile pour de nombreux dispositifs de suivi de posture simples.
• Batterie: Le circuit de charge/protection peut être examiné par rapport à PCB de gestion de batterie exigences pour la cellule sélectionnée.
• Environnement cutané/transpirant : Étanchéité du boîtier et sélectivité revêtement enrobant Il faut protéger les composants électroniques sans emprisonner l'humidité autour des contacts de charge.

Assemblage de cartes de circuits imprimés, inspection de l'orientation des capteurs et programmation

Les capteurs de posture sont certes simples sur le plan électrique, mais une erreur d'orientation peut entraîner un dysfonctionnement. Le contrôle du premier article et de l'assemblage doit donc porter sur les axes mécaniques des capteurs, et pas seulement sur la qualité des soudures.

• Assemblage PCB : Highleap peut fournir Assemblage de PCB pour IMU, BLE MCU, PMIC, pilote haptique et connecteurs.
• Approvisionnement contrôlé : Le capteur MPN, l'actionneur haptique et le régulateur doivent suivre sourcing de composants des règles, car le comportement du firmware peut en dépendre.
• Zone d'intérêt : AOI dans PCBA peut confirmer l'orientation, la polarité et l'emplacement des composants visibles de l'IMU.
• Programmation: Le micrologiciel, les paramètres d'étalonnage par défaut et l'identité de l'unité doivent être liés à la révision du circuit imprimé/de la nomenclature.
• Premier article sur la mécanique : Vérifiez la position du clip/de l'adhésif, l'orientation du capteur et la direction des vibrations dans la capsule assemblée.

Liste de contrôle des tests fonctionnels et de la demande de devis pour la fabrication de circuits imprimés de suivi de posture

Un dispositif de fixation déterministe est préférable à l'utilisation d'un équipement par un opérateur pour chaque unité de production. La carte peut être positionnée selon des angles connus et son fonctionnement vérifié par rapport aux données du firmware.

• Test de l'axe de l'IMU : Faites pivoter la carte/le module assemblé selon des orientations définies et vérifiez la réponse des axes.
• Sortie haptique : Vérifier la commande du moteur et le courant sous une commande connue.
• Bluetooth: Vérifiez l'appairage, l'identité série ou la télémétrie en mode test.
• Courant: Mesurer les états actifs, haptiques et de sommeil profond.
• De charge: Vérifiez l'entrée du connecteur/contact et la mesure de la batterie.
• FCT : Highleap peut implémenter des solutions définies par le client. test fonctionel en utilisant le dispositif approuvé.

Highleap prend en charge les produits associés, notamment les cartes de circuits imprimés pour le suivi de posture IMU , les cartes PCBA pour l'entraînement intelligent à la posture , les cartes de capteurs de posture haptiques , les cartes de circuits imprimés pour dispositifs de posture à clipser , les systèmes électroniques de suivi de la posture dorsale et les cartes de circuits imprimés pour dispositifs portables de rappel de posture . La principale différence de fabrication entre ces versions réside généralement dans le système de référence mécanique utilisé pour l'orientation et l'étalonnage des capteurs.