การออกแบบแผงวงจรพิมพ์ (PCB) สำหรับเครื่องวัดสนามแม่เหล็กไฟฟ้าแบบพกพา: ความสมบูรณ์ของสัญญาณ การจัดวาง และการผลิตแผงวงจรพิมพ์ (PCBA)

แผงวงจรพิมพ์ (PCB) ของเครื่องวัดสนามแม่เหล็กไฟฟ้าแบบพกพานั้นมีความพิเศษตรงที่ชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้ในการผลิตสามารถสร้างสนามแม่เหล็กไฟฟ้าชนิดเดียวกับที่เครื่องมือนี้ต้องการตรวจวัดได้ ตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าแบบสวิตชิ่ง นาฬิกาของไมโครคอนโทรลเลอร์ บัสแสดงผล USB วิทยุไร้สาย และวงจร LED หรือออดสัญญาณที่มีกระแสสูง ล้วนสามารถกลายเป็นแหล่งกำเนิดสัญญาณรบกวนภายในได้ ดังนั้น การจัดวางแผงวงจรพิมพ์ สถาปัตยกรรมพลังงาน และตำแหน่งการวางเซ็นเซอร์เชิงกลจึงมีความสัมพันธ์โดยตรงกับคุณภาพการวัด

คำว่า "เครื่องวัด EMF" ยังครอบคลุมถึงเครื่องมือหลายประเภทที่แตกต่างกัน ผลิตภัณฑ์หนึ่งอาจวัดสนามไฟฟ้าความถี่ต่ำ อีกผลิตภัณฑ์หนึ่งวัดความหนาแน่นของฟลักซ์แม่เหล็ก และอีกผลิตภัณฑ์หนึ่งวัดพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าความถี่วิทยุ การวัดเหล่านั้นต้องการเซ็นเซอร์ แบนด์วิดท์ และวงจรอนาล็อกที่แตกต่างกัน การผลิตควรคงไว้ซึ่งสถาปัตยกรรมที่เผยแพร่แล้ว แทนที่จะมองว่าเครื่องวัด EMF ทุกเครื่องเป็นแผงเซ็นเซอร์ทั่วไป

Highleap Electronics สามารถสนับสนุนการออกแบบของลูกค้าด้วยการผลิต PCB การจัดหาชิ้นส่วน การประกอบ SMT/THT การตรวจสอบ การตั้งโปรแกรม และการทดสอบการทำงานตามที่ลูกค้ากำหนด ส่วนด้านล่างนี้จะเน้นที่ตัวเลือกการผลิตที่จะช่วยให้ทีมวิศวกรรมสามารถพัฒนาเครื่องมือที่มีสัญญาณรบกวนต่ำจากต้นแบบไปสู่การผลิต PCBA ที่ทำซ้ำได้

มิเตอร์วัดสนามไฟฟ้า สนามแม่เหล็ก และคลื่นวิทยุ ต้องการวงจรส่วนหน้า (Front End) ที่แตกต่างกัน

การตัดสินใจด้านการออกแบบประการแรกคือปริมาณที่ต้องการวัด เครื่องมือวัดสนามไฟฟ้าอาจให้ความสำคัญกับอิมพีแดนซ์อินพุตสูงมากและความจุที่ควบคุมได้ เครื่องมือวัดสนามแม่เหล็กอาจใช้ขดลวดรับสัญญาณ อุปกรณ์ฮอลล์ หรือเซ็นเซอร์แม่เหล็กอื่นๆ เครื่องวัด RF อาจใช้เสาอากาศหรือโพรบสนามตามด้วยวงจรตรวจจับแบบบรอดแบนด์หรือแบบจำกัดแบนด์ แม้ว่าส่วนติดต่อผู้ใช้จะดูคล้ายกัน แต่ข้อกำหนดของแผงวงจรพิมพ์ (PCB) อาจแตกต่างกันอย่างสิ้นเชิง

ดังนั้น RFQ ที่ดีควรระบุอินเทอร์เฟซของเซ็นเซอร์/โพรบ และย่านความถี่ที่ต้องการวัด ข้อมูลนี้จะช่วยให้ผู้ผลิตทราบว่าชิ้นส่วนที่ดูเหมือนเล็กน้อยนั้น แท้จริงแล้วเป็นชิ้นส่วนที่มีความแม่นยำสูง มีการรั่วไหลต่ำ หรือมีความสำคัญต่อคลื่นความถี่วิทยุ และโครงสร้างของแผงวงจรพิมพ์ (PCB) จำเป็นต้องมีค่าอิมพีแดนซ์ที่กำหนดไว้ หรือเพียงแค่การต่อลงดินความถี่ต่ำที่ดีก็เพียงพอแล้ว

ส่วนดิจิทัลโดยทั่วไปจะเป็นแบบทั่วไป เช่น ไมโครคอนโทรลเลอร์ (MCU), จอแสดงผล, การบันทึกข้อมูล, USB, บลูทูธ (เป็นตัวเลือกเสริม) และระบบจัดการแบตเตอรี่ แต่จะต้องจัดวางให้อยู่รอบๆ ส่วนการวัด แทนที่จะปล่อยให้ส่วนดิจิทัลกำหนดเค้าโครงของแผงวงจรทั้งหมด ลำดับความสำคัญนี้เป็นหนึ่งในความแตกต่างหลักระหว่างแผงวงจรพิมพ์ (PCB) ของเครื่องมือวัดกับตัวควบคุมสำหรับผู้บริโภคทั่วไป

รูปแบบการจัดวางแผงวงจรพิมพ์ (PCB) มีผลต่อความแม่นยำในการวัดของเครื่องวัดสนามแม่เหล็กไฟฟ้าอย่างไร

แหล่งกำเนิดสัญญาณรบกวนที่อันตรายที่สุดมักเกิดจากตัวมันเอง ตัวแปลงสวิตชิ่งสามารถสร้างสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กแรงสูงรอบๆ ตัวเหนี่ยวนำ วงจรร้อน และจุดสวิตช์ได้ นาฬิกาของไมโครคอนโทรลเลอร์สามารถสร้างพลังงานฮาร์มอนิกที่สูงกว่าความถี่พื้นฐานได้มาก อินเทอร์เฟซแสดงผลสามารถสลับเส้นหลายเส้นพร้อมกันได้ และตัวส่งสัญญาณ BLE จงใจปล่อยพลังงาน RF ออกมา หากองค์ประกอบการตรวจจับอยู่ใกล้พอ แหล่งกำเนิดเหล่านี้อาจปรากฏเป็นข้อมูลการวัดที่ถูกต้องได้

วางเซ็นเซอร์โดยให้ด้านที่ต้องการวัดหันออกไปด้านนอก

ตำแหน่งของเซ็นเซอร์ควรได้รับการประสานงานกับตัวเรือนก่อนที่จะทำการเดินสายส่วนที่เหลือของแผงวงจรอย่างหนาแน่น วิศวกรจำเป็นต้องพิจารณาว่าหัววัดนั้นมีไว้เพื่อตรวจสอบอะไร และโครงสร้างภายในใดอยู่ใกล้ที่สุด เช่น แบตเตอรี่ แผ่นทองแดง ตัวเรือนป้องกัน จอแสดงผล สายเคเบิล มอเตอร์ แม่เหล็ก หรือขดลวดชาร์จ เซ็นเซอร์ที่ขอบแผงวงจรอาจช่วยลดการรบกวนจากอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ดิจิทัลได้ แต่ก็ต่อเมื่อตัวเรือนและรูปทรงของกราวด์เอื้ออำนวยต่อการเลือกนั้นเท่านั้น

รักษาขนาดของวงจรไฟฟ้าที่มีเสียงรบกวนให้กะทัดรัด

กระแสของตัวแปลงไม่เป็นไปตามแผนผังวงจร แต่เป็นไปตามตำแหน่งของทองแดงและส่วนประกอบจริง วงจรที่มีค่า di/dt สูงควรมีขนาดกะทัดรัดและอยู่ห่างจากส่วนหน้า กระแสของลำโพงเสียงแหลม มอเตอร์สั่น และไฟแบ็คไลท์ของจอแสดงผลก็ต้องการเส้นทางไหลกลับที่ไม่ไหลผ่านจุดอ้างอิงการวัดระดับต่ำ หลักการเดียวกันนี้ใช้กับกระแสของตัวป้องกัน USB/ESD และกระแสชั่วขณะในการชาร์จแบตเตอรี่ด้วย

อย่าวางสายสัญญาณดิจิทัลความเร็วสูงไว้ใต้จุดเชื่อมต่ออนาล็อกที่ไวต่อสัญญาณรบกวน

ระนาบอ้างอิงต่อเนื่องช่วยจำกัดสนามแม่เหล็กจากวงจรดิจิทัล แต่การวางสัญญาณนาฬิกาความเร็วสูงไว้ใต้ช่องรับสัญญาณของแอมพลิฟายเออร์ที่มีอิมพีแดนซ์สูงโดยตรงนั้นแทบไม่มีประโยชน์ การเดินสายสัญญาณที่ละเอียดอ่อนควรสั้น และเว้นระยะห่างจากจุดสวิตช์และบัสแบบดิจิทัลอย่างรอบคอบ ในแผงวงจรหลายชั้น การกำหนดชั้นสามารถให้การแยกสัญญาณที่มีประโยชน์ แต่การจัดวางตำแหน่งยังคงเป็นแนวทางป้องกันแรกสุด

การออกแบบวงจรจ่ายไฟที่มีสัญญาณรบกวนต่ำ: LDO เทียบกับตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าแบบสวิตชิ่ง

มิเตอร์แบบพกพาจำเป็นต้องมีทั้งเสียงรบกวนต่ำและอายุการใช้งานแบตเตอรี่ที่ยาวนาน ซึ่งทำให้เกิดข้อแลกเปลี่ยนในการออกแบบอย่างแท้จริง ตัวควบคุมแรงดันไฟแบบ LDO สามารถให้แรงดันไฟที่ค่อนข้างเงียบและมีโครงสร้างที่เรียบง่าย แต่จะกระจายความต่างศักย์ระหว่างแรงดันอินพุตและเอาต์พุตในรูปของความร้อน ในขณะที่ตัวควบคุมแรงดันไฟแบบสวิตชิ่งมีประสิทธิภาพมากกว่าในช่วงแรงดันแบตเตอรี่ที่กว้าง แต่จะทำให้เกิดความถี่ในการสวิตชิ่ง ฮาร์โมนิก และลูปกระแสสูงที่อาจตกอยู่ในหรือใกล้กับย่านความถี่การวัดของเครื่องมือ

วิธีแก้ปัญหาที่ถูกต้องนั้นขึ้นอยู่กับแบนด์วิดท์ของเซ็นเซอร์ เคมีของแบตเตอรี่ ความต้องการกระแสไฟฟ้า และขีดจำกัดการวัด หากมิเตอร์มีจุดประสงค์เพื่อสังเกตสนามแม่เหล็กบริเวณความถี่สวิตช์ของตัวแปลง การย้ายตัวแปลงนั้น “ให้ห่างออกไปเล็กน้อย” อาจไม่เพียงพอ ผลิตภัณฑ์บางชนิดสามารถควบคุมการทำงานของระบบย่อยที่มีสัญญาณรบกวนในช่วงเวลาการวัดได้ ในขณะที่บางชนิดทำไม่ได้เนื่องจากจอแสดงผลและการสื่อสารต้องทำงานอยู่ตลอดเวลา ดังนั้นควรตรวจสอบโหมดการทำงานของเฟิร์มแวร์และสถาปัตยกรรมพลังงานของแผงวงจรพิมพ์ (PCB) ร่วมกัน

ในด้านการผลิต การเปลี่ยนตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าต้องใช้ความระมัดระวัง ตัวแปลงสองตัวที่เข้ากันได้ทางขาอาจมีความถี่ในการสวิตช์ พฤติกรรมสเปกตรัมแบบกระจาย โหมดโหลดเบา และลักษณะชั่วคราวที่แตกต่างกัน การเลือกใช้ทางเลือกที่เน้นต้นทุนอาจเปลี่ยนแปลงสเปกตรัมสัญญาณรบกวนภายในของมิเตอร์ได้ แม้ว่าแรงดันเอาต์พุตจะเหมือนกันก็ตาม

การต่อลงดิน การป้องกัน และระยะห่างของเซ็นเซอร์

การจัดวางวงจรที่มีสัญญาณรบกวนต่ำมักถูกอธิบายว่า “แยกกราวด์อนาล็อกและดิจิทัลออกจากกัน” แต่ปัญหาที่แท้จริงคือการไหลกลับของกระแส การแบ่งระนาบกราวด์อาจบังคับให้สัญญาณดิจิทัลไหลผ่านช่องว่าง ซึ่งจะเพิ่มพื้นที่วงจรและปริมาณการแผ่รังสี ระนาบต่อเนื่องที่มีการแบ่งส่วนประกอบและเส้นทางกระแสอย่างรอบคอบมักจะคาดการณ์ได้ง่ายกว่า เมื่อแบบร่างอ้างอิงระบุการเชื่อมต่อแบบแยกหรือแบบดาว โครงสร้างนั้นควรได้รับการรักษาไว้อย่างแม่นยำ แทนที่จะนำไปใช้เป็นกฎทั่วไปสำหรับมิเตอร์ทุกตัว

การป้องกันควรมีวัตถุประสงค์ในการวัด

แผ่นป้องกันสามารถลดการส่งผ่านสัญญาณจากไมโครคอนโทรลเลอร์ จอแสดงผล หรือตัวแปลงสัญญาณไปยังส่วนหน้าของวงจรอนาล็อกได้ แต่โลหะยังเปลี่ยนแปลงการกระจายสนามไฟฟ้า ความต้านทานคลื่นวิทยุ และการตอบสนองของเซ็นเซอร์ด้วย การใช้แผ่นป้องกันครอบเซ็นเซอร์ทั้งหมดอาจทำให้การวัดผิดพลาดได้ ผู้ออกแบบควรระบุว่าแผ่นป้องกันนั้นมีจุดประสงค์เพื่อกักเก็บตัวส่งสัญญาณภายใน ป้องกันแอมพลิฟายเออร์ สร้างจุดอ้างอิงเฉพาะที่ หรือเป็นส่วนหนึ่งของโครงสร้างคลื่นวิทยุ

ระยะห่างอาจมีประสิทธิภาพมากกว่าความซับซ้อน

การเชื่อมต่อระยะใกล้จะลดลงอย่างรวดเร็วเมื่อระยะห่างเพิ่มขึ้น ในอุปกรณ์พกพาหลายชนิด การขยับเซ็นเซอร์หรือตัวแปลงสัญญาณไปในระยะเล็กน้อยแต่มีความหมาย สามารถลดการรบกวนได้อย่างมีประสิทธิภาพมากกว่าการเพิ่มตัวกรองที่ซับซ้อนในภายหลัง นี่คือเหตุผลที่ควรออกแบบตัวเรือนและเค้าโครง PCB ร่วมกัน หากแผงวงจรถูกกำหนดตำแหน่งทางกลไว้แล้ว ทีมออกแบบ PCB จะสูญเสียเครื่องมือควบคุมสัญญาณรบกวนที่ทรงพลังที่สุดอย่างหนึ่งไป

ผู้ผลิตแผงวงจรพิมพ์ (PCBA) สามารถคงโครงสร้างชีลด์ที่ปล่อยออกมา พื้นที่สำหรับปะเก็น อุปกรณ์ยึด และระยะห่างของชิ้นส่วนไว้ได้ ไม่ควรคิดค้นการป้องกันแบบใหม่เพื่อใช้เป็นวิธีแก้ปัญหาทั่วไปในการผลิต การเปลี่ยนแปลงใดๆ ในการป้องกันอาจส่งผลต่อลักษณะการบัดกรี การเข้าถึงเพื่อซ่อมแซม การทำงานของเสาอากาศ และการปรับเทียบขั้นสุดท้าย

การเปรียบเทียบแผงวงจรพิมพ์ (PCB) และโครงสร้างการเรียงชั้นของมิเตอร์ EMF ระหว่างแบบ 2 ชั้นและ 4 ชั้น

แผงวงจรพิมพ์สองชั้นอาจเหมาะสมสำหรับเครื่องมือวัดความถี่ต่ำที่มีวงจรอนาล็อกแบบง่าย การทำงานแบบดิจิทัลที่ไม่ซับซ้อน และมีพื้นที่เพียงพอสำหรับการจัดระเบียบเส้นทางกระแสไฟฟ้า แผงวงจรพิมพ์สี่ชั้นช่วยให้รักษาระนาบกราวด์ได้อย่างต่อเนื่อง กระจายพลังงาน และเดินสายจอแสดงผลหรือไมโครคอนโทรลเลอร์ได้ง่ายขึ้นโดยไม่ต้องตัดผ่านวงจรอนาล็อก เครื่องวัดความถี่วิทยุที่ซับซ้อนกว่าอาจต้องใช้ชั้นเพิ่มเติมหรืออิมพีแดนซ์ที่ควบคุมได้ ขึ้นอยู่กับแบนด์วิดท์และสถาปัตยกรรมของเครื่องวัดนั้นๆ

ดังนั้น จำนวนชั้นจึงไม่ใช่ตัวบ่งชี้คุณภาพ แผงวงจร 4 ชั้นที่จัดวางไม่ดีอาจปล่อยสัญญาณรบกวนไปยังเซ็นเซอร์ของตัวเองมากกว่าแผงวงจร 2 ชั้นที่จัดวางอย่างระมัดระวัง เหตุผลในการเพิ่มชั้นควรระบุให้ชัดเจน เช่น การเชื่อมต่ออ้างอิงที่ดีขึ้น ความหนาแน่นของการเดินสาย การป้องกันสัญญาณรบกวน ความต้องการอินเทอร์เฟซความเร็วสูง หรือการลดขนาดทางกล

ควรเปิดเผยข้อมูลการเรียงซ้อนก่อนที่จะระบุค่าอิมพีแดนซ์

หากอุปกรณ์มีลายวงจร RF, USB หรืออินเทอร์เฟซควบคุมความต้านทานอื่นๆ ลูกค้าควรระบุค่าความต้านทานเป้าหมายและโครงสร้างชั้นฉนวนที่ต้องการ หรืออนุญาตให้ผู้ผลิตเสนอโครงสร้างที่เทียบเท่าได้เพื่อขออนุมัติ รูปทรงของลายวงจรไม่สามารถกำหนดได้โดยอิสระจากความหนาของฉนวนและโครงสร้างของทองแดง ต้นแบบและการผลิตควรคงโครงสร้างทางไฟฟ้าที่ได้รับการอนุมัติไว้ เว้นแต่ฝ่ายวิศวกรรมจะอนุมัติการเปลี่ยนแปลงนั้น

แผ่น FR-4 มาตรฐานนั้นเพียงพอสำหรับเครื่องมือหลายชนิด แต่เครื่องวัด RF ความถี่สูงอาจต้องเลือกวัสดุโดยพิจารณาจากค่าการสูญเสียและความเสถียรของไดอิเล็กทริก การกำหนดประเภทผลิตภัณฑ์เพียงอย่างเดียวไม่เพียงพอที่จะ justifies การใช้ลามิเนตแบบพิเศษ Highleap ควรระบุข้อกำหนดของวัสดุที่เผยแพร่แล้ว แทนที่จะทำการตลาดแผ่น EMF ทุกรุ่นว่าเป็นแผ่นรองพื้นพิเศษสำหรับ RF

ข้อผิดพลาดทั่วไปในการออกแบบและการผลิตแผงวงจรพิมพ์ (PCB) ที่ทำให้เกิดสัญญาณรบกวนในเครื่องวัดสนามแม่เหล็กไฟฟ้า (EMF meter) มากขึ้น

1. วางตัวแปลงหรือเครื่องชาร์จไว้ข้างเซ็นเซอร์

สิ่งนี้ก่อให้เกิดทั้งการเหนี่ยวนำทางแม่เหล็กไฟฟ้าและการเหนี่ยวนำทางความร้อน ปัญหานี้อาจเห็นได้ชัดเจนเป็นพิเศษในระหว่างการชาร์จผ่าน USB เนื่องจากผลิตภัณฑ์ทำงานในสถานะพลังงานที่แตกต่างจากโหมดแบตเตอรี่ปกติ

2. การกำหนดเส้นทางสัญญาณนาฬิกาสำหรับแสดงผลหรือหน่วยความจำผ่านโซนอนาล็อก

อัตราการเปลี่ยนแปลงขอบสัญญาณที่รวดเร็วสร้างพลังงานบรอดแบนด์ แม้แต่สัญญาณนาฬิกา SPI "ความถี่ต่ำ" ก็ยังมีฮาร์โมนิกส์ การรักษาบัสเหล่านี้ให้มีขนาดกะทัดรัดและอยู่ห่างจากจุดที่มีอิมพีแดนซ์สูงจะช่วยลดความเสี่ยงในการเกิดการเหนี่ยวนำ

3. อนุญาตให้เส้นทางส่งกลับกระแสสูงใช้จุดอ้างอิงการวัดร่วมกัน

มอเตอร์สั่น, เสียงเตือน หรือแสงไฟแบ็คไลท์ อาจทำให้เกิดการกระเพื่อมของกราวด์ได้ แผงวงจรพิมพ์ (PCB) ควรมีโครงสร้างสำหรับต่อกระแสไฟกลับ เพื่อป้องกันไม่ให้กระแสไฟเหล่านั้นเข้าไปในเส้นทางอ้างอิงของเซ็นเซอร์และ ADC

4. ถือว่าส่วนประกอบที่เทียบเท่ากันทุกชิ้นสามารถใช้แทนกันได้

วงจรขยายสัญญาณรบกวนต่ำ (low-noise op-amps), อุปกรณ์พาสซีฟความแม่นยำสูง, ตัวอ้างอิง และตัวขับ ADC มีพารามิเตอร์ที่นอกเหนือไปจากค่าปกติ กระแสไบแอส, สัญญาณรบกวน 1/f, ความจุอินพุต, การดูดซับไดอิเล็กทริก และพฤติกรรมการสวิตช์ สามารถส่งผลกระทบต่อวงจรหน้าความแม่นยำสูงได้ ทางเลือกในการจัดซื้อควรคำนึงถึงพารามิเตอร์ที่สำคัญของการออกแบบด้วย

5. การเพิ่มแผ่นทดสอบโดยไม่พิจารณาค่าความจุและลักษณะการรับสัญญาณ

แผ่นรองรับหัววัดขนาดใหญ่บนจุดที่มีความต้านทานสูงอาจเปลี่ยนแปลงวงจรและกลายเป็นเสาอากาศได้ การเข้าถึงเพื่อทดสอบควรเป็นส่วนหนึ่งของการออกแบบ ไม่ใช่ถูกเพิ่มโดยอัตโนมัติตามกฎจากโรงงาน

6. การใช้การเชื่อมต่อไร้สายระหว่างการวัดโดยไม่มีการตรวจสอบความถูกต้อง

บลูทูธมีประโยชน์สำหรับการบันทึกข้อมูล แต่ก็เป็นตัวปล่อยคลื่นวิทยุโดยเจตนาเช่นกัน ผลิตภัณฑ์ควรระบุว่าอนุญาตให้ใช้งานคลื่นวิทยุอย่างต่อเนื่อง กำหนดเวลาใช้งานระหว่างการวัด หรือปิดใช้งานในโหมดที่ละเอียดอ่อน การทดสอบในกระบวนการผลิตควรทดสอบสถานะการทำงานเดียวกันกับที่ใช้ในการตรวจสอบความถูกต้อง

แผงวงจรพิมพ์ (PCBA) ของเครื่องวัดสนามแม่เหล็กไฟฟ้าแบบพกพา: ชิ้นส่วนที่มีความแม่นยำ ความสะอาดในการประกอบ และการตรวจสอบ

แผงวงจรพิมพ์ (PCBA) อาจประกอบด้วยแอมพลิฟายเออร์เสียงรบกวนต่ำ, ตัวแปลงอนาล็อกเป็นดิจิทัล (ADC), ตัวต้านทาน/ตัวเก็บประจุความแม่นยำสูง, ขั้วต่อเซ็นเซอร์, ไมโครคอนโทรลเลอร์ (MCU), โมดูล RF, ขั้วต่อจอแสดงผล และตัวชาร์จ คุณภาพการจัดวางมีความสำคัญ แต่สิ่งที่เกิดขึ้นหลังจากจัดวางแล้วก็สำคัญเช่นกัน คราบฟลักซ์และการปนเปื้อนอาจส่งผลกระทบต่อจุดที่มีความต้านทานสูง และการทำความสะอาดอย่างรุนแรงอาจไม่เหมาะสมกับเซ็นเซอร์ สวิตช์ หรือจอแสดงผลบางชนิด ข้อกำหนดการประกอบที่เผยแพร่ควรระบุถึงกระบวนการที่ยอมรับได้

AOI สามารถตรวจจับขั้วไฟฟ้า ส่วนประกอบที่ขาดหาย และข้อบกพร่องในการบัดกรีได้หลายอย่าง การเอ็กซ์เรย์มีประโยชน์เฉพาะในกรณีที่ข้อต่อซ่อนอยู่ เช่น แพ็คเกจ BGA หรือแพ็คเกจแบบต่อปลายด้านล่าง ประสิทธิภาพอนาล็อกที่แม่นยำไม่สามารถตรวจสอบได้บนแผงวงจร ต้องยืนยันทางไฟฟ้าด้วยการทดสอบการทำงานที่เหมาะสม

ควบคุม BOM แบบอนาล็อก

ทีมจัดซื้อของโรงงานจำเป็นต้องแยกแยะให้ชัดเจนระหว่างชิ้นส่วนพาสซีฟทั่วไปและชิ้นส่วนที่สำคัญต่อการวัด รายการวัสดุ (BOM) สามารถใช้ช่อง "ชิ้นส่วนทดแทนที่ได้รับการอนุมัติ" หรือรายการ "ห้ามทดแทน" วิธีนี้จะช่วยป้องกันการทดแทนที่เกิดจากความพร้อมใช้งานซึ่งอาจเปลี่ยนแปลงค่าออฟเซ็ต สัญญาณรบกวน แบนด์วิดท์ หรือพฤติกรรม RF นอกจากนี้ยังทำให้การลดต้นทุนมีความชัดเจนมากขึ้น: ฝ่ายวิศวกรรมสามารถประเมินชิ้นส่วนทดแทนได้ในระหว่างการผลิตนำร่องแบบควบคุม แทนที่จะค้นพบชิ้นส่วนเหล่านั้นหลังจากข้อมูลการผลิตเปลี่ยนแปลงไป

การออกแบบอุปกรณ์จับยึดและสายเคเบิลอาจส่งผลต่อผลการทดสอบ

อุปกรณ์จับยึดชิ้นงานในการผลิตเองอาจก่อให้เกิดสนามแม่เหล็กหรือทำให้เกิดสัญญาณรบกวนลงดินได้ สายวัดทดสอบที่ยาวและไม่มีฉนวนหุ้ม แหล่งจ่ายไฟแบบสวิตช์ และคอมพิวเตอร์ที่อยู่ใกล้เคียง อาจทำให้มิเตอร์ที่มีความไวสูงแสดงผลไม่เสถียร การเปรียบเทียบกับหน่วยมาตรฐาน การควบคุมการฉีดกระแสไฟฟ้า และการจัดวางอุปกรณ์จับยึดชิ้นงานอย่างเป็นระบบ จะช่วยให้การตรวจสอบชิ้นงานในการผลิตมีความแม่นยำและทำซ้ำได้มากขึ้น

การทดสอบการทำงาน การสอบเทียบ และการตรวจสอบย้อนกลับ

การทดสอบการผลิตควรพิสูจน์ว่าแผงวงจรพิมพ์ (PCBA) ทำงานได้ ในขณะที่การสอบเทียบควรตรวจสอบความถูกต้องของวงจรการวัดเทียบกับค่าอ้างอิงที่เหมาะสม ขึ้นอยู่กับประเภทของมิเตอร์ การสอบเทียบอาจเกี่ยวข้องกับสนามไฟฟ้า สนามแม่เหล็ก ระดับพลังงาน RF หรือการฉีดกระแสไฟฟ้าเข้าไปในส่วนหน้า การตั้งค่าเหล่านี้เป็นไปตามลักษณะการใช้งานเฉพาะ และควรได้รับการกำหนดโดยผู้ผลิตอุปกรณ์ (OEM)

การตรวจสอบการทำงานของโรงงานอาจรวมถึง

• รางจ่ายไฟ การดึงกระแสไฟ และพฤติกรรมการชาร์จ
• การตั้งโปรแกรม MCU, การตรวจสอบหมายเลขซีเรียลและเฟิร์มแวร์
• การสื่อสารระหว่าง ADC และเซ็นเซอร์
• การสลับค่าเกน/ช่วงโดยใช้สัญญาณกระตุ้นทางไฟฟ้าที่ทราบค่า
• หน้าจอแสดงผล ปุ่มกด เสียงเตือน และฟังก์ชันการบันทึกข้อมูล
• การสื่อสารผ่านบลูทูธหรือ USB ขึ้นอยู่กับขั้นตอนการทดสอบของลูกค้า

หากมีการจัดเก็บค่าสัมประสิทธิ์การสอบเทียบต่อหน่วย กระบวนการเขียนโปรแกรมควรเชื่อมโยงค่าเหล่านั้นกับหมายเลขซีเรียลของบอร์ดและการแก้ไขฮาร์ดแวร์ ซึ่งจะกลายเป็นข้อกำหนดด้านการตรวจสอบย้อนกลับมากกว่าขั้นตอนในห้องปฏิบัติการแบบไม่เป็นทางการ เอกสารการผลิตควรแสดงให้เห็นว่าการสอบเทียบเกิดขึ้นในขั้นตอนแผงวงจรพิมพ์เปล่า เครื่องมือที่ประกอบเสร็จแล้ว หรือขั้นตอนตัวเรือนขั้นสุดท้าย เนื่องจากฉนวนและการออกแบบรูปทรงของตัวเรือนอาจส่งผลต่อการวัด

สำหรับมิเตอร์แบบหลายช่วง การวางแผนการทดสอบควรระบุด้วยว่าช่วงใดบ้างที่ได้รับการทดสอบอย่างครบถ้วน และช่วงใดบ้างที่ทำการทดสอบโดยใช้จุดตัวแทน คำตอบนี้ส่งผลต่อความซับซ้อนของอุปกรณ์ ระยะเวลาดำเนินการ และราคาเสนอ

จากต้นแบบสู่การผลิต: ต้นทุน การออกแบบเพื่อการผลิต (DFM) และการคัดเลือกซัพพลายเออร์

ในขั้นตอนการสร้างต้นแบบ ควรจงใจทดสอบเครื่องมือกับสภาวะสัญญาณรบกวนภายในที่เลวร้ายที่สุด ทำการวัดทั้งในขณะที่หน้าจอแสดงผลทำงานและไม่ทำงาน เสียบและถอดที่ชาร์จ ส่งสัญญาณวิทยุ ส่งเสียงเตือน และใช้แบตเตอรี่ในระดับประจุต่างๆ เพื่อตรวจสอบว่าสัญญาณรบกวนที่เกิดขึ้นเองแบบใดมีความสำคัญ ก่อนที่จะสรุปการออกแบบแผงวงจรพิมพ์และตัวเรือน

การลดต้นทุนควรเน้นที่การกำจัดความซับซ้อนที่ไม่จำเป็น การลดเวลาในการทดสอบ และการทำให้รายการวัสดุ (BOM) มีความเสถียร แผงวงจรแบบสี่ชั้นอาจประหยัดกว่าแผงวงจรแบบสองชั้นที่ออกแบบยาก หากช่วยหลีกเลี่ยงการตรวจสอบ EMC หรือสัญญาณรบกวนซ้ำๆ ในทางกลับกัน ไม่ควรเพิ่มวัสดุเคลือบพิเศษ HDI และแพ็คเกจขนาดเล็กพิเศษ เว้นแต่ข้อจำกัดด้านแบนด์วิดท์หรือกลไกจะบังคับ

สิ่งที่ควรพิจารณาในการเลือกผู้ผลิตแผงวงจรพิมพ์ (PCB) สำหรับมิเตอร์ EMF

• กระบวนการ DFM ที่คำนึงถึงโซนอนาล็อกและ RF ที่มีความไวสูง แทนที่จะใช้การแก้ไขแบบทั่วไปโดยไม่พิจารณาอย่างรอบคอบ
• การจัดหาชิ้นส่วนที่มีความแม่นยำสูงอย่างเป็นระบบ ได้แก่ ชิ้นส่วนอนาล็อก, ADC, ชิ้นส่วนอ้างอิง และชิ้นส่วน RF
• ความสามารถในการติดตั้ง SMT แบบละเอียดเหมาะสมกับแพ็คเกจที่วางจำหน่าย
• คำแนะนำที่ชัดเจนเกี่ยวกับการทำความสะอาดและการใช้งานสำหรับพื้นที่ที่มีความต้านทานสูงหรือพื้นที่ที่ไวต่อการเปลี่ยนแปลง
• การเขียนโปรแกรมและการสนับสนุนการทดสอบฟังก์ชันการทำงานตามที่ลูกค้ากำหนด
• การแก้ไขปรับปรุง รายการวัสดุ และการควบคุมการทดสอบที่คงที่สม่ำเสมอตั้งแต่ต้นแบบจนถึงการผลิตซ้ำ

ชุดเอกสารขอใบเสนอราคา (RFQ)

ส่งไฟล์ Gerber/ODB++, แบบร่างการผลิตและแผนผังการเรียงซ้อน, รายการวัสดุ (BOM) พร้อมตัวเลือกที่ได้รับอนุมัติ, ข้อมูลการวางชิ้นส่วน (pick-and-place data), แบบร่างการประกอบ, คำแนะนำการป้องกันสัญญาณรบกวน, ไฟล์เฟิร์มแวร์/การเขียนโปรแกรม และข้อกำหนดการทดสอบการผลิต หากมิเตอร์มีโพรบภายนอกหรือสายเคเบิลที่ได้รับการสอบเทียบ โปรดระบุว่าสิ่งเหล่านั้นเป็นส่วนหนึ่งของการกำหนดค่าการทดสอบจากโรงงานหรือไม่ จากนั้น Highleap Electronics จะสามารถเสนอราคาขอบเขตการผลิต PCB และ PCBA ที่แท้จริงได้ โดยไม่ต้องรับผิดชอบในการออกแบบเครื่องมือหรือการสอบเทียบอย่างเป็นทางการ

กลยุทธ์การผลิตที่น่าเชื่อถือที่สุดนั้นเรียบง่ายในหลักการ: รักษาโครงสร้างทางเรขาคณิตของเซ็นเซอร์ ชุดส่วนประกอบที่มีสัญญาณรบกวนต่ำ สถาปัตยกรรมพลังงาน และวิธีการทดสอบที่เผยแพร่ไว้ นั่นคือสิ่งที่ทำให้ต้นแบบในห้องปฏิบัติการที่ประสบความสำเร็จกลายเป็นแผงวงจรพิมพ์ (PCB) สำหรับเครื่องวัดสนามแม่เหล็กไฟฟ้าแบบพกพาที่สามารถผลิตซ้ำได้

คำถามที่พบบ่อย (FAQs)

ข้อกำหนดด้านการผลิตควรได้รับการตรวจสอบโดยเทียบกับไฟล์แบบที่เผยแพร่แล้ว ข้อมูลจำเพาะของผู้ผลิตชิ้นส่วน และข้อกำหนดด้านการตรวจสอบหรือข้อบังคับที่เกี่ยวข้องกับผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย