Fabricarea de PCB-uri pentru dispozitive de monitorizare a posturii pentru dispozitive portabile IMU și dispozitive de antrenament haptic al posturii

Un PCB pentru un dispozitiv de urmărire a posturii este de obicei un dispozitiv portabil compact, cu senzor de mișcare, mai degrabă decât o platformă complexă de monitorizare a stării de sănătate. Funcțiile sale principale sunt un accelerometru/giroscop de consum redus de energie, un MCU sau un hub de senzori, Bluetooth, o baterie și un motor de vibrații care oferă feedback atunci când algoritmul producătorului de echipamente originale (OEM) detectează o condiție de postură susținută. Ceea ce îngreunează acest produs nu este numărul de componente; ci calibrarea și orientarea mecanică. Același IMU poate raporta mișcări diferite dacă dispozitivul se rotește pe haine, o placă adezivă sau o curea.

Highleap Electronics produce PCBA-uri proiectate de clienți pentru dispozitive portabile cu clipsare, adezive și tip bandă. Procesul de producție poate verifica axele senzorilor, Bluetooth, vibrațiile și stările de alimentare, în timp ce algoritmul de postură propriu-zis, metoda de antrenament și afirmațiile privind sănătatea rămân la OEM.

Tipuri de dispozitive de monitorizare a posturii și arhitecturi de montare

Produsele de postură pot fi montate pe partea superioară a spatelui, prinse de haine, purtate ca pandantiv sau integrate într-o brățară. Această alegere mecanică modifică sistemul de coordonate al senzorului, cuplajul haptic, mediul antenei și dispozitivul de calibrare, așadar arhitectura PCB-ului ar trebui definită împreună cu metoda de montare.

• PCB cu adeziv pentru urmărirea posturii în partea superioară a spatelui: O mică capsula aderă direct la partea superioară a spatelui și folosește feedback haptic atunci când orientarea utilizatorului depășește linia de bază învățată.
• PCBA pentru antrenament de postură cu clipsare: Se montează pe îmbrăcăminte; firmware-ul trebuie să tolereze mai multe variații de orientare și mișcare.
• PCB pentru senzor de postură pentru colier sau pandantiv: Folosește gravitația și unghiul trunchiului dintr-o poziție suspendată sau montată pe piept.
• Electronică pentru banda de corectare a posturii: Poate distribui senzori sau actuatoare de vibrații printr-o curea de umăr/piept.
• Dispozitiv portabil pentru ergonomia posturii la birou: Se concentrează pe postura prelungită pe scaun și pe mementourile din aplicații, mai degrabă decât pe mișcarea sportivă.
• Produse adiacente: Dispozitivele de urmărire a mișcării, dispozitivele purtabile de reabilitare, senzorii de activitate și îmbrăcămintea inteligentă au în comun componente electronice IMU, dar utilizează algoritmi și căi de certificare diferite.

De ce ar trebui menționat stilul de montare în cererea de ofertă?

Orientarea IMU a PCB-ului, direcția motorului de vibrații, mediul antenei și dispozitivul de calibrare depind toate de modul în care dispozitivul este așezat pe corp. Un „PCB de urmărire a posturii” fără context de montare reprezintă o informație inginerească incompletă.

IMU pe 6 axe, fuziune senzori și calibrare orientare

IMU-ul este principalul dispozitiv de măsurare. IMU-urile purtabile cu consum ultra-redus de energie și hub-urile de senzori pot combina accelerația, rata unghiulară și fuziunea integrată, dar PCB-ul trebuie să păstreze în continuare orientarea mecanică și puterea redusă de zgomot.

• Plasarea IMU: Plasați senzorul lângă o parte stabilă din punct de vedere mecanic a carcasei și departe de plăcile flexibile, butoane sau un actuator haptic puternic.
• Maparea axelor: Orientarea X/Y/Z trebuie marcată în desenul de ansamblu/mecanic și legată de firmware.
• Fuziunea senzorilor: Senzorii inteligenți integrați pot reduce sarcina de procesare a MCU, dar configurația firmware-ului și a senzorului trebuie să corespundă exact cu MPN-ul. Controlerul din jur poate urma acest lucru. placă de circuit a microcontrolerului practici de proiectare și programare.
• Calibrare: Calibrarea zero/orientare din fabrică trebuie să utilizeze același dispozitiv de montare și același plan de referință pentru fiecare unitate.
• Tensiune mecanică: Plăcile subțiri sau carcasele adezive nu trebuie să îndoaie ambalajul senzorului în timpul utilizării.

Poate un dispozitiv de postură să folosească doar un accelerometru?

Unele produse pot deduce orientarea din gravitație cu un accelerometru pe 3 axe, în timp ce altele folosesc un IMU pe 6 axe pentru un context de mișcare mai bogat. Producătorul de PCB ar trebui să construiască și să testeze arhitectura selectată de producătorul de echipamente originale (OEM), mai degrabă decât să presupună un set de senzori.

Feedback haptic, butoane și problema cuplajului mecanic

Motorul cu vibrații este modul în care multe dispozitive de antrenament postural comunică cu utilizatorul. De asemenea, devine o sursă de perturbare, fiind amplasat în apropierea senzorului de mișcare.

• Selecția motorului: Actuatoarele ERM și LRA au circuite de acționare, comportament în frecvență și montare mecanică diferite.
• Separarea IMU: Motorul haptic nu ar trebui să polarizeze sau să sature mecanic senzorul în timpul perioadelor de măsurare, cu excepția cazului în care firmware-ul ia în considerare acest lucru în mod intenționat.
• Curentul șoferului: Impulsurile haptice pot crea pene de alimentare dacă bateria și decuplarea locală sunt subdimensionate.
• Butoane/atingere: Comenzile de calibrare și alimentare ar trebui să fie ușor accesibile fără a îndoi placa de circuit imprimat.
• Adeziv/clemă de montare: Partea mecanică care transferă mișcarea de la corp la senzor ar trebui să fie consistentă pe tot parcursul producției.

Conectivitate Bluetooth pentru aplicații și arhitectură cu consum redus de energie

Aparatele de antrenament postural se conectează de obicei la un telefon pentru calibrare, urmărirea progresului și actualizări de firmware. Subsistemul RF este simplu în comparație cu un ceas inteligent, dar dezacordarea antenei de către corp și carcasă este în continuare importantă.

• BLE: Placa poate folosi un format compact PCB Bluetooth arhitectură cu antena ținută departe de baterie și cleme metalice.
• Încărcarea corpului: Montarea în partea superioară a spatelui și a pieptului poate schimba reglarea antenei față de condiția de bancă deschisă.
• Ciclul de funcționare al conexiunii: Transmiterea continuă consumă mult mai multă energie decât sincronizarea periodică; modul firmware-ului ar trebui să se reflecte în testarea curentă.
• Actualizarea firmware-ului: Funcția DFU BLE sau plăcuțele de testare trebuie să fie disponibile înainte ca incinta să fie închisă definitiv.
• Somn/veghe: Trezirea declanșată de mișcare poate prelungi durata de viață a bateriei dacă IMU și MCU rămân într-o stare de consum redus.

Opțiuni de PCB, baterie și carcasă portabile de dimensiuni reduse

Dispozitivele de susținere a posturii sunt adesea intenționat discrete. Placa poate fi un mic modul rigid, o bandă flexibilă sau un ansamblu rigid-flexibil distribuit prin intermediul unui articol de îmbrăcăminte.

• PCB rigid compact: Adesea suficient pentru un pod adeziv sau cu clips cu o singură baterie și motor haptic.
• Rigid-flex: PCB rigid-flex este utilă pentru variantele de bandă sau îmbrăcăminte cu actuatoare sau contacte distribuite.
• HDI: HDI PCB poate fi justificată pentru modele WLCSP/BGA foarte mici, dar este inutilă pentru multe dispozitive simple de urmărire a posturii.
• Baterie: Circuitul de încărcător/protecție poate fi verificat în raport cu PCB pentru gestionarea bateriei cerințe pentru celula selectată.
• Mediul pielii/transpirației: Etanșarea incintei și selectivă acoperire conformală ar trebui să protejeze componentele electronice fără a acumula umezeală în jurul contactelor de încărcare.

Asamblare PCBA, Inspecție Orientare Senzori și Programare

Dispozitivele de urmărire a posturii pot fi simple din punct de vedere electric, dar o eroare de orientare poate face ca produsul să se comporte incorect. Prin urmare, inspecția primului articol și a asamblării ar trebui să includă axele senzorilor mecanici, nu doar calitatea lipiturii.

• Asamblare PCB: Highleap poate oferi Asamblare PCB pentru IMU, BLE MCU, PMIC, driver haptic și conectori.
• Aprovizionare controlată: MPN-ul senzorului, actuatorul haptic și regulatorul trebuie să respecte instrucțiunile. aprovizionarea componentelor reguli deoarece firmware-ul poate depinde de comportamentul lor.
• AOI: AOI în PCBA poate confirma orientarea IMU, polaritatea și plasarea componentelor vizibile.
• Programare: Firmware-ul, valorile implicite de calibrare și identitatea unității ar trebui să fie legate de revizia PCB/BOM.
• Primul articol mecanic: Verificați datele clemei/adezivului, orientarea senzorului și direcția vibrațiilor în capsula asamblată.

Test funcțional și listă de verificare pentru cererea de ofertă (RFQ) pentru fabricarea PCB-urilor pentru sisteme de urmărire a posturii

O fixare deterministă este mai bună decât să-i ceri unui operator să poarte fiecare unitate de producție. Placa poate fi plasată la unghiuri cunoscute și verificată în funcție de ieșirea firmware-ului.

• Testul axei IMU: Rotiți placa/capsula asamblată prin orientările definite și verificați răspunsul axei.
• Ieșire haptică: Verificați acționarea motorului și curentul sub o comandă cunoscută.
• Bluetooth: Verificați asocierea, identitatea serială sau telemetria în mod de testare.
• Curent: Măsoară stările active, haptice și de somn profund.
• încărcare: Verificați intrarea conectorului/contactului și măsurarea bateriei.
• FCT: Highleap poate implementa testarea funcțională folosind dispozitivul de fixare omologat.

Highleap poate oferi servicii similare, inclusiv PCB pentru sisteme de urmărire a posturii IMU , PCB pentru sisteme inteligente de antrenament al posturii , plăci pentru senzori haptici de postură , PCB pentru dispozitive de postură cu clipsare , electronice pentru urmărirea posturii spatelui și ansambluri PCB purtabile pentru memento-uri de postură . Principala diferență de fabricație dintre aceste versiuni este de obicei datele mecanice utilizate pentru orientarea și calibrarea senzorului.