Производство печатных плат для электронных плавательных очков, предназначенных для AR-дисплеев и отслеживания движений во время плавания.

Электронные плавательные очки объединяют в себе дисплей, датчики движения, батарею, беспроводную синхронизацию, а иногда и функции измерения пульса или компаса в гидродинамическом корпусе, крепящемся к боковой части головы пловца. В отличие от смарт-часов, электроника может быть встроена в линзу или дужку и должна оставаться читаемой, пока пользователь движется в воде. Устройство также многократно подвергается воздействию химикатов для бассейнов, соленой воды, влажных контактов зарядки и противотуманных покрытий.

Основная сложность при разработке печатных плат и сборок заключается в объединении сверхкомпактного оптического модуля с надежным датчиком водонепроницаемости и удобным механическим блоком. Компания Highleap Electronics производит разработанные заказчиками «умные» плавательные очки и сопутствующую носимую электронику, в то время как показатели плавания, оптическая калибровка, водонепроницаемость и заявленные спортивные характеристики остаются предметом проверки готовой продукции OEM-производителем.

Электронные плавательные очки: типы продукции и архитектуры печатных плат

Электронные плавательные очки включают в себя варианты для тренировок в бассейне, с дополненной реальностью/дисплеем, для плавания на открытой воде и биометрические варианты. Для каждого класса продукции меняются требования к дисплею, датчику, водонепроницаемости и производственным испытаниям, поэтому на печатной плате должна быть указана предполагаемая конфигурация до утверждения схемы или выбора поставщика.

• Плата для тренировочных очков для бассейна: Использует систему определения кругов, гребка и состояния покоя на основе инерциального измерительного блока (IMU), а также встроенный в объектив дисплей.
• Плата PCBA для плавательных очков с дополненной реальностью/интерфейсом пользователя: Отображает данные о темпе, расстоянии или тренировке в режиме реального времени на прозрачном дисплее.
• Электроника для плавательных очков для открытой воды: Возможно, будет добавлена ​​функция цифрового компаса и возможность синхронизации с часами для определения расстояния на поверхности с помощью GNSS.
• Плата плавательных очков с датчиком пульса: Устанавливает оптический датчик рядом с виском или подключается к отдельному датчику сердечного ритма.
• Плата для плавательных очков для триатлона: Приоритет отдается направлению движения в открытой воде, показателям тренировки, длительному времени бега и быстрой синхронизации после плавания.
• Сопутствующие товары: «Умные» маски для дайвинга, спортивные очки с проекционным дисплеем, плавательные часы и оптические пульсометры имеют общие подсистемы, но предъявляют разные требования к давлению и герметичности.

Чем отличаются плавательные очки с дополненной реальностью и «умные» плавательные очки на уровне печатной платы?

В печатной плате для плавательных очков с дополненной реальностью обычно больше внимания уделяется расположению элементов на экране вблизи глаз, оптической настройке и графическому интерфейсу, в то время как в более широкой печатной плате для «умных» плавательных очков приоритет может отдаваться датчикам движения, данным о тренировках, беспроводной синхронизации или функциям измерения частоты сердечных сокращений. Окончательная архитектура печатной платы должна соответствовать фактическому набору функций, а не предполагать, что оба продукта идентичны.

Интеграция дисплея ближнего действия, волновода и сверхкомпактного технологического пакета.

Система отображения должна выдавать четкую информацию, не загораживая обзор пловцу. Электроника может размещаться в компактном боковом отсеке с волноводом или сумматором, выступающим в объектив.

• Интерфейс модуля отображения: Разъемы FPC с малым шагом выводов и разъемы для микродисплеев следует подключать к оптической базовой линии. Компания Highleap может использовать тот же производственный подход, что и при производстве разъемов для микродисплеев. гибкая печатная плата в умных очках архитектуры.
• Гибкий межсоединительный кабель: A гибкая печатная плата позволяет передавать сигналы дисплея, кнопок или датчиков через оправу очков, при этом занимая меньше места, чем при использовании жгутов проводов.
• Оптическая юстировка: Необходимо контролировать размеры монтажных отверстий на печатной плате, размеры усилителей и расположение дисплея, поскольку даже небольшое смещение может привести к изменению виртуального изображения.
• Отобразить текущий: В герметичном корпусе необходимо сбалансировать яркость с временем работы батареи и локальным нагревом.
• Разделение воды и противотуманных фар: Оптические покрытия и электронные клеи следует удалять одновременно, чтобы в процессе сборки не повредить линзу или покрытие, предотвращающее запотевание.

Инерциальный измерительный блок (IMU), компас, барометр и датчик движения во время плавания.

«Умные» плавательные очки могут определять тип гребка, повороты и периоды отдыха по датчикам движения. Варианты для открытой воды могут дополнительно включать магнитометр для измерения курса, а некоторые компактные комплекты также включают барометрический датчик.

• Ориентация инерциального измерительного блока: Оси акселерометра и гироскопа должны быть привязаны к оправе очков, чтобы программное обеспечение могло отслеживать стабильные движения головы. Для этого класса изделий подходят маломощные носимые инерциальные измерительные блоки (IMU), но точный номер модели (MPN) остается за производителем оборудования.
• Расположение компаса: Держите магнитометр подальше от источника тока батареи, зарядных магнитов и ферромагнитных элементов крепления.
• Барометр/датчик давления: Если используется для данных о движении/окружающей среде, то датчик давления Требуется определенный путь сброса давления/вентиляционного отверстия и ограничения на очистку.
• Слияние датчиков: Ориентация печатной платы, механическая подгонка и калибровка микропрограммы должны оставаться синхронизированными; ошибки вращения при сборке могут проявляться как ошибки алгоритма.
• Монтаж без вибрации: Плата датчика должна быть механически устойчива внутри рамы, чтобы изгиб объектива или натяжение ремешка не создавали артефактов, связанных с непостоянным движением.

Обязательно ли размещать GPS-навигатор для открытой воды внутри очков?

Не обязательно. Некоторые «умные» очки для плавания получают данные о расстоянии по GPS от сопряженных часов, в то время как сами очки обрабатывают данные дисплея, пульса и встроенные данные о движении/компасе. Архитектура печатной платы должна отражать реальный дизайн продукта производителя, а не предполагать наличие интегрированной системы GNSS.

Оптическое измерение частоты сердечных сокращений на виске или голове

В некоторых современных плавательных очках оптический датчик PPG размещается на виске, где механический контакт существенно отличается от контакта с запястьем. Поставщик печатных плат должен сохранять высоту, ориентацию и геометрию окна датчика, даже если проверка алгоритма остается за OEM-производителем.

• Оптические аналоговые интерфейсные модули и светодиоды: В малошумных устройствах PPG часто используются компактные корпуса WLP и выделенные шины питания для светодиодов.
• Окно датчика: Линза, светонепроницаемый барьер, уплотнитель и давление при контакте с кожей определяют оптическую связь и подавление окружающего света.
• Механическая погрешность: Избыток клея или зазор в корпусе могут вызывать перекрестные помехи между светодиодом и фотодиодом.
• Шумовое взаимодействие: Отображение времени, радиоактивности и переключение зарядных устройств следует отделять от оптического аналогового интерфейса.
• Производственные испытания: Базовую реакцию светодиода/фотодиода можно проверить на уровне печатной платы, тогда как для окончательной проверки точности измерения частоты сердечных сокращений требуется системное тестирование, разработанное производителем оборудования.

Водонепроницаемая печатная плата, защита от воздействия хлора/соли и возможность сухой зарядки.

Плавательные очки подвергаются более суровым условиям влажной среды, чем большинство фитнес-браслетов: электроника погружается в воду во время использования, а затем заряжается после контакта с хлором, солью или водой для чистки.

• Водонепроницаемая архитектура: A водонепроницаемая печатная плата Этот подход может включать нанесение покрытия и защиту контактов, но герметизация корпуса остается основным водонепроницаемым барьером.
• Селективное покрытие: Защитное покрытие Не следует закрывать оптические окна, порты давления или интерфейсы зарядки, если они специально не предназначены для этого процесса.
• Зарядные контакты: Перед зарядкой контакты изделия должны быть сухими; в инструкциях по применению, касающихся металлургии контактов и очистки, следует учитывать наличие остатков соли/воды в бассейне.
• Контроль коррозии: Остатки флюса и захваченные ионные загрязнения могут ускорять коррозию при многократных циклах увлажнения/высыхания.
• Корпус батареи: Допустимое набухание ячеек, политика вентиляции и механическая фиксация — это решения, принимаемые на уровне продукта, которые должны быть отражены в допустимом диапазоне размеров платы.

Сборка и миниатюризация печатных плат умных плавательных очков.

Размеры электронного блока могут быть значительно меньше, чем у материнской платы часов, поэтому в конструкции часто используются компоненты с малым шагом выводов, гибкие межсоединения и жесткие ограничения по высоте компонентов.

• Индекс человеческого развития там, где это необходимо: HDI Печатные платы Это может быть оправдано утечкой WLCSP/BGA или объемом оптического модуля, но не каждая плата для плавательных очков нуждается в последовательном ламинировании.
• Небольшие пассивные функции: Компоненты 0201 могут уменьшить площадь радиочастотного/силового участка; последствия для сборки рассмотрены в [ссылка на соответствующий раздел]. 0201 SMD компонент производство.
• Гибкая сборка: Highleap может поддерживать гибкая сборка печатной платы с использованием несущих элементов и ребер жесткости, которые защищают изогнутую или узкую геометрию.
• АОИ: АОИ в PCBA Это должно произойти до того, как электроника будет вмонтирована в оправу очков.
• Контролируемый выбор поставщиков: Для компонентов дисплея, инерциального измерительного блока, оптических датчиков, микросхем управления питанием и радиочастотных компонентов следует использовать утвержденные номера деталей производителя (MPN).

Заводские испытания перед окончательной гидроизоляцией

Электрические испытания следует завершить до окончательной интеграции герметичного оптического модуля. Затем производитель может добавить испытания на герметичность, погружение в воду или воздействие окружающей среды на этапе изготовления конечного продукта.

• Дисплей: Проверьте шаблон изображения, яркость и взаимодействие с интерфейсом.
• Датчики движения: Проверьте идентичность инерциального измерительного блока (IMU)/компаса/барометра и реакцию осей.
• Оптический датчик: Проверьте работу светодиода и фотодиода, если они установлены.
• Bluetooth/синхронизация: Подтвердите утвержденный способ подключения к производственному оборудованию.
• Мощность: Измерение состояния заряда, активного тока и фазы глубокого сна.
• ПКТ: Highleap может выполнять действия, определяемые пользователем. функциональное тестирование с использованием прошивки и регистрируемых ограничений.

Контрольный список запроса коммерческого предложения на производство печатных плат для электронных плавательных очков

Отправьте файлы печатной платы/гибкой платы, информацию о дисплее/оптическом модуле, номера деталей датчиков (MPN), контакты батареи/зарядного устройства, механическую структуру очков, требования к водонепроницаемости/покрытию, микропрограммное обеспечение и метод тестирования. Если изделие использует встроенный датчик сердечного ритма, укажите оптическое окно и геометрию контакта с кожей; если используется движение в открытой воде, укажите условия работы магнитометра.

Компания Highleap может производить аналогичные конфигурации, такие как печатные платы для умных плавательных очков , платы для плавательных очков с дополненной реальностью , электроника для плавательных очков с проекционным дисплеем , платы для плавательных очков для плавания на открытой воде , печатные платы для плавательных очков с датчиком сердечного ритма и сборки печатных плат для умных очков для триатлона , при условии, что для каждой версии определены интерфейсы дисплея, датчика и водонепроницаемых механических компонентов.