PCB-productie voor elektronische zwembrillen met AR-zwemdisplays en bewegingsregistratie.

Elektronische zwembrillen bevatten een display, bewegingssensoren, een batterij, draadloze synchronisatie en soms hartslag- of kompasfuncties in een hydrodynamische behuizing die aan de zijkant van het hoofd van de zwemmer is bevestigd. In tegenstelling tot een smartwatch kan de elektronica in de lens of de pootjes zijn ingebouwd en moet deze leesbaar blijven terwijl de gebruiker zich door het water beweegt. Het apparaat wordt bovendien herhaaldelijk blootgesteld aan chemicaliën in het zwembadwater, zout water, natte oplaadcontacten en anticondenscoatings.

De grootste uitdaging bij PCB/PCBA is het combineren van een ultracompacte optische module met betrouwbare waterdichte sensoren en een comfortabele mechanische opbouw. ​​Highleap Electronics produceert op maat gemaakte slimme zwembrillen en bijbehorende draagbare elektronica, terwijl zwemgegevens, optische kalibratie, waterdichtheid en sportprestatieclaims onder de validatie van het eindproduct door de OEM vallen.

Producttypen en PCB-architecturen van elektronische zwembrillen

Elektronische zwembrillen zijn er in verschillende varianten: voor training in het zwembad, met augmented reality (AR) en head-up display (HUD), voor open water en met biometrische functies. Elke productcategorie heeft andere eisen ten aanzien van het display, de sensor, de waterdichtheid en de productietests. Daarom moet de printplaat de beoogde configuratie aangeven voordat de lay-out of de inkoop definitief wordt vastgelegd.

• PCB voor trainingsbrillen voor zwembaden: Maakt gebruik van IMU-gebaseerde ronde-, slag- en rustdetectie, plus een in-lens display.
• AR/HUD zwembril PCBA: Benadrukt realtime gegevens over tempo, afstand of training in een transparant display.
• Elektronica voor zwembrillen in open water: Mogelijk wordt er een digitaal kompas toegevoegd en kan het apparaat gesynchroniseerd worden met een horloge voor GNSS-afstandsmeting aan de oppervlakte.
• Printplaat voor zwembrillen met hartslagmeter: Voegt een optische sensor toe nabij de slaap of maakt verbinding met een aparte hartslagsensor.
• Printplaat voor triatlonzwembrillen: Geeft prioriteit aan openwatertechniek, trainingsstatistieken, lange looptijden en snelle synchronisatie na het zwemmen.
• Aangrenzende producten: Slimme duikmaskers, sportbrillen met HUD, zwemhorloges en optische hartslagmeters delen specifieke subsystemen, maar hebben verschillende druk- en behuizingseisen.

Wat is het verschil tussen AR-zwembrillen en slimme zwembrillen op PCB-niveau?

Een printplaat voor een AR-zwembril legt doorgaans meer nadruk op het display vlak bij het oog, optische uitlijning en grafische vormgeving, terwijl een bredere printplaat voor een slimme zwembril prioriteit kan geven aan bewegingsdetectie, trainingsgegevens, draadloze synchronisatie of hartslagmeting. De uiteindelijke printplaatarchitectuur moet aansluiten op de daadwerkelijke functionaliteit en mag er niet van uitgaan dat beide producten identiek zijn.

Near-Eye Display, Waveguide en Ultra-Compact Tech-Pack Integratie

Het displaysysteem moet leesbare informatie weergeven zonder het zicht van de zwemmer te belemmeren. De elektronica kan zich in een compacte zijmodule bevinden, waarbij een golfgeleider of combiner in de lens uitsteekt.

• Interface van de weergavemodule: Fijnmazige FPC- en microdisplayconnectoren moeten gekoppeld worden aan het optische referentiepunt. Highleap kan dezelfde productiediscipline toepassen als bij Flexibele printplaat in slimme brillen architecturen.
• Flexibele interconnectie: A flexibele printplaat Display-, knop- of sensorsignalen kunnen via het frame van de bril worden geleid, wat minder ruimte inneemt dan bij kabelbomen.
• Optische uitlijning: De montagegaten op de printplaat, de afmetingen van de verstevigingen en de plaatsing van het beeldscherm moeten nauwkeurig worden gecontroleerd, omdat een kleine verschuiving het virtuele beeld kan verplaatsen.
• Huidige weergave: De helderheid moet in balans zijn met de batterijduur en de plaatselijke opwarming in een afgesloten behuizing.
• Scheiding van water/anti-condensmiddel: Optische coatings en elektronische lijmen moeten samen worden aangebracht, zodat het montageproces de lens of de anticondensbehandeling niet beschadigt.

IMU, kompas, barometer en zwembewegingssensor

Slimme zwembrillen kunnen het type zwemslag, de keerpunten en de rustperiodes afleiden uit bewegingssensoren. Varianten voor open water kunnen een magnetometer bevatten voor het bepalen van de richting, en sommige compacte technologiepakketten bevatten ook een barometrische sensor.

• IMU-oriëntatie: De accelerometer- en gyroscoopassen moeten aan het frame van de bril worden gekoppeld, zodat de software een consistente hoofdbeweging detecteert. Draagbare IMU's met een laag stroomverbruik zijn geschikt voor dit type product, maar het exacte MPN-nummer wordt door de OEM bepaald.
• Kompasplaatsing: Houd de magnetometer uit de buurt van accustroom, laadmagneten en ferromagnetische bevestigingsmaterialen van de band.
• Barometer/druksensor: Indien gebruikt voor bewegings-/omgevingsgegevens, dan druksensor Vereist een gedefinieerd druk-/ontluchtingspad en reinigingsbeperking.
• Sensorfusie: De oriëntatie van de printplaat, de mechanische passing en de firmwarekalibratie moeten gesynchroniseerd blijven; rotatiefouten in de assemblage kunnen zich manifesteren als algoritmefouten.
• Trillingsvrije montage: De sensorprintplaat moet mechanisch stabiel in het frame zitten, zodat lensbuiging of riemspanning geen inconsistente bewegingsartefacten veroorzaakt.

Moet een GPS-apparaat voor open water in de duikbril ingebouwd zijn?

Niet per se. Sommige slimme zwembrillen verkrijgen de afstand via GPS van een gekoppeld horloge, terwijl de bril zelf de weergave, hartslag en bewegings-/kompasgegevens verwerkt. De PCB-architectuur moet het daadwerkelijke productontwerp van de OEM weerspiegelen in plaats van uit te gaan van geïntegreerde GNSS.

Optische hartslagmeting bij de slaap of het hoofd

Sommige geavanceerde zwembrillen plaatsen een PPG-optische sensor bij de slaap, waar het mechanische contact heel anders is dan bij een sensor op de pols. De PCB-leverancier moet de hoogte, oriëntatie en venstergeometrie van de sensor behouden, ook al blijft de validatie van het algoritme bij de OEM.

• Optische AFE en LED's: Geluidsarme PPG-apparaten maken vaak gebruik van compacte WLP-behuizingen en speciale LED-stroomrails.
• Sensorvenster: De lens, lichtbarrière, pakking en contactdruk bepalen de optische koppeling en de afstoting van omgevingslicht.
• Mechanische tolerantie: Overtollige lijm of een te grote opening in de behuizing kan overspraak tussen de LED en de fotodiode veroorzaken.
• Ruiskoppeling: De weergave van klokken, radioactiviteit en het schakelen van laders moet gescheiden zijn van de optische analoge front-end.
• Productietest: De basisrespons van de LED/fotodiode kan op PCBA-niveau worden gecontroleerd, terwijl de uiteindelijke nauwkeurigheid van de hartslagmeting een door de OEM gedefinieerde systeemtest vereist.

Waterdichte printplaat, bestand tegen chloor/zout en droogladen.

Een zwembril wordt aan een zwaardere natte cyclus blootgesteld dan de meeste fitnesswearables: de elektronica wordt tijdens gebruik ondergedompeld en vervolgens opgeladen na contact met chloor, zout water of schoonmaakwater.

• Waterdichte architectuur: A waterdichte printplaat De aanpak kan coatings en beschermde contactpunten omvatten, maar de afdichtingen van de behuizing blijven de belangrijkste waterkering.
• Selectieve coating: Conforme coating Mag geen optische vensters, drukaansluitingen of laadinterfaces afdekken, tenzij deze expliciet voor dat proces zijn ontworpen.
• Oplaadcontacten: Het product moet voor het opladen droge contactpunten hebben; de instructies voor contactmetaalbewerking en reiniging moeten rekening houden met resten van zwembadwater/zout.
• Corrosiebestrijding: Vloeistofresten en ingesloten ionische verontreiniging kunnen corrosie versnellen bij herhaalde nat/droogcycli.
• Batterijbehuizing: De toegestane celzwelling, het ventilatiebeleid en de mechanische bevestiging zijn productspecifieke beslissingen die in de uitsluitingsvoorschriften van het bord moeten worden weerspiegeld.

PCBA-assemblage en miniaturisatie van slimme zwembrillen

De elektronica-behuizing kan veel kleiner zijn dan een moederbord van een horloge, waardoor er bij het ontwerp vaak gebruik wordt gemaakt van componenten met een kleine pitch, flexibele interconnecties en strikte beperkingen ten aanzien van de componenthoogte.

• HDI waar nodig: HDI PCB Dit kan gerechtvaardigd zijn door WLCSP/BGA-ontsnapping of het volume van de optische module, maar niet elk zwembrilbord heeft sequentiële laminering nodig.
• Kleine passieve vaardigheden: 0201-componenten kunnen het RF/vermogensoppervlak verkleinen; de gevolgen voor de assemblage worden besproken in 0201 SMD-component fabricage.
• Flexibele montage: Highleap kan ondersteuning bieden flex PCB-assemblage Het gebruik van dragers en verstevigingen die de gebogen of smalle geometrie beschermen.
• AOI: AOI in PCBA Dit moet gebeuren voordat de elektronica in het brillenmontuur wordt vastgezet.
• Gecontroleerde inkoop: Voor displays, IMU's, optische sensoren, PMIC's en RF-componenten moeten goedgekeurde MPN's worden gebruikt.

Fabriekstests vóór de definitieve waterdichte afdichting.

Voordat de verzegelde optische module definitief wordt geïntegreerd, moeten de elektrische tests worden uitgevoerd. De OEM kan vervolgens in de uiteindelijke productfase lek-, onderdompelings- of milieutests toevoegen.

• Display: Controleer het beeldpatroon, de helderheid en de interfacecommunicatie.
• Bewegingssensoren: Controleer de identiteit en de asrespons van de IMU/kompas/barometer.
• Optische sensor: Controleer de aansturing van de LED en de reactie van de fotodiode, indien aanwezig.
• Bluetooth/synchronisatie: Bevestig de goedgekeurde productieaansluitingsmodus.
• Vermogen: Meet de laadstatus, de actieve stroom en de diepe slaapstand.
• FCT: Highleap kan door de klant gedefinieerde taken uitvoeren. functioneel testen met firmware en geregistreerde limieten.

Offertechecklist voor de productie van printplaten voor elektronische zwembrillen

Stuur de PCB/flex-bestanden, het display/de optische module, de MPN's van de sensoren, de batterij-/laadcontacten, de mechanische opbouw van de bril, de waterdichtheids-/coatingvereisten, de firmware en de testmethode. Als het product een geïntegreerde hartslagsensor gebruikt, voeg dan het optische venster en de geometrie van het huidcontact toe; als het product geschikt is voor gebruik in open water, voeg dan de magnetometeromgeving toe.

Highleap kan gerelateerde configuraties produceren, zoals printplaten voor slimme zwembrillen , printplaten voor AR-zwembrillen , HUD-elektronica voor zwembrillen , printplaten voor zwembrillen voor open water , printplaten voor zwembrillen met hartslagmeting en printplaten voor slimme triatlonbrillen , mits de interfaces voor het display, de sensor en de waterdichte mechanische verbindingen voor elke versie zijn gedefinieerd.