Виробництво друкованих плат веб-камер для систем USB та мережевих камер

Веб-камера не завжди працює від однієї основної плати. Компактна модель з USB може поєднувати датчик зображення, відеоконтролер та регулятор живлення на одній друкованій платі. Більш складна камера може розподіляти ці функції між платою датчика, материнською платою обробки, бездротовим або Ethernet-інтерфейсом, платою живлення, платою керування двигуном та допоміжними вузлами для аудіо або освітлення. Кількість плат залежить від з'єднань камери, корпусу та функцій, а не лише від її роздільної здатності.

Компанія Highleap Electronics пропонує виготовлення друкованих плат веб-камер та складання друкованих плат для електроніки камер, розробленої замовником, від окремих сенсорних модулів до узгоджених багатоплатних комплектів. Її послуги з виробництва електроніки включають затверджене постачання компонентів, поверхневе монтажне складання та складання в отвори, а також узгоджену перевірку або функціональне тестування. У розділах нижче показано, як різні продукти для веб-камер та підключених камер можуть відрізняти свою електроніку, а також які деталі мають значення, коли ці плати виготовляються разом.

Типи веб-камер та друковані плати, які вони використовують

Слово "веб-камера" найчастіше стосується камери, підключеної безпосередньо до комп'ютера, зазвичай через USB. Wi-Fi та Ethernet/IP-камери є суміжними категоріями підключених камер; промислові USB- та GigE-камери утворюють ще одну спеціалізовану родину. Їхня електроніка перетинається, але їхні хост-інтерфейси, схеми живлення та тести продукції відрізняються. Наведені нижче приклади описують можливі конфігурації друкованих плат, а не фіксовані вимоги до кожної камери в категорії.

Одна друкована плата може поєднувати кілька з цих функцій. І навпаки, промислова або моторизована камера може використовувати кілька незалежно зібраних плат для легшого монтажу, теплового розділення або механічного руху. Для ширшого спектру електроніки обробки зображень, що виходить за рамки настільних веб-камер, виробництво друкованих плат камер охоплює пов'язані конструкції плат, не припускаючи загальної конструкції камери.

Від датчика зображення до виходу: що робить кожна плата камери

У багатоплатній камері материнська плата є лише однією з частин ланцюга передачі сигналу та живлення. Друкована плата датчика перетворює світло на електричні дані зображення; контролер або ISP/SoC обробляє ці дані; інтерфейсна схема передає їх до хоста або мережі. Силова та керуюча електроніка забезпечує роботу оптичних та механічних підсистем у заданих умовах.

Плата датчика камери та материнська плата обробки відео

Друкована плата датчика зображення веб-камери може містити CMOS-датчик, локальні регулятори, компоненти тактової частоти та дрібний роз'єм позаду об'єктива. Окрема материнська плата відео може містити процесор обробки зображень або USB-міст, пам'ять, сховище мікропрограм, регулятор послідовності живлення та хост-інтерфейс. Інші конструкції поєднують обидві ролі на одній друкованій платі. Маршрути від датчика до процесора, включаючи MIPI CSI-2, де це зазначено, повинні відповідати опублікованим вимогам до стекування та маршрутизації, а не загальним правилам трасування USB.

Силові, інтерфейсні та допоміжні друковані плати

Плата живлення камери або плата постійного/постійного струму забезпечує відеопроцесор, датчик, двигуни та освітлення; вона може бути окремою, якщо цього вимагають наявність простору, тепло або вхідна напруга. Інтерфейсні плати можуть містити роз'єми USB, магнітні елементи Ethernet, схвалений модуль Wi-Fi або зовнішні пристрої введення/виведення. Окремі плати керування камерою можуть містити драйвер панорамування/нахилу, мікрофонний масив, ІЧ-підсвічування, індикатори або кнопки на передній панелі. Жодна з цих плат не обов'язково має бути окремою платою, якщо цього не вимагає архітектура випущеного продукту.

Коли плати розділені, визначення роз'ємів стають частиною виробництва системи: напрямок з'єднання, розташування першого контакту FPC, довжина кабелю, призначення рейок, висота між платами та затверджена версія кожної збірки повинні бути однаковими для всього комплекту камер. Це той момент, коли постачання п'яти окремо правильних друкованих плат недостатньо, якщо їх не можна поєднати в одному корпусі.

Відмінності між USB-веб-камерою, Wi-Fi камерою та IP-камерою на друкованій платі

Звичайна плата USB-веб-камери передає відео на підключений хост. Її затверджений USB-контролер, прошивка та інтерфейс визначають, чи підтримується клас USB Video Class (UVC), які формати відображаються та як камера здійснює нумерацію. USB-C – це формат роз'єму; він сам по собі не гарантує швидкість USB 3.x або живлення Power Delivery.

Бездротова камера додає радіомодуль або модуль Wi-Fi, антену та локальну обробку для своєї конкретної мережевої/відео реалізації. Мережа радіочастотного блокування та узгодження має бути побудована відповідно до затвердженого проекту, а антена перевіряється у фактичному корпусі. Варіанти з живленням від батареї також можуть вимагати схеми заряджання та захисту; смарт-камери з живленням від мережі не обов'язково повинні її включати.

Натомість , друкована плата IP-камери з дротовим Ethernet використовує інтерфейс Ethernet та мережеву архітектуру обробки. Там, де вказано живлення через Ethernet (PoE), інтерфейс пристрою з живленням та каскад постійного струму повинні відповідати затвердженому стандарту живлення, ізоляції та бюджету навантаження. Ці схеми можуть розташовуватися на материнській платі або на окремій платі живлення PoE. Потокове IP-відео, підтримка ONVIF та мережева безпека залежать від прошивки виробу та передбачуваної реалізації; вони не передбачаються встановленням роз'єму RJ45.

Ці відмінності впливають на виробниче тестування: USB-камера може вимагати перерахування UVC та перевірки відеопотоку; Ethernet-камера може вимагати узгодження з'єднання, ідентифікації пристрою, потокової передачі по мережі та перевірки вхідного живлення; модель Wi-Fi додає затверджене радіоз'єднання та конфігурацію. Виробник може створювати електроніку відповідно до кожної специфікації, не розглядаючи всі підключені камери як один тип інтерфейсу.

Збірка датчика зображення, об'єктива та платиноподібної плівки камери

Оптичне обладнання може зробити найменшу плату найбільш чутливою до використання друкованою платою (PCBA) у виробі. Корпуси датчиків зображення та вбудовані модулі камер можуть мати різні обмеження щодо оплавлення, очищення та вологи. Захисні кришки, інспекційне освітлення та точка встановлення об'єктива повинні відповідати інструкціям затвердженого постачальника.

Коли друкована плата датчика підключена гнучким кабелем, сторона контактів роз'єму, доступ до засувки, шлях вигину та товщина ребра жорсткості повинні відповідати складальному кресленню. Роз'єм FPC з верхніми контактами не може бути замінений роз'ємом з нижніми контактами лише тому, що крок збігається. Відповідні деталі підключення та складання FPC камери стають особливо важливими, коли оптична головка відокремлена від материнської плати USB, Wi-Fi або Ethernet.

Тримачі об'єктивів, отвори для кріплення, захисне скло та посадка датчиків повинні відповідати правильним механічним опорним точкам. Якщо замовлення включає оптичну інтеграцію, то прийнятність визначається затвердженою виробником оригінального обладнання процедурою фокусування, опорною цільовою мішенню та обмеженнями. Виготовлення друкованої плати та поверхнева перевірка перевіряють сконструйовану плату; оптичне вирівнювання та налаштування зображення вимагають окремого узгодженого процесу.

Плати живлення, ІЧ-світлодіод, PTZ-мотор та керування звуком

Це типи плат, які найлегше пропустити, коли проект описується лише як материнська плата веб-камери. Вони поширені в деяких конструкціях камер з багатим набором функцій або підключених до мережі, але їх не слід додавати до продуктів, які їх не потребують.

Окремі плати живлення та освітлення там, де цього вимагає конструкція

Плата живлення камери PoE перетворює схвалений вхідний сигнал живлення на шини для процесора, датчика та аксесуарів. Модель із зовнішнім живленням може використовувати плату входу постійного струму, а камера з акумулятором може включати керування зарядом. Випущена схема живлення визначає компоненти перетворювача, межі ізоляції, струмову здатність та тепловий дизайн.

Моделі нічного бачення можуть використовувати друковану плату інфрачервоного світлодіода або інтегровану секцію освітлення з контрольованим струмом світлодіода, розподілом тепла та датчиком для перемикання режимів освітлення. Деякі також містять виконавчий механізм інфрачервоного фільтра, який є окремою механічною/електричною функцією від драйвера світлодіода. Принципи виробництва друкованих плат драйвера світлодіода застосовуються, коли схвалена камера включає таке освітлювальне обладнання.

Рух, мікрофони та елементи керування інтерфейсом

Плата керування двигуном PTZ -камери може керувати виконавчими механізмами панорамування, нахилу або масштабування, а також отримувати сигнали обмеження або положення. Шляхи струму двигуна, роз'єми зворотного зв'язку та рухомі дроти повинні відповідати опублікованій механіці; їх інтеграція відрізняється від плати датчика статичної камери. Тема плати драйвера двигуна стосується фактичного обладнання керування рухом. Інші моделі додають друковані плати мікрофона або динаміка, перемикачі конфіденційності, індикатори стану, інтерфейси карт пам'яті або вводи/виводи сигналізації. Обрана специфікація складу визначає, які підвузли існують та як вони тестуються.

Виготовлення та тестування комплектів друкованих плат веб-камер

Виробництво та складання друкованих плат веб-камери може включати два окремі продукти: окремі друковані плати та правильно підібраний комплект, який поміщається всередину камери. Плата датчика, плата процесора та плата живлення можуть пройти електричну перевірку, але все одно не працювати разом, якщо кабель, роз'єм або варіант прошивки не відповідають вимогам.

Виробниче випробування відповідає фактичній функції кожної плати

• Датчик / оптична плата: зазначені шини живлення, ідентифікація датчика, відгук траєкторії зображення та перевірка оптичної чистоти або фокусування, де це включено.
• Материнська плата USB / відео: запрограмоване мікропрограмне забезпечення, ідентифікатор пристрою, перелік хостів та узгоджений режим відеовиходу.
• Мережева плата: З’єднання Ethernet або схвалене з’єднання Wi-Fi, ідентифікація та зазначений мережевий/відеозв’язок, якщо це дозволяє пристрій.
• Плата живлення: вихідні напруги, сигнали ввімкнення та несправності, а також узгоджена поведінка навантаження; узгодження PoE, якщо це частина проекту.
• Допоміжні дошки: підсвічування та струм світлодіодів, напрямок/зворотний зв'язок двигуна, канали мікрофона та кнопки керування, якщо це можливо.
• Комбінована збірка: правильні зміни на платі, орієнтація кабелів, положення датчика та узгоджена функціональна послідовність на системному рівні.

Highleap може обговорити функціональне тестування друкованих плат (PCBA) на відповідність приладам та обмеженням, наданим замовником, або спільно узгодженим приладам. Налаштування прошивки, оптичне калібрування, радіопродуктивність та мережева сумісність вимагають спеціально визначених процедур приймання, а не загального твердження про те, що кожна готова камера пройшла кваліфікацію.

Дозвіл на виробництво для однієї або кількох плат

Для кожної плати надайте дані про виготовлення (Gerber або ODB++), схему та креслення, затверджену специфікацію матеріалів (BOM), файли для підключення та розміщення, вимоги до обробки модулів та цільові кількості. Для багатоплатної камери додайте список комплектів плат, що визначає кількість кожної друкованої плати (PCBA) для кожного виробу, відповідні креслення роз'ємів/FPC, затверджені комбінації прошивки, входи живлення та необхідні тести. Це особливо корисно для збірки друкованої плати багатоплатної IP-камери , де додаткові збірки PoE, IR та PTZ можуть створювати кілька варіантів продукту.

Послуга Highleap зі складання друкованих плат "під ключ" може координувати затверджені виготовлені плати, придбані електронні компоненти та операції з друкованими платами (PCBA). Оптичні модулі, проводка, остаточна інтеграція корпусу та калібрування на рівні продукту включені, якщо вони є частиною узгодженого замовлення. Результатом є цінова пропозиція, побудована на основі фактичних електронних вузлів камери, а не передбачуваної однієї материнської плати.