Проектування друкованих плат та виробництво друкованих плат для моніторів якості повітря, що переносяться

Датчик вимірює повітря чи пристрій?

Тому плата потребує стратегії розміщення датчиків, пов'язаної з корпусом. Датчик температури/вологості, розміщений поруч із імпульсним регулятором, може повідомляти про плату, а не про приміщення. Газовий датчик, захований за прокладкою, може мати повільну реакцію. Вхід для частинок, встановлений там, де тканина блокує отвір, може не бачити такої ж концентрації аерозолю, як навколишнє середовище користувача. Це помилки інтеграції продукту, але виробник друкованих плат повинен знати, які області не можна покривати, блокувати або переміщувати під час DFM.

Носимі пристрої, що працюють лише на газі, та пристрої з PM-підтримкою, мають різні конструкції

«Монітор якості повітря» може описувати кілька архітектур. Компактний пристрій для вимірювання ЛОС/газів може використовувати один газовий датчик MEMS плюс компенсацію температури та вологості. Більш амбітний монітор робочої зони може додавати спеціальні електрохімічні датчики. Пристрій з підтримкою PM може додавати модуль оптичних частинок з власною камерою та шляхом потоку повітря. Ці варіанти змінюють розмір корпусу, вимоги до батареї, послідовність складання та виробничі випробування.

Цю архітектуру слід заморозити, перш ніж цех з виробництва друкованих плат попросять «оптимізувати» друковану плату. Наприклад, переміщення датчика навколишнього середовища всередину для покращення панелізації може заощадити невеликі кошти на виготовлення, одночасно знижуючи потік повітря або теплову реакцію. Правильний процес DFM ідентифікує такі захищені зони та знаходить можливості для економії в інших місцях.

Профілі живлення газових датчиків змінюють конструкцію акумулятора

Деякі технології газоаналізу використовують нагрівальні сенсорні елементи, і профіль вимірювання може мати дуже відмінний струм споживання від температури або тиску. Сучасні комерційні газові MEMS-сенсори ілюструють цей діапазон: наднизькоенергетичні режими навколишнього середовища можуть бути набагато нижчими за стандартні режими сканування газу. Для виробника оригінального обладнання це означає не те, що потрібен один конкретний датчик, а те, що робочий цикл датчика належить до архітектури живлення.

Найгірший випадок може статися, коли вимірювання, радіопередача та оновлення дисплея відбуваються одночасно. ESR батареї, перехідну характеристику регулятора та локальну розв'язку слід перевіряти на відповідність цій події, а не на відповідність таблиці середнього струму. З іншого боку, витік має значення, оскільки носимий пристрій може проводити більшу частину свого терміну служби в режимі очікування.

Не використовуйте зарядний пристрій як тепловий сюрприз

Заряджання часто є найгарячішим робочим станом невеликого носимого пристрою. Якщо пристрій продовжує вимірювати під час заряджання, прошивці може знадобитися позначити умову вимірювання, або механічній конструкції може знадобитися ізолювати датчик. Плата друкованої плати може бути електрично правильною, хоча дані тимчасово спотворюються. Таку поведінку слід визначити перед виробничими випробуваннями, щоб завод не відхиляв справні плати та не приймав оманливі показники.

Розмітка друкованої плати повинна враховувати потік повітря та тепло

Корисний огляд розміщення починається з позначення джерел тепла: зарядного пристрою, імпульсних регуляторів, процесора, радіоуправління потужністю, підсвічування дисплея, підключення акумулятора та будь-якого нагрівального чутливого елемента. Далі позначте шлях впливу датчика та сторону виробу, звернену до корпусу. Якщо ці карти перетинаються, команда розробників має вирішити системну проблему перед остаточним випуском друкованої плати.

Двошарові та чотиришарові плати можуть працювати як разом. Чотиришарова конструкція може полегшити підтримку безперервної площини заземлення та компактну трасування живлення, коли BLE, накопичувач та кілька датчиків використовують одну плату. Простіша двошарова плата може бути економічною для низькощільного монтажу. Рішення має відповідати потребам трасування, радіочастотних та теплових вимог; «носіння» не є характеристикою, що передбачає нарощування.

Сенсорна плата друкованих плат потребує контролю матеріалу та чистоти

Датчики навколишнього середовища можуть взаємодіяти із залишками, розчинниками, парами або покриттями, які не мають значення для звичайної цифрової мікросхеми. Поводження та очищення повинні відповідати обмеженням вибраного постачальника датчиків. Наскрізна газова комірка, оптичний модуль PM та крихітний датчик вологості LGA можуть бути присутніми в одному виробі, проте кожен з них може вимагати різного етапу складання.

У специфікації продукції (BOM) слід розрізняти точні номери деталей виробника датчиків від стандартних пасивних компонентів. Автоматична заміна є ризикованою, коли можуть змінюватися хімічний склад датчиків, внутрішній нагрівач, мембрана, час відгуку або модель компенсації. Якщо для безперервності постачання потрібен альтернативний датчик, правильним шляхом є схвалення інженерів та повторна валідація продукту, а не рішення про еквівалентність лише в рамках закупівлі.

Механічна інтеграція може домінувати в кінцевому виході

Модулі PM, вентиляційні мембрани та фільтрувальні отвори можна зібрати після поверхневого монтажу (SMT). Їхнє вирівнювання з литими повітряними каналами та прокладками може визначити правильність роботи пристрою. Золотистий механічний блок та чіткі фотографії складання часто є ціннішими під час NPI, ніж ще одна сторінка загальних нотаток про виготовлення.

Заводський скринінг проти екологічного калібрування

Якщо потрібне виробниче калібрування, це має бути названий виробничий процес з еталонним середовищем, умовами камери, інтерфейсом приладу, обмеженнями, сховищем даних калібрування та правилами повторної обробки. Без цього пакету постачальник не повинен мовчки включати «повне калібрування якості повітря» до загальної позиції функціонального випробування.

Рішення щодо прототипів, що мають значення при великих обсягах

Перший прототип має відповісти на питання, що впливають на базову лінію виробництва: Чи реагує датчик по-різному під час радіопередач? Наскільки змінюється температура під час заряджання? Чи залишається вентиляційний отвір корпусу відкритим, коли пристрій носиться? Чи легко забруднюється тракт PM під час складання? Чи може випробувальний пристрій отримати доступ до програмних панелей, не блокуючи вхід датчика?

Потім пілотне складання перетворює ці відповіді на контрольні елементи: затверджена специфікація матеріалу (BOM), фіксована орієнтація датчика, послідовність складання, інструкції з маскування, версія прошивки, серіалізовані дані калібрування (де це можливо) та повторюваний цикл випробувань. У великих обсягах цей дисциплінований базовий рівень має більше значення, ніж економія кількох центів на деталі, зміна якої призведе до недійсності моделі датчиків.

Як скласти цінову пропозицію на плату друкованих плат для якості повітря, що носиться

Для точної цінової пропозиції надайте файли друкованої плати, виробниче креслення та схему розташування елементів, специфікацію матеріалів, дані щодо центроїда, примітки щодо роботи з датчиками, креслення повітряного потоку/механіки, деталі антени, специфікацію батареї, пакет програмування, інструкції з виробничих випробувань та їх кількість. Чітко визначте, які датчики потребують калібрування, контрольованого замовником, а які тести є простими екранами складання.

Highleap Electronics може розділити виготовлення друкованих плат без покриття, постачання компонентів, поверхневе монтажне складання/складання наскрізних отворів (де це необхідно), програмування та випробування, визначені замовником, у реалістичний обсяг виробництва. Це робить цінову пропозицію більш корисною, ніж ціна, що базується лише на розмірах плати та кількості компонентів.

Як оцінити постачальника друкованих плат для носимого монітора якості повітря

Не починайте зі загального контрольного списку можливостей. Запитайте, як постачальник захистить шлях впливу датчика під час виготовлення, очищення, покриття та остаточного складання. Запитайте, чи відрізняється в ціновій пропозиції газовий датчик SMT від модуля PM або вентильованого датчика навколишнього середовища. Запитайте, як запропоновані заміни компонентів загострюються, коли вони впливають на хімічний склад датчиків, поведінку нагрівача, мембрану або компенсацію мікропрограмного забезпечення.

Корисний огляд постачальника також охоплює межі випробувань. Завод повинен бути впевненим, що саме перевіряються за допомогою електричних екранів, а які вимагають калібрування за допомогою методів, наданих замовником. Це краща ознака, ніж широка обіцянка «100% калібрування» без використання еталонного газу, умов камери чи меж прийнятності.

Для Highleap процес переходу є простим: після того, як архітектура датчика, Gerber, BOM та обмеження щодо потоку повітря будуть звільнені, виробнича команда може переглянути ризики, пов'язані з виготовленням друкованих плат та друкованою платою (PCBA), перш ніж буде застосовано матеріал. Цей огляд має бути зосереджений на технологічності та повторюваності, а не на переробці алгоритму вимірювання замовника.