Fabricação de PCBs para óculos de natação eletrônicos para displays de realidade aumentada e rastreamento de movimento.

Os óculos de natação eletrônicos integram um visor, sensores de movimento, bateria, sincronização sem fio e, às vezes, funções de frequência cardíaca ou bússola em um dispositivo hidrodinâmico fixado na lateral da cabeça do nadador. Diferentemente de um smartwatch, os componentes eletrônicos podem estar embutidos na lente ou na haste e precisam permanecer legíveis enquanto o usuário se move na água. O dispositivo também é exposto repetidamente a produtos químicos de piscina, água salgada, contatos de carregamento úmidos e revestimentos antiembaçantes.

O principal desafio de fabricação de PCBs/PCBAs é combinar um módulo óptico ultracompacto com sensores à prova d'água confiáveis ​​e uma estrutura mecânica confortável. A Highleap Electronics fabrica óculos de natação inteligentes personalizados e outros dispositivos eletrônicos vestíveis, enquanto as métricas de natação, a calibração óptica, a classificação de impermeabilidade e as especificações de desempenho esportivo ainda estão sob a validação do produto final pelo fabricante.

Tipos de óculos de natação eletrônicos e arquiteturas de placas de circuito impresso (PCB)

Os óculos de natação eletrônicos incluem variantes para treinamento em piscina, realidade aumentada/HUD, águas abertas e biométricas. Cada classe de produto altera os requisitos de tela, sensor, impermeabilização e testes de produção; portanto, o encapsulamento da placa de circuito impresso deve identificar a configuração pretendida antes que o layout ou o fornecimento sejam definidos.

• Óculos de natação para treino em piscina com placa de circuito impresso: Utiliza detecção de voltas, braçadas e repouso baseada em IMU, além de um visor integrado à lente.
• Placa de circuito impresso para óculos de natação com realidade aumentada/HUD: Destaca dados em tempo real sobre ritmo, distância ou treino em um visor transparente.
• Componentes eletrônicos para óculos de natação em águas abertas: Pode adicionar funcionalidade de bússola digital e sincronizar com um relógio para medição de distância baseada em GNSS de superfície.
• Óculos de natação com monitor de frequência cardíaca em placa de circuito impresso: Adiciona um sensor óptico próximo à têmpora ou se conecta a um sensor de frequência cardíaca separado.
• Óculos de natação para triatlo PCB: Prioriza a direção em águas abertas, as métricas de treino, a longa duração da corrida e a rápida sincronização pós-natação.
• Produtos adjacentes: Máscaras de mergulho inteligentes, óculos esportivos com HUD, relógios de natação e dispositivos vestíveis com monitoramento óptico da frequência cardíaca compartilham subsistemas específicos, mas possuem diferentes requisitos de pressão e vedação.

Quais as diferenças entre óculos de natação com realidade aumentada e óculos de natação inteligentes em termos de placa de circuito impresso?

Uma placa de circuito impresso (PCBA) para óculos de natação com realidade aumentada geralmente prioriza a tela próxima aos olhos, o alinhamento óptico e o caminho gráfico, enquanto uma PCB mais abrangente para óculos de natação inteligentes pode priorizar a detecção de movimento, os dados de treino, a sincronização sem fio ou as funções de frequência cardíaca. A arquitetura final da PCB deve seguir o conjunto de recursos real, em vez de assumir que ambos os produtos são idênticos.

Integração de tela próxima aos olhos, guia de ondas e pacote tecnológico ultracompacto

O sistema de exibição precisa fornecer informações legíveis sem obstruir a visão do nadador. Os componentes eletrônicos podem estar localizados em um compartimento lateral compacto com um guia de ondas ou combinador que se estende até a lente.

• Interface do módulo de exibição: Os conectores FPC de passo fino e os conectores de microdisplay devem estar alinhados com o datum óptico. A Highleap pode usar a mesma disciplina de fabricação aplicada a PCB flexível em óculos inteligentes arquiteturas.
• Interconexão flexível: A PCB flexível É possível encaminhar sinais de exibição, botões ou sensores através da armação dos óculos, com menos volume do que chicotes de fios.
• Alinhamento óptico: Os furos de montagem da placa de circuito impresso (PCB), as dimensões dos reforços e o posicionamento do visor devem ser controlados, pois um pequeno deslocamento pode mover a imagem virtual.
• Exibir corrente: O nível de brilho deve ser equilibrado com a duração da bateria e o aquecimento local em um compartimento fechado.
• Separação água/antiembaçante: Os revestimentos ópticos e os adesivos eletrônicos devem ser removidos em conjunto para que o processo de montagem não danifique a lente ou o tratamento antiembaçante.

IMU, bússola, barômetro e sensor de movimento de natação

Os óculos de natação inteligentes podem inferir o tipo de braçada, as viradas e os períodos de descanso a partir de sensores de movimento. As versões para águas abertas podem incluir um magnetômetro para medir a direção, e alguns modelos compactos também contam com um sensor barométrico.

• Orientação da IMU: Os eixos do acelerômetro e do giroscópio devem ser integrados à armação dos óculos para que o software detecte movimentos consistentes da cabeça. IMUs vestíveis de baixo consumo são adequadas para essa classe de produto, mas o MPN exato permanece sob controle do fabricante original (OEM).
• Posicionamento da bússola: Mantenha o magnetômetro longe da corrente da bateria, de ímãs de carregamento e de componentes ferromagnéticos da pulseira.
• Barômetro/sensor de pressão: Se usado para dados de movimento/ambiente, o sensor de pressão Requer um caminho de pressão/ventilação definido e restrição de limpeza.
• Fusão de sensores: A orientação da placa de circuito impresso (PCB), o encaixe mecânico e a calibração do firmware devem permanecer sincronizados; erros de rotação na montagem podem se manifestar como erros de algoritmo.
• Montagem sem vibração: A placa do sensor deve ser mecanicamente estável dentro da estrutura para que a flexão da lente ou a tensão da alça não criem artefatos de movimento inconsistentes.

O GPS para águas abertas precisa estar dentro dos óculos de mergulho?

Não necessariamente. Alguns óculos de natação inteligentes obtêm a distância via GPS de um relógio emparelhado, enquanto os óculos processam a exibição, a frequência cardíaca e os dados de movimento/bússola integrados. A arquitetura da placa de circuito impresso deve refletir o projeto real do produto do fabricante original, em vez de presumir um GNSS integrado.

Sensor óptico de frequência cardíaca na têmpora ou na cabeça.

Alguns óculos de natação avançados possuem um sensor óptico PPG na têmpora, onde o contato mecânico é bem diferente da detecção no pulso. O fornecedor da placa de circuito impresso (PCB) deve preservar a altura, a orientação e a geometria da janela do sensor, mesmo que a validação do algoritmo permaneça sob responsabilidade do fabricante original (OEM).

• AFE óptico e LEDs: Dispositivos PPG de baixo ruído geralmente utilizam encapsulamentos WLP compactos e trilhos de corrente dedicados para LEDs.
• Janela do sensor: A lente, a barreira de luz, a junta e a pressão de contato com a pele determinam o acoplamento óptico e a rejeição da luz ambiente.
• Tolerância mecânica: Excesso de adesivo ou folga na carcaça podem causar interferência entre o LED e o fotodiodo.
• Acoplamento de ruído: Os indicadores de relógio, atividade de rádio e carregadores de comutação devem ser separados da interface analógica óptica.
• Teste de produção: A resposta básica de LEDs/fotodiodos pode ser verificada no nível da placa de circuito impresso (PCBA), enquanto a precisão final da frequência cardíaca requer um teste de sistema definido pelo fabricante original (OEM).

PCB à prova d'água, resistente à exposição ao cloro/sal e com design para carregamento a seco.

Os óculos de natação estão sujeitos a um ciclo de umidade mais severo do que a maioria dos dispositivos vestíveis para atividades físicas: os componentes eletrônicos ficam submersos durante o uso e são carregados após a exposição ao cloro, à água salgada ou à água de limpeza.

• Arquitetura à prova d'água: A PCB à prova d'água A abordagem pode incluir revestimento e contatos protegidos, mas as vedações da caixa continuam sendo a principal barreira contra a água.
• Revestimento seletivo: Revestimento isolante Não deve cobrir janelas ópticas, portas de pressão ou interfaces de carregamento, a menos que seja explicitamente projetado para esse processo.
• Contatos de carregamento: O produto deve exigir contatos secos antes do carregamento; a metalurgia dos contatos e as instruções de limpeza devem levar em consideração resíduos de piscina/sal.
• Controle de corrosão: Resíduos de fluxo e contaminação iônica retida podem acelerar a corrosão em ciclos repetidos de umidade/secagem.
• Compartimento da bateria: A tolerância ao inchaço celular, a política de ventilação e a retenção mecânica são decisões a nível do produto que devem ser consideradas na lista de materiais a manter fora do quadro de distribuição.

Montagem e miniaturização de placas de circuito impresso para óculos de natação inteligentes

O encapsulamento eletrônico pode ser muito menor do que a placa principal de um relógio, portanto, o projeto geralmente utiliza componentes de passo fino, interconexões flexíveis e restrições rigorosas de altura dos componentes.

• HDI onde necessário: PCB HDI Pode ser justificado pela fuga WLCSP/BGA ou pelo volume do compartimento óptico, mas nem todas as placas de óculos de natação precisam de laminação sequencial.
• Passivos pequenos: Os componentes 0201 podem reduzir a área de RF/potência; as implicações da montagem são abordadas em Componente SMD 0201 fabricação.
• Montagem flexível: Highleap pode dar suporte conjunto PCB flexível Utilizando suportes e reforços que protegem a geometria curva ou estreita.
• AOI: AOI em PCBA Isso deve acontecer antes que os componentes eletrônicos sejam fixados na armação dos óculos.
• Fornecimento controlado: Os componentes de display, IMU, sensor óptico, PMIC e RF devem usar MPNs aprovados.

Testes de fábrica antes da vedação final à prova d'água.

Os testes elétricos devem ser concluídos antes da integração permanente do módulo óptico selado. O fabricante original pode então adicionar testes de vazamento, imersão ou ambientais na fase final do produto.

• Exibição: Verificar padrão de imagem, brilho e comunicação da interface.
• Sensores de movimento: Verificar a identidade da IMU/bússola/barômetro e a resposta do eixo.
• Sensor óptico: Verifique o acionamento do LED e a resposta do fotodiodo, se houver.
• Bluetooth/sincronização: Confirme o modo de conexão de produção aprovado.
• Poder: Meça o estado de carga, a corrente ativa e o sono profundo.
• FCT: A Highleap pode executar tarefas definidas pelo cliente. teste funcional Com firmware e limites registrados.

Lista de verificação para solicitação de cotação (RFQ) para produção de PCB para óculos de natação eletrônicos.

Envie os arquivos PCB/flex, display/motor óptico, MPNs dos sensores, contatos da bateria/carregamento, estrutura mecânica dos óculos, requisitos de impermeabilização/revestimento, firmware e método de teste. Se o produto utiliza um sensor de frequência cardíaca integrado, inclua a janela óptica e a geometria de contato com a pele; se utiliza orientação em águas abertas, inclua o ambiente do magnetômetro.

A Highleap pode fabricar configurações relacionadas, como PCBs para óculos de natação inteligentes , PCBAs para óculos de natação com realidade aumentada , componentes eletrônicos para óculos de natação com HUD , placas para óculos de natação em águas abertas , PCBs para óculos de natação com monitor de frequência cardíaca e conjuntos de PCBs para óculos de triatlo inteligentes , desde que o visor, o sensor e as interfaces mecânicas à prova d'água sejam definidos para cada versão.