Що важливо у виробництві PCBA інтерфейсу датчика та збору даних?

Огляд

Плата збору даних може бути зібрана правильно і все одно забезпечуватиме низьку продуктивність вимірювань.

Паяні з’єднання можуть бути прийнятними. Прошивка може завантажитися. ADC може повертати числа. Жоден із цих фактів сам по собі не доводить, що плата зберігає сигнал, для вимірювання якого був розроблений продукт.

Для виробництва PCBA для збору даних виробнича мета полягає не просто у створенні плати, яка живиться. Він полягає в тому, щоб зберегти схвалений шлях вимірювання від входу датчика до формування та перетворення сигналу, підтримувати узгодженість конфігурації апаратного та мікропрограмного забезпечення та перевіряти функції, за які відповідає виробництво.

Простий модуль-моніторингу стану та багатоканальний інструментарій PCBA можуть отримувати дані датчиків, але вони не потребують автоматично однакових джерел контролю, процесу очищення, методу калібрування, приладу чи виробничого випробування.

Виробничий план повинен відповідати вимогам вимірювання.

Почніть із роз’єму, а не з лінії SMT

Переглядаючи інтерфейс-сенсора чи PCBA-отримання даних, часто корисніше почати з одного вимірювального каналу, ніж із процесу складання.

Виберіть точку, де-сигнал реального світу надходить на дошку. Потім слідкуйте за цим каналом, доки продукт не створить придатні для використання дані.

Не кожна дошка містить кожен блок.

Саме тому типового промислового контрольного списку PCBA рідко буває достатньо для такого типу проекту.

Перше корисне запитання не таке:

Скільки біт має АЦП?

Це:

Що насправді повинен вимірювати цей канал?

Інтерфейсна плата-датчика може отримувати умовну напругу, контур струму, мостовий датчик, температурний вхід, вібраційний сигнал, датчик тиску чи інший сигнал поля.

Ці вхідні дані можуть призвести до дуже різних рішень щодо посилення, захисту, ізоляції, тестового стимулу та калібрування.

Перед плануванням функціональних{0}}тестів команда OEM і EMS має чітко визначити такі моменти, як:

• датчик або тип сигналу;
• відповідний вхідний діапазон;
• відображення каналів;
• односторонній або диференціальний вхід;
• збудження датчика, де це можливо;
• вимоги до ізоляції, де це можливо;
• виробництво має перевірити нормальні та несправні умови;
• чи показує виробництво базову реакцію чи визначений результат вимірювання.

«Він зчитує датчик» не є вимогою для виконання.

Технік може знати, куди підключити кабель, і все ще не мати уявлення про те, що має підтвердити тест.

Що має зберегти виробництво

Коли шлях сигналу зрозумілий, питання виробництва стає більш конкретним:

Які частини випущеного дизайну потрібно контролювати, щоб цей шлях вимірювання залишався дійсним?

Частини, які фактично впливають на вимірювання

Не кожен компонент заслуговує однакового правила заміни.

На інтерфейсі датчика або PCBA приладів деякі частини можуть безпосередньо впливати на поведінку вимірювань.

Залежно від схеми, вони можуть включати:

• АЦП;
• опорні напруги;
• інструментальні або операційні підсилювачі;
• аналогові мультиплексори;
• підсилення-налаштування або прецизійні резисторні мережі;
• компоненти-фільтра шляху сигналу;
• ізоляційні пристрої;
• вхідні-пристрої захисту.

Альтернатива, яка відповідає пакету та розміру, не є автоматично еквівалентною.

Зміщення, дрейф, шум, струм зміщення, пропускна здатність, поведінка осідання, витік, еталонні характеристики або вхідна ємність можуть мати значення в певній схемі.

Більшість рядків специфікації не потребуватимуть такого рівня перевірки. Більш жорсткі межі затвердження належать до компонентів, які можуть істотно змінити шлях вимірювання.

Заміна світлодіода стану та заміна опорної напруги, що живить АЦП, є змінами специфікації.

Це не одне і те ж інженерне рішення.

Для постачальників і повторного виробництва ця відмінність має більше значення, ніж просто наявність другого номера деталі.

Де повинен зупинитися постачальник EMS

Заземлення, поведінка зворотного -струму, конструкція фільтра, топологія захисту, опорна маршрутизація та умови приводу АЦП належать переважно до електричної конструкції.

Хороший процес складання не може відновити нестабільний сигнальний ланцюг.

Виробництво також не повинно тихо переробляти.

Коли виробництво або підготовка до випробувань виявляють проблему, нормальним шляхом є винести її на інженерну перевірку, а не імпровізувати нову аналогову архітектуру на заводі.

Виробничий контроль має іншу роботу:

• використовувати затверджені версії PCB і BOM;
• встановити правильні значення компонентів і затверджені альтернативи;
• дотримуватися вимог до складання;
• завантажити правильну прошивку;
• контроль дозволених відхилень;
• керувати переробкою;
• провести затверджене виробниче випробування.

Перевірка технологічності та проектування аналогової схеми пов’язані, але вони не є тією самою відповідальністю.

Якщо більш глибокий аналіз аналогового дизайну є частиною сфери діяльності постачальника, це слід узгодити окремо.

Коли умови складання стають електричними умовами

Багато проблем із-інтерфейсом датчика не схожі на проблеми з виготовленням.

AOI може підтвердити, що підсилювач присутній і правильно орієнтований. Це не може підтвердити правильність посилення каналу.

Рентген-може допомогти оцінити приховані паяні з’єднання. Він не може довести, що зібраний сигнальний ланцюг відповідає необхідним характеристикам вимірювання.

PCBA може вмикати живлення та спілкуватися під час:

• встановлено неправильний прецизійний компонент;
• два канали неправильно зіставлені в прошивці;
• схвалена альтернатива впливає на чутливий вхід;
• забруднення впливає на вузол із високим-імпедансом;
• перероблено-критичну область вимірювання;
• виробниче випробування ніколи не застосовує умови, які виявляють проблему.

Огляд скаже вам дещо про конструкцію.

Перевірка вимірювання говорить про інше.

Одне не слід використовувати як заміну іншого.

Чистота

Для багатьох PCBA датчиків цілком достатнім є звичайний схвалений процес складання.

На кінці спектра з високим-імпедансом або дуже{1}}низьким-струмом стан поверхні може стати частиною електричної проблеми.

Залишки флюсу, волога, забруднення під час обробки або інші поверхневі забруднення можуть створити шляхи витоку, що має значення в чутливих ланцюгах.

Більшість плат збору даних не потребують спеціального очищення просто тому, що вони містять аналогову схему.

Питання полягає в тому, чи є конкретний шлях вимірювання достатньо чутливим, щоб стан поверхні потрібно було контролювати як електричну вимогу.

Якщо це так, проект має визначити відповідну умову очищення, поводження, перевірки чи приймання.

Якщо це не так, додаткова обробка збільшує вартість без вирішення реальної вимоги.

Ізоляція

Промислові сенсорні системи часто використовують гальванічну розв’язку.

Багато хто цього не робить.

Якщо ізоляція є частиною схваленої архітектури, виробництво може потребувати збереження вимог щодо:

• компоненти ізоляції;
• ізоляційний бар'єр;
• шлях повзучості та зазор;
• стан складання;
• електрична перевірка-замовника.

Не-ізольована плата збору даних не потребує випробування на-діелектрик просто тому, що воно використовується в іншому промисловому проекті.

Контроль має відповідати електричній архітектурі, а не галузевій етикетці.

ПРОХОДЖЕНИЙ результат настільки ж хороший, як і тест, що стоїть за ним

Коли дошка зібрана, питання змінюється.

Продакшн тепер має довести, що канал працює належним чином.

Інтерфейсна плата сенсора-може пройти функціональний тест, хоча сам тест мало що підтверджує.

Розглянемо таку інструкцію:

Подайте сигнал і перевірте, чи змінюється показання.

Це може довести, що шлях живий.

Це не обов’язково підтверджує правильне підсилення, відображення каналів, зсув, діапазон, калібрування чи іншу вимогу до вимірювання.

Виробничі випробування повинні відображати те, що насправді потрібно перевірити виробнику комплектного обладнання.

FCT і калібрування – це різні завдання

Функціональне тестування та калібрування можуть відбуватися на одній станції, але вони відповідають на різні запитання.

Функціональне тестування запитує, чи виконує зібрана плата функції, визначені в процедурі виробничого тестування.

Калібрування встановлює зв’язок між відомим еталонним значенням і значенням, яке повідомляє продукт.

Коригування або виправлення, якщо це необхідно, є окремим кроком.

Деякі PCBA для збору даних вимагають калібрування кожного-блока. Інші ні.

Якщо калібрування є частиною виробництва, процес може потребувати визначення:

• еталонний стимул;
• довідкове обладнання;
• застосовні канали;
• ревізія прошивки або програмного забезпечення;
• коефіцієнт або метод коригування;
• межі приймання;
• де зберігаються дані калібрування;
• що відбувається після переробки або перепрограмування;
• як отриманий запис пов'язаний з одиницею або партією.

АЦП високої-роздільності сам по собі не створює вимоги до виробничого калібрування.

Якщо функціональну перевірку назвати «калібруванням», то це також не означає.

Перевірте вимоги до продукту, а не таблицю даних ADC

АЦП є частиною більшого сигнального ланцюга.

Остаточне вимірювання також може залежати від вхідного каскаду, підсилювача, опорного сигналу, фільтра, мережі захисту, блоку живлення, компонування друкованої плати, мікропрограмного забезпечення та стратегії калібрування.

Таким чином, виробничі обмеження повинні виходити із затверджених вимог до продукту, а не просто з таких тверджень, як:

16-розрядний АЦП

або:

24-бітний конвертер.

Для однієї плати може бути достатнім застосування певного стимулу датчика та підтвердження очікуваної реакції.

З іншого боку, для виробництва може знадобитися кілька контрольованих вхідних точок, обмеження-специфічного каналу, відкаліброване джерело або програмне забезпечення,-замовник.

Корисне запитання для огляду:

Яку помилку виявив би цей тест?

Якщо ніхто не може чітко відповісти на це питання, зелений індикатор PASS не надає великої технічної впевненості.

Налаштування тесту є частиною вимірювання

PCBA — це не єдина річ у електричному тракті під час виробничих випробувань.

Налаштування може включати:

reference source -> cable -> switching or relay -> fixture contact -> connector ->Вхід PCBA

Залежно від вимірюваного сигналу на результат можуть впливати контактний опір, заземлення, екранування, витік, прокладка кабелю, поведінка перемикання або звичайні зміни приладу.

Проста вхідна плата-промислової напруги не потребує такої ж дисципліни кріплення, як канал вимірювання дуже високого-імпедансу або низького{2}}рівня.

Але прилад не повинен автоматично розглядатися як електрично невидимий.

Існує також практичне обмеження того, що може виконувати станція.

Якщо звичайна варіація в еталонному джерелі, приладі, кабелі, контактах і вимірювальному обладнанні є достатньо великою, щоб розмити вказану межу «пройшов/не пройшов», станції буде важко відокремити крайову плату від звичайної тестової-варіації системи.

Це не означає, що для кожного проекту DAQ потрібна метрологічна лабораторія на виробництві.

Це означає, що тестова система повинна бути здатна приймати призначене їй рішення.

Це набагато легше вирішити під час DFT та NPI, ніж після того, як нібито хороші плати починають періодично виходити з ладу під час остаточного тестування.

Золота одиниця корисна, але вона не є автоматично еталоном калібрування

Завідомо справний{0}}блок може бути надзвичайно корисним у виробництві.

Це може допомогти:

• перевірити роботу приладу;
• корелятивні випробувальні станції;
• усувати несподівані збої;
• підтвердити зміни програмного забезпечення або конфігурації;
• переконатися, що тестове налаштування все ще працює належним чином.

Це не робить пристрій автоматично еталоном калібрування.

Сама PCBA має допуски на компоненти, похибку вимірювання, історію конфігурації та старіння.

Якщо золота одиниця призначена для використання як частини стандарту вимірювання або калібрування, ця роль має бути чітко визначена та контрольована.

В іншому випадку чітко розрізняйте:

Відомо{0}}справний блок допомагає підтвердити налаштування виробництва.

Значення вимірювання встановлюється відомим посиланням.

Це споріднені, а не ідентичні роботи.

Технічні характеристики не є звичайним виробничим тестуванням

Під час розробки інженери можуть витрачати години на характеристику плати.

Ця робота може включати:

• аналіз шуму;
• перевірка посилення та лінійності;
• канал--порівняння каналів;
• температурна поведінка;
• поведінка-звичайного режиму;
• екологічні випробування;
• детальні вимірювання осцилографом або спектром.

Ці результати можуть бути цінними.

Вони не належать автоматично до циклу тестування кожного виробничого підрозділу.

Інженерна характеристика запитує:

Що може зробити цей дизайн у важливих умовах?

Виробничі випробування запитують:

Чи пройшла ця виготовлена ​​одиниця або партія перевірки, необхідні для випуску?

Використовуйте інженерні характеристики, щоб вирішити, яке виробництво потрібно контролювати.

Не просто копіюйте стенд розробки на виробничу лінію.

Перша збірка — це не складна частина

Працюючий прототип доводить, що дизайн може працювати.

Повторне виробництво ставить складніше питання:

Чи може схвалена поведінка вимірювання витримати контрольовані зміни у виробництві?

Саме тут конфігурація, переробка, джерело компонентів, мікропрограмне забезпечення, кріплення та перевірки тестів починають мати значення як одна система.

Зберігайте апаратне забезпечення, мікропрограму, калібрування та тестування на одній базовій лінії

Продукти збору даних часто перетинають межу апаратного/програмного забезпечення.

Прошивка може впливати на:

• вибір каналу;
• посилення;
• конфігурація датчика;
• вибірка;
• цифрова фільтрація;
• корекція зсуву;
• калібрувальні коефіцієнти;
• окремі-дані одиниці.

Фізично правильний PCBA все ще може повідомляти про неправильне вимірювання, якщо завантажено неправильну конфігурацію.

Залежно від проекту базова лінія виробництва може включати:

Версія PCB + версія BOM + версія прошивки + метод калібрування + версія тесту

Оператор не повинен вирішувати, який файл мікропрограми або файл коефіцієнтів «виглядає правильно» для конкретної плати.

Ці рішення належать до управління конфігурацією.

Переробка змінює питання

Для заміни пошкодженого роз’єму може знадобитися один рівень перевірки.

Для заміни джерела опорної напруги,-мережі налаштування підсилення,-переднього підсилювача чи іншого вимірювального-критичного компонента може знадобитися інший.

Жодне з цих загальних правил не є дуже корисним:

Кожну перероблену плату DAQ необхідно повторно відкалібрувати.

Після кожного ремонту достатньо остаточного ПАС.

Краще питання полягає в тому, чи доопрацювання торкнулося компонента або етапу-ланцюга сигналу, який може вплинути на затверджені вимоги до вимірювання.

Якщо це так, слід провести відповідне повторне випробування, калібрування або технічний огляд.

Що станеться з наступною збіркою?

Пізніше виробництво може представити:

• партія нового матеріалу;
• затверджений заступник;
• ревізія друкованої плати;
• оновлення прошивки;
• змінне пристосування;
• переробляти;
• змінений метод калібрування;
• інше джерело компонентів.

Не кожна зміна вимагає повної перекваліфікації продукту.

Але зміна, яка торкається шляху вимірювання, не повинна зникати у звичайному робочому оновленні.

Припустімо, пропонується другий-підсилювач джерела.

Виробниче питання таке:

Чи можемо ми отримати та зібрати це?

Питання продукту:

Чи діють затверджені вимоги до вимірювання?

Постачальник послуг EMS може керувати-готовою конфігурацією та позначати зміни.

Команда інженерів OEM, як правило, повинна володіти схваленням продуктивності, якщо не було узгоджено іншу відповідальність.

Це перешкоджає гнучкості постачальників тихо перетворитися на редизайн продукту.

Кваліфікація не є звичайною перевіркою

Промислове сенсорне обладнання може бути розроблене для екстремальних температур, вібрації, вологості, електричних шумів машин або інших вимогливих середовищ.

Ці умови мають значення.

Але кваліфікаційний тест не стає автоматично-вимогою перевірки виробництва.

Один проект може використовувати зміну температури під час валідації проекту.

Для іншого може знадобитися перевірка вибраного виробництва.

Для третього може знадобитися лише певна функціональна перевірка за нормальних заводських умов.

Виробничий план повинен відповідати затвердженим вимогам.

Копіювання кожного екологічного випробування з кваліфікації продукту в рутинне виробництво не є автоматично більш суворим. Іноді це просто непотрібно.

Не кожна сенсорна плата заслуговує на однаковий процес

«Sensor interface PCBA» охоплює широкий спектр продуктів.

Для плати, яка зчитує цифровий датчик і повідомляє порогове значення, не потрібен виробничий план багатоканального вимірювального приладу.

Простий пристрій моніторингу може не вимагати:

• калібрування на-одиницю;
• спеціальне очищення;
• глибока аналогова характеристика;
• записи індивідуальних вимірювань;
• екологічний скринінг.

На іншому кінці спектра інструментальний PCBA може дуже дбати про низькі-вхідні дані, дрейф, узгодження каналів, ізоляцію, еталонну стабільність, калібрування та повторюваність.

Називаючи кожну плату «високоточною», створюється вартість без покращення вимог.

Поводження з кожною сенсорною платою як із звичайним цифровим контролером може приховати справжній ризик.

Корисне питання полягає не в тому:

Який найсуворіший процес ми можемо застосувати?

Це:

Для чого цей продукт насправді потребує виробництва?

 

Обробка країв не виправляє неправильні вхідні дані

Більше систем{0}}моніторингу стану тепер обробляють дані ближче до машини, але це не зменшує важливості шляху отримання. Програмне забезпечення може працювати лише з даними, які воно отримує.

Якщо вхідні дані вирізаються, завантажується неправильний файл калібрування або змінюється-важливий компонент вимірювання без необхідного схвалення, подальша аналітика розпочнеться з скомпрометованих даних.

Що я хотів би визначити до випуску виробництва

Перш ніж випускати сенсорний-інтерфейс або-PCBA збору даних у повторне виробництво, я хотів би отримати чіткі відповіді на ці запитання.

Що потрапляє в канал?

Визначте тип датчика або сигналу та діапазон виробництва, який потрібно зрозуміти.

За який результат відповідає виробництво?

Базове виявлення, пороговий відгук, значення вимірювання, поведінка каналу, калібрування чи щось інше?

Які елементи специфікації є-важливими для вимірювання?

Визначте компоненти, заміна яких потребує додаткового технічного контролю.

Чи чистота чи ізоляція є особливими вимогами до цієї конструкції?

Не припускайте їх. Не залишайте їх невизначеними, коли вони важливі.

Які версії апаратного забезпечення, мікропрограми, калібрування та тестування належать разом?

Надайте виробництву одну затверджену базову лінію.

Який відомий стимул і тестова установка потрібні?

Визначте джерело вхідного сигналу, прилад, кабель, програмне забезпечення, еталонне обладнання та логіку PASS/FAIL, де це можливо.

Які зміни вимагають іншого інженерного рішення?

Встановіть межі для альтернатив, переглядів, переробок, змін калібрування та оновлень тестів.

Якщо ці відповіді ясні, технічно складну плату збору даних все ще можна легко виготовити.

Якщо вони нечіткі, додавання додаткових перевірок після складання рідко усуває основну проблему.

Де STHL вписується в проект

Shenzhen STHL Technology Co., Ltd. (STHL) підтримує промислові додатки PCBA та EMS, які включають інтерфейсні плати промислових датчиків, інтерфейси датчиків, що використовуються в лініях автоматизації, і промислові прилади.

Для покупців, які оцінюють цей тип проекту, STHL'sПромислові рішення EMSнадає ширший контекст галузі та проекту.

Обсяг виробництва може включати складання друкованої плати, постачання компонентів, перевірку, програмування, функціональне тестування та інші-специфічні вимоги проекту відповідно до фактичної збірки.

Для проекту-інтерфейсу датчика чи збору-даних точна точність вимірювання, процес калібрування, пристосування, вимоги до чистоти, вимоги до ізоляції, валідація навколишнього середовища, тестовий стимул і допустимі межі мають бути підтверджені для окремого проекту, а не випливати з галузевої етикетки.

Висновок

Інтерфейс датчика та збір даних Виробництво PCBA не залежить головним чином від того, чи зможе постачальник EMS розмістити АЦП або припаяти вхідний роз’єм.

Йдеться про те, чи зберігає виробництво затверджений шлях вимірювання та чи може довести, за яку частину цього шляху воно відповідає.

Почніть з одного каналу.

Що в нього входить?

Які компоненти його формують?

Що має довести виробництво?

Чи може прилад і еталонне джерело підтримувати цей тест?

Що станеться, якщо-критичний компонент вимірювання буде перероблено?

І коли змінюються матеріали, прошивка, кріплення чи версії, які зміни потребують іншого інженерного рішення перед випуском нової конфігурації?

Ці питання відокремлюють плату, яка просто вмикається, від вимірювального PCBA, який можна створювати неодноразово в контрольованих умовах.

Команди OEM можутьнадати деталі проектуз наявними BOM, файлами PCB, вимогами до датчиків або входу, інформацією про вбудоване програмне забезпечення, кількістю та очікуваними тестами.

Із запитаннями щодо-проекту звертайтеся до STHL за адресоюinfo@pcba-china.com.