Čo je dôležité pri výrobe PCBA rozhrania senzorov a získavania údajov?

Prehľad

Doska na zber údajov môže byť zostavená správne a stále poskytuje slabý výkon merania.

Spájkované spoje môžu byť prijateľné. Firmvér sa môže spustiť. ADC môže vrátiť čísla. Žiadna z týchto skutočností sama osebe nedokazuje, že doska zachováva signál, na ktorý bol výrobok navrhnutý.

Pri výrobe PCBA na získavanie údajov nie je cieľom výroby jednoducho postaviť dosku, ktorá sa zapne. Ide o zachovanie schválenej meracej cesty od vstupu snímača prostredníctvom úpravy a konverzie signálu, udržiavanie zosúladenej konfigurácie hardvéru a firmvéru a overovanie funkcií, za ktoré je zodpovedná výroba.

Jednoduchý modul{0}}monitorovania stavu a viackanálový prístrojový panel PCBA môžu získavať údaje zo senzorov, ale nepotrebujú automaticky rovnaké ovládacie prvky, proces čistenia, kalibračnú metódu, prípravok alebo výrobný test.

Výrobný plán by sa mal riadiť požiadavkami na meranie.

Začnite na konektore, nie na linke SMT

Pri kontrole senzorového -rozhrania alebo PCBA{1}}získavania údajov je často užitočnejšie začať s jedným meracím kanálom než s procesom montáže.

Vyberte bod, v ktorom-signál skutočného sveta vstupuje na hraciu plochu. Potom postupujte podľa tohto kanála, kým produkt nevytvorí použiteľné údaje.

Nie každá doska obsahuje každý blok.

To je presne dôvod, prečo pre tento typ projektu zriedka stačí všeobecný kontrolný zoznam priemyselných PCBA.

Prvá užitočná otázka nie je:

Koľko bitov má ADC?

je to:

Čo vlastne musí tento kanál merať?

Doska rozhrania- snímača môže prijímať podmienené napätie, prúdovú slučku, mostový snímač, teplotný vstup, vibračný signál, prevodník tlaku alebo iný signál poľa.

Tieto vstupy môžu viesť k veľmi odlišným rozhodnutiam týkajúcim sa zisku, ochrany, izolácie, testovacieho stimulu a kalibrácie.

Pred plánovaním funkčného{0}}testu by tím OEM a EMS mal mať jasno v bodoch, ako sú:

• typ snímača alebo signálu;
• príslušný vstupný rozsah;
• mapovanie kanálov;
• jednoduchý-alebo rozdielový vstup;
• tam, kde je to vhodné, budenie snímača;
• prípadne požiadavky na izoláciu;
• normálne a poruchové podmienky výroby sa musia overiť;
• či výroba preukazuje základnú odozvu alebo definovaný výsledok merania.

"Prečíta snímač" nie je vykonateľnou výrobnou požiadavkou.

Technik môže vedieť, kam má kábel pripojiť, a stále netuší, čo má test dokázať.

Čo musí výroba zachovať

Akonáhle je signálová cesta pochopená, výrobná otázka sa stáva konkrétnejšou:

Ktoré časti uvoľneného návrhu musia zostať kontrolované, aby táto cesta merania zostala platná?

Časti, ktoré skutočne ovplyvňujú meranie

Nie každý komponent si zaslúži rovnaké substitučné pravidlo.

Na rozhraní senzora alebo prístrojovej dosky PCBA môžu niektoré časti priamo ovplyvniť správanie merania.

V závislosti od okruhu môžu zahŕňať:

• ADC;
• referencie napätia;
• prístrojové alebo operačné zosilňovače;
• analógové multiplexory;
• siete s nastavením zisku{0}alebo presných rezistorov;
• komponenty filtra-cesty signálu;
• izolačné zariadenia;
• vstupné-zariadenia na ochranu.

Alternatíva, ktorá sa zhoduje s balíkom a pôdorysom, nie je automaticky ekvivalentná.

V konkrétnom obvode môže mať význam offset, drift, šum, predpätý prúd, šírka pásma, usadzovanie, únik, referenčné charakteristiky alebo vstupná kapacita.

Väčšina riadkov kusovníka nebude potrebovať túto úroveň kontroly. Užšia hranica schválenia patrí okolo komponentov, ktoré môžu podstatne zmeniť dráhu merania.

Výmena stavovej LED a výmena referenčného napätia napájajúceho ADC sú zmeny kusovníka.

Nie sú to isté inžinierske rozhodnutie.

Pri získavaní zdrojov a opakovanej výrobe je toto rozlíšenie dôležitejšie ako jednoducho dostupnosť druhého čísla dielu.

Kde by sa mal poskytovateľ EMS zastaviť

Uzemnenie, spätné{0}}prúdové správanie, návrh filtra, topológia ochrany, referenčné smerovanie a podmienky pohonu ADC patria predovšetkým k elektrickému dizajnu.

Dobrý montážny proces nedokáže opraviť nestabilný signálny reťazec.

Ani produkcia by nemala potichu prerábať.

Keď výroba alebo príprava testov odhaľuje obavy, bežnou cestou je pozdvihnúť ich na technické preskúmanie, a nie improvizovať novú analógovú architektúru v továrni.

Riadenie výroby má inú úlohu:

• používať schválené revízie DPS a kusovníka;
• nainštalujte správne hodnoty komponentov a schválené náhrady;
• dodržiavať montážne požiadavky;
• načítať správny firmvér;
• kontrolovať schválené odchýlky;
• riadiť prepracovanie;
• vykonať schválenú výrobnú skúšku.

Preskúmanie výroby a návrh analógových obvodov spolu súvisia, ale nie sú tou istou zodpovednosťou.

Ak je súčasťou rozsahu dodávateľa hlbšie preskúmanie analógového dizajnu, malo by sa to dohodnúť samostatne.

Keď sa montážne podmienky stanú elektrickými podmienkami

Mnohé problémy s-rozhraním snímača nevyzerajú ako problémy s výrobou.

AOI môže potvrdiť, že zosilňovač je prítomný a správne orientovaný. Nemôže dokázať, že zisk kanála je správny.

X-ray môže pomôcť vyhodnotiť skryté spájkované spoje. Nemôže dokázať, že zostavený signálny reťazec spĺňa požadované správanie pri meraní.

PCBA sa môže zapínať a komunikovať, keď:

• je nainštalovaný nesprávny presný komponent;
• dva kanály sú vo firmvéri nesprávne namapované;
• schválená náhrada ovplyvňuje citlivý vstup;
• kontaminácia ovplyvňuje uzol s vysokou{0}}impedanciou;
• bola prepracovaná-kritická oblasť merania;
• produkčný test nikdy neuplatňuje podmienku, ktorá by odhalila problém.

Inšpekcia vám povie niečo o stavbe.

Overenie meraním hovorí niečo iné.

Jeden by sa nemal používať ako náhrada za druhý.

Čistota

Pre mnoho PCBA senzorov úplne postačuje bežný schválený proces montáže.

Na vysoko{0}}impedančnom alebo veľmi{1}}nízkom-konci spektra sa môže stať súčasťou elektrického problému stav povrchu.

Zvyšky taviva, vlhkosť, kontaminácia pri manipulácii alebo iná povrchová kontaminácia môžu vytvárať únikové cesty, ktoré sú dôležité v citlivých obvodoch.

Väčšina dosiek na zber údajov nepotrebuje špeciálnu čistiacu cestu jednoducho preto, že obsahujú analógové obvody.

Otázkou je, či je konkrétna meracia dráha dostatočne citlivá na to, aby bolo potrebné kontrolovať stav povrchu ako elektrickú požiadavku.

Ak áno, projekt by mal definovať vhodné podmienky čistenia, manipulácie, overovania alebo akceptácie.

Ak tomu tak nie je, dodatočné spracovanie zvyšuje náklady bez riešenia skutočnej požiadavky.

Izolácia

Priemyselné senzorové systémy často využívajú galvanickú izoláciu.

Mnohí nie.

Ak je izolácia súčasťou schválenej architektúry, môže byť potrebné, aby sa pri výrobe zachovali požiadavky týkajúce sa:

• izolačné komponenty;
• izolačná bariéra;
• dotvarovanie a klírens;
• stav montáže;
• elektrické overenie definované zákazníkom-.

Ne-izolovaná doska na zber údajov nepotrebuje dielektrickú{1}}test odolnosti jednoducho preto, že ju používa iný priemyselný projekt.

Ovládanie by sa malo riadiť elektrickou architektúrou, nie priemyselným štítkom.

VÝSLEDOK PASS je len taký dobrý ako test, ktorý sa za ním skrýva

Po zostavení dosky sa otázka zmení.

Produkcia teraz musí dokázať, že sa kanál správa tak, ako má.

Doska rozhrania-snímača môže prejsť funkčným testom, zatiaľ čo samotný test dokáže veľmi málo.

Zvážte pokyn, ako napríklad:

Použite signál a skontrolujte, či sa hodnota mení.

To môže dokázať, že cesta je živá.

Nemusí nevyhnutne dokazovať správny zisk, mapovanie kanálov, posun, rozsah, kalibráciu alebo inú požiadavku merania.

Výrobný test by mal odrážať to, čo OEM skutočne potrebuje overiť.

FCT a kalibrácia sú rôzne úlohy

Funkčné testovanie a kalibrácia môžu prebiehať na tej istej stanici, ale odpovedajú na rôzne otázky.

Funkčné testovanie sa pýta, či zostavená doska vykonáva funkcie definované v postupe testovania výroby.

Kalibrácia stanovuje vzťah medzi známou referenciou a hodnotou uvádzanou produktom.

V prípade potreby je úprava alebo korekcia samostatným krokom.

Niektoré PCBA na zber údajov vyžadujú kalibráciu-na jednotku. Iní nie.

Ak je kalibrácia súčasťou výroby, v procese môže byť potrebné definovať:

• referenčný stimul;
• referenčné vybavenie;
• použiteľné kanály;
• revízia firmvéru alebo softvéru;
• koeficient alebo metóda úpravy;
• akceptačné limity;
• kde sú uložené kalibračné údaje;
• čo sa stane po prepracovaní alebo preprogramovaní;
• ako je výsledný záznam spojený s jednotkou alebo dávkou.

ADC s vysokým-rozlíšením samo o sebe nevytvára požiadavku na produkčnú kalibráciu.

Nazvať funkčnú kontrolu „kalibráciou“ ju tiež nerobí.

Testujte požiadavky na produkt, nie údajový list ADC

ADC je jednou časťou väčšieho signálneho reťazca.

Konečné meranie môže tiež závisieť od vstupného stupňa, zosilňovača, referencie, filtra, ochrannej siete, napájacieho zdroja, rozloženia PCB, firmvéru a stratégie kalibrácie.

Výrobné limity by preto mali vychádzať z požiadavky na schválený výrobok, nielen z vyhlásení, ako sú:

16-bitový ADC

alebo:

24-bitový prevodník.

Pre jednu dosku môže postačovať aplikácia definovaného stimulu senzora a potvrdenie očakávanej reakcie.

Na druhej strane výroba môže potrebovať niekoľko kontrolovaných vstupných bodov, limity{0}}špecifické pre kanál, kalibrovaný zdroj alebo softvér dodaný zákazníkom-.

Užitočná kontrolná otázka je:

Aké zlyhanie by tento test vlastne zachytil?

Ak na to nikto nedokáže jasne odpovedať, zelený indikátor PASS neposkytuje veľkú inžiniersku dôveru.

Nastavenie testu je súčasťou merania

PCBA nie je jediná vec v elektrickej ceste počas testovania výroby.

Nastavenie môže zahŕňať:

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

V závislosti od meraného signálu môže výsledok ovplyvniť prechodový odpor, uzemnenie, tienenie, netesnosť, vedenie káblov, správanie pri spínaní alebo bežné zmeny prístroja.

Jednoduchá priemyselná napäťová -doska so vstupom nepotrebuje rovnakú disciplínu ako merací kanál s veľmi vysokou-impedanciou alebo nízkou{2}}úrovňou.

Zariadenie by sa však nemalo automaticky považovať za elektricky neviditeľné.

Existuje aj praktický limit toho, čo môže stanica presadiť.

Ak je normálna odchýlka v referenčnom zdroji, upínacom zariadení, kábli, kontaktoch a meracom zariadení dostatočne veľká na to, aby rozmazala špecifikovanú hranicu vyhovenia/zlyhania, stanica bude mať problém oddeliť okrajovú dosku od normálnej variácie testovacieho-systému.

To neznamená, že každý projekt DAQ potrebuje metrologické laboratórium na výrobnom poschodí.

Znamená to, že testovací systém musí byť schopný urobiť rozhodnutie, ktoré mu bolo pridelené.

Toto je oveľa jednoduchšie riešiť počas DFT a NPI, ako keď údajne dobré dosky začnú prerušovane zlyhávať pri záverečnom teste.

Zlatá jednotka je užitočná, ale nie je automaticky kalibračným štandardom

Známa-dobrá jednotka môže byť pri výrobe mimoriadne užitočná.

Môže pomôcť:

• skontrolujte činnosť prípravku;
• korelačné testovacie stanice;
• odstraňovanie neočakávaných porúch;
• potvrdiť zmeny softvéru alebo konfigurácie;
• overte, či sa testovacie nastavenie stále správa podľa očakávania.

To neznamená, že sa jednotka automaticky stane kalibračnou referenciou.

Samotná PCBA má tolerancie komponentov, chybu merania, históriu konfigurácie a starnutie.

Ak má zlatá jednotka slúžiť ako súčasť meracieho alebo kalibračného štandardu, táto úloha by mala byť explicitne definovaná a kontrolovaná.

V opačnom prípade zachovajte jasné rozlíšenie:

Známa-dobrá jednotka pomáha potvrdiť nastavenie produkcie.

Známa referencia určuje nameranú hodnotu.

Sú to súvisiace práce, nie identické.

Technická charakteristika nie je rutinné testovanie výroby

Počas vývoja môže inžinierstvo stráviť hodiny charakterizáciou dosky.

Táto práca môže zahŕňať:

• analýza hluku;
• kontroly zisku a linearity;
• porovnanie kanálov-k-kanálom;
• teplotné správanie;
• správanie v bežnom{0}}režime;
• environmentálne testovanie;
• podrobné merania osciloskopom alebo spektrom.

Tieto výsledky môžu byť cenné.

Nepatria automaticky do testovacieho cyklu každej výrobnej jednotky.

Technická charakteristika sa pýta:

Čo dokáže tento dizajn v podmienkach, na ktorých záleží?

Výrobné testovanie sa pýta:

Prešla táto vyrobená jednotka alebo šarža kontrolami požadovanými na uvoľnenie?

Použite inžiniersku charakteristiku na rozhodnutie, čo musí výroba kontrolovať.

Nekopírujte jednoducho vývojovú lavicu na výrobnú linku.

Prvá zostava nie je ťažká časť

Funkčný prototyp dokazuje, že dizajn môže fungovať.

Opakovaná produkcia kladie ťažšiu otázku:

Môže schválené správanie merania prežiť kontrolované výrobné zmeny?

To je miesto, kde konfigurácia, prepracovanie, získavanie komponentov, firmvér, príslušenstvo a testovacie revízie začínajú mať význam ako jeden systém.

Udržujte hardvér, firmvér, kalibráciu a test na jednej základnej úrovni

Produkty na získavanie údajov často prekračujú hranicu hardvéru a softvéru.

Firmvér môže ovplyvniť:

• výber kanálov;
• zisk;
• konfigurácia snímača;
• odber vzoriek;
• digitálne filtrovanie;
• korekcia posunu;
• kalibračné koeficienty;
• údaje o jednotke-.

Fyzicky správna PCBA môže stále hlásiť nesprávne meranie, ak je načítaná nesprávna konfigurácia.

V závislosti od projektu môže výrobná základňa zahŕňať:

Revízia PCB + revízia kusovníka + revízia firmvéru + metóda kalibrácie + revízia testu

Operátor by sa nemal rozhodovať, ktorý obrázok firmvéru alebo súbor koeficientov „vyzerá správne“ pre konkrétnu dosku.

Tieto rozhodnutia patria do riadenia konfigurácie.

Prepracovať Zmení otázku

Výmena poškodeného konektora môže vyžadovať jednu úroveň overenia.

Výmena referenčného napätia, siete s -nastavením zisku, predného-zosilňovača alebo iného komponentu kritického pre meranie- môže vyžadovať iný.

Ani jedno z týchto všeobecných pravidiel nie je veľmi užitočné:

Každá prepracovaná doska DAQ musí byť prekalibrovaná.

Po každej oprave stačí posledný PASS.

Lepšia otázka je, či sa prepracovanie dotklo komponentu alebo stupňa signálneho{0}}reťazca, ktorý môže ovplyvniť schválenú požiadavku na meranie.

Ak áno, mala by nasledovať príslušná opätovná skúška, kalibrácia alebo technická kontrola.

Čo sa stane pri ďalšej stavbe?

Neskôr výroba môže zaviesť:

• nová dávka materiálu;
• schválený náhradník;
• revízia PCB;
• aktualizácia firmvéru;
• náhradný prípravok;
• prepracovať;
• zmenená metóda kalibrácie;
• iný zdroj komponentov.

Nie každá zmena si vyžaduje úplnú rekvalifikáciu produktu.

Ale zmena, ktorá sa dotýka dráhy merania, by nemala zmiznúť v rámci bežnej produkčnej aktualizácie.

Predpokladajme, že je navrhnutý druhý-zdrojový zosilňovač.

Výrobná otázka znie:

Môžeme to získať a zostaviť?

Otázka na produkt znie:

Stále platí schválená požiadavka na meranie?

Poskytovateľ EMS môže spravovať -vytvorenú konfiguráciu a označiť zmenu.

Technický tím OEM by mal zvyčajne vlastniť schválenie výkonu, pokiaľ nebola dohodnutá iná zodpovednosť.

To zabraňuje tomu, aby sa flexibilita zdrojov v tichosti zmenila na redizajn produktu.

Kvalifikácia nie je rutinná kontrola

Priemyselné senzorové zariadenia môžu byť navrhnuté pre teplotné extrémy, vibrácie, vlhkosť, elektricky hlučné stroje alebo iné náročné prostredia.

Na tých podmienkach záleží.

Kvalifikačný test sa však automaticky nestane produkčnou-požiadavkou na preverenie.

Jeden projekt môže používať teplotné cykly počas overovania návrhu.

Ďalší môže vyžadovať vybrané výrobné skríningy.

Tretia môže vyžadovať iba definovanú funkčnú skúšku za normálnych výrobných podmienok.

Výrobný plán by sa mal riadiť schválenou požiadavkou.

Kopírovanie každého environmentálneho testu z kvalifikácie produktu do rutinnej výroby nie je automaticky prísnejšie. Niekedy je to jednoducho zbytočné.

Nie každá senzorová doska si zaslúži rovnaký proces

"Sensor interface PCBA" pokrýva širokú škálu produktov.

Doska, ktorá číta digitálny senzor a hlási prahovú hodnotu, nepotrebuje výrobný plán viackanálového meracieho prístroja.

Priame monitorovacie zariadenie nemusí vyžadovať:

• na-jednotkovú kalibráciu;
• špeciálne čistenie;
• hlboká analógová charakterizácia;
• individuálne záznamy meraní;
• environmentálny skríning.

Na druhom konci spektra sa PCBA s prístrojmi môže veľmi zaujímať o nízko{0}}úrovňové vstupy, drift, prispôsobenie kanálov, izoláciu, referenčnú stabilitu, kalibráciu a opakovateľnosť.

Označenie každej dosky „vysoká presnosť“ vytvára náklady bez zlepšenia požiadavky.

Zaobchádzanie s každou doskou senzora ako s obyčajným digitálnym ovládačom môže skrývať skutočné riziko.

Užitočná otázka nie je:

Aký najprísnejší proces môžeme uplatniť?

je to:

Čo vlastne tento produkt potrebuje vo výrobe kontrolovať?

 

Spracovanie okrajov neopraví zlé vstupné údaje

Viac systémov{0}}monitorovania stavu teraz spracováva údaje bližšie k stroju, ale to neznižuje dôležitosť cesty získavania. Softvér môže pracovať iba s údajmi, ktoré dostane.

Ak sa zachytí vstup, načíta sa nesprávny kalibračný súbor alebo sa zmení -kritický komponent merania bez potrebného schválenia, následná analýza začne s kompromitovanými údajmi.

Čo by som chcel zadefinovať pred uvedením do produkcie

Pred uvedením senzorového-rozhrania alebo PCBA{1}}získavania údajov do opakovanej výroby by som chcel jasné odpovede na tieto otázky.

Čo vstupuje do kanála?

Definujte typ snímača alebo signálu a rozsah výroby, ktorému je potrebné porozumieť.

Aký výsledok je výroba zodpovedná za preukázanie?

Základná detekcia, prahová odozva, nameraná hodnota, správanie kanála, kalibrácia alebo niečo iné?

Ktoré položky kusovníka sú pri meraní-kritické?

Identifikujte komponenty, pri ktorých je potrebná dodatočná technická kontrola.

Sú na tento dizajn špeciálne požiadavky na čistotu alebo izoláciu?

Nepredpokladajte ich. Nenechávajte ich nedefinované, keď na nich záleží.

Ktorý hardvér, firmvér, kalibrácia a testovacie revízie patria k sebe?

Poskytnite výrobe jeden schválený základ.

Aký známy stimul a nastavenie testu sú potrebné?

Definujte vstupný zdroj, zariadenie, kábel, softvér, referenčné vybavenie a logiku PASS/FAIL, ak je to možné.

Ktoré zmeny si vyžadujú ďalšie technické rozhodnutie?

Nastavte hranicu pre alternatívy, revízie, prepracovanie, zmeny kalibrácie a testovacie aktualizácie.

Ak sú tieto odpovede jasné, technicky sofistikovaná doska na zber údajov môže byť stále jednoduchá na výrobu.

Ak sú nejasné, pridanie ďalšej kontroly po montáži len zriedka vyrieši základný problém.

Kde STHL zapadá do projektu

Shenzhen STHL Technology Co., Ltd. (STHL) podporuje priemyselné PCBA a EMS aplikácie, ktoré zahŕňajú priemyselné senzorové rozhrania, senzorové rozhrania používané v automatizačných linkách a priemyselné prístroje.

Pre kupujúcich, ktorí hodnotia tento typ projektu, STHL'sPriemyselné riešenia EMSposkytuje širší kontext odvetvia a projektu.

Výrobný rozsah môže zahŕňať montáž PCB, získavanie komponentov, kontrolu, programovanie, funkčné testovanie a ďalšie špecifické požiadavky projektu-v závislosti od skutočnej zostavy.

V prípade projektu získavania-rozhrania alebo údajov-snímačov by mala byť presná presnosť merania, proces kalibrácie, uchytenie, požiadavka na čistotu, požiadavka na izoláciu, environmentálna validácia, testovací stimul a akceptačné limity potvrdené pre individuálny projekt a nie odvodené z priemyselného označenia.

Záver

Rozhranie snímača a získavanie údajov Výroba PCBA nie je hlavne o tom, či dodávateľ EMS môže umiestniť ADC alebo prispájkovať vstupný konektor.

Ide o to, či výroba zachová schválenú meraciu dráhu a dokáže preukázať časť tejto dráhy, za ktorú je zodpovedná.

Začnite s jedným kanálom.

Čo do nej vstupuje?

Ktoré komponenty ho formujú?

Čo musí výroba dokázať?

Môže zariadenie a referenčný zdroj podporovať tento test?

Čo sa stane, ak sa prepracuje-kritický komponent merania?

A keď sa zmenia materiály, firmvér, príslušenstvo alebo revízie, ktoré zmeny si vyžadujú ďalšie technické rozhodnutie pred vydaním novej konfigurácie?

Tieto otázky oddeľujú dosku, ktorá sa iba zapína, od meracej PCBA, ktorú možno opakovane zostavovať za kontrolovaných podmienok.

OEM tímy môžupredložiť detaily projektus dostupným kusovníkom, súbormi PCB, požiadavkami na snímač alebo vstup, informáciami o firmvéri, množstvami a očakávaniami testov.

V prípade otázok týkajúcich sa projektu-kontaktujte STHL na adreseinfo@pcba-china.com.