Pagrindiniai kūdikių monitoriaus PCBA patikimumo reikalavimai
Patikimumas prasideda nuo specifikacijų. Negalvokite apie kūdikio kambario sąlygas.
Aplinkos ir eksploataciniai parametrai
ParametrasReikalingas SpecKodėl tai svarbuDarbo temperatūra 0°C–45°CVadželio šildytuvai ir atviri langai Drėgmės tolerancija 10%--90% nesikondensuoja Drėkintuvai ir seilėNuolatinė veikimo trukmė mažiausiai 72 val.Tėvai pamiršta įkrauti Numeskite išgyvenimą 1,5 m ant kilimo cRF kūdikių vienetas mažylių įmetimas 1% šonkauliukasL
Galios architektūra, skirta darbui visą parą
Maitinimo geležinkelisKomponentas Patikimumo funkcija Akumuliatoriaus įkroviklis Linijinis įkroviklis su terminiu reguliavimu Apsaugo ličio gaisrą 3,3 V skaitmeninis DC-DC (2 MHz perjungimas) Išlaiko triukšmą virš garso juostos 3,0 V RFULabai žemo triukšmo LDO (10 µVrms) Jokių stimulų 2,4 GHz 1,8 V CUDO su trumpojo srovės ribine ML apsauga
Kritinis: Po baterijos apsaugos IC pridėkite superkondensatorių (0,47 F, 5,4 V). Tai leidžia įrašyti 10 sekundžių po išsikrovusio akumuliatoriaus išjungimo.
Komponentų pasirinkimas aukštam MTBF
Kūdikių monitoriaus PCBA vidutinis laikas tarp gedimų (MTBF) turėtų viršyti 50 000 valandų. Žemiau pateikiami patikrinti pasirinkimai.
Belaidis mikroschemų rinkinys ir antena
Pasirinkite mikroschemų rinkinį su:
- Integruotas PA(išėjimo galia ≤ +10 dBm, kad atitiktų kūdikių saugos standartus)
- Klausyk – prieš kalbėdamas(venkite trikdžių su belaidžiais telefonais)
- Dažnio šuolis(40 ir daugiau kanalų)
Chipset FamilyPrivalumasTrūkumaiNordic nRF52 Series Maža miego srovė (0,5 µA)Ribotas vaizdo pralaidumasSilicon Labs EFR32Puikus ADC garsuiDidesnis paketas (QFN48)Texas Instruments CC26xx-40°C iki +85°C įvertinimas.
Antenos pasirinkimas: PCBA krašte naudokite vingiuotą apverstą F anteną (MIFA). Laikykite 10 mm atstumą nuo metalinių objektų (garsiakalbių magnetų, baterijų).
Garso įvestis ir apdorojimas
Komponentas Specifikacija Patikimumas Pastaba MikrofonasMEMS, -38 dBV jautrumasSilikoninis dangtelis, skirtas atsparumui seilėms Pirminis stiprintuvas Stiprinimas 40 dB, triukšmas < 5 nV/√HzAC-sujungtas su 0,1 Hz HPF (pašalinkite triukšmą)VOX slenkstis Reguliuojamas nuo -1 SD iki 30 dB dB) apsaugo nuo plepėjimo D klasės garsiakalbių stiprintuvas, 1,5 W į 8Ω ferito rutuliuką išvesties laiduose (sumažinti EMI)
Temperatūros jutimas (kritinė saugos funkcija)
Įdėkite termistorių (NTC, 10 kΩ esant 25 °C) ant kūdikio įrenginio PCBA šalia įkrovimo IC. Programinė įranga turi:
- Kas 30 sekundžių registruokite temperatūrą
- Išjunkite įkrovimą esant 50°C
- Siųsti belaidžio ryšio įspėjimą į tėvų įrenginį esant 45°C
PCB išdėstymas žemam RF nutekėjimui ir garso kokybei
Triukšmingas kūdikių monitorius PCBA sukelia statinį ir nutrūkimą. Laikykitės šių taisyklių.
Sluoksnis ir įžeminimas
Sluoksnio funkcijos apribojimasViršutinis RF (antenos tiekimas, mikroschemų rinkinys)Koplanarinis bangolaidis su įžeminimuVidinis 1Nuolatinis įžeminimas Nėra skilimų po RF sekcijaVidinis 2Maitinimas (3,3V, 1,8V)Sala po kiekvienu LDOBapatinis Garsas, mygtukai, šviesos diodai Saugokite skaitmeninius pėdsakus nuo mikrofono įvesties
Taisyklė: Įdėkite 0,1 µF kondensatorių prie kiekvieno maitinimo kaiščio. Mažam induktyvumui naudokite 0402 dydį.
Garso žemės izoliacija
Skaitmeninis ir analoginis įžeminimas turi susidurti viename kodeko taške. Naudokite ferito granules (600 Ω esant 100 MHz) tarp įžeminimo plokštumų, bet tik patikrinę, ar nėra įžeminimo kilpų.
Patikrinkite osciloskopu: zondo mikrofono išvestis perduodant RF. Triukšmas turi būti mažesnis nei 2 mV nuo smailės iki maksimumo.
Patvirtinimo ir sertifikavimo kontrolinis sąrašas
Prieš gamindami kiekvieną kūdikių monitorių PCBA patikrinkite pagal šiuos šešis standartus.
TestMethodPass/Fail CriteriaGarso nutrūkimas Eikite 30 metrų atstumu su 3 sienomis < 3 nutrūkimai per minutę, trunkantys >100 ms Akumuliatoriaus veikimo laikas Nepertraukiamas VOX, esant 65 dB SPL> 70 valandų 2000 mAh akumuliatoriui Įkrovimo sauga 7°Trumpas akumuliatoriaus gnybtai 7°, įjungiamas be komponento RFcc gnybtai. sambūvis Veikia šalia „WiFi“ maršruto parinktuvo (2,4 GHz) Jokio nuolatinio jautrumo mažinimo Atsparumas drėgmei Druskos purškalas ant mikrofono prievado Garsas grįžta į normalų po džiovinimo Per didelis iškrovimas Akumuliatoriaus įtampa 2,8 VMCU išjungia RF, palaiko RTC
DUK – dažniausiai užduodami klausimai apie patikimą kūdikių monitoriaus PCBA
1 klausimas: koks yra dažniausiai paslėptas kūdikių monitoriaus PCBA dizaino gedimas?
A:Mikrofoninis triukšmas iš keraminių kondensatorių, esančių šalia garso įvesties kelio. Kai kūdikio įrenginys vibruoja (nuo lovytės variklio ar nukritusio žaislo), 2 klasės dielektriniai dangteliai (X7R, X5R) sukuria pjezoelektrinę įtampą iki 5 mV. Tai sujungiama su mikrofono pirminiu stiprintuvu ir skleidžia garsinius spragtelėjimus arba ūžesį. Sprendimas yra dvejopas: 1) Pirmajame stiprinimo etape naudokite C0G (NP0) kondensatorius visam garso sujungimui ir atsiejimui. 2) Jei X7R neišvengiama, fiziškai pasukite kondensatorių 90 laipsnių kampu ant PCBA, kad mechaninis įtempis atitiktų elektrodo kryptį. Visada patvirtinkite vibracijos lentelę esant 20 Hz, 1 Grms.
2 klausimas: kaip baterijos chemijos pasirinkimas turi įtakos kūdikio monitoriaus PCBA ilgaamžiškumui?
A:Trys cheminės medžiagos sukuria labai skirtingus gedimo būdus:
- Li-ion (18650): Didžiausias energijos tankis, tačiau reikalingas tikslus CC/CV įkrovimas. Trūksta neigiamo temperatūros koeficiento (NTC) jutiklio, dėl kurio atsiranda terminis bėgimas. Naudokite tik su autentifikuotomis baterijomis su apsauginiu IC.
- LiFePO4: Saugesnis (nėra šilumos nutekėjimo žemiau 150 °C) ir ilgesnis ciklo tarnavimo laikas (2000 ciklų). Tačiau žemesnei įtampai (3,2 V nominalioji) reikalingas 3,3 V logikos padidinimo keitiklis, padidinantis sąnaudas ir triukšmą.
- NiMH(nebrangūs dizainai): Labai atlaidus, bet kenčia nuo atminties efekto. PCBA turi turėti išleidimo grandinę kas 30 ciklų, kad būtų galima iš naujo kalibruoti degalų matuoklį. Be to, po 6 mėnesių veikimo laikas sumažėja 50%.
Jei norite patikimo kūdikio monitoriaus PCBA, rinkitės LiFePO4, kad užtikrintumėte saugumą arba kokybišką ličio jonų su dviguba apsauga nuo viršįtampių (IC + PTC).
3 klausimas: ar galiu naudoti tą patį PCBA dizainą tik garso ir vaizdo kūdikių monitoriams?
A:Ne, ir bandant tai iškyla trys specifinės patikimumo problemos:
- Atminties pralaidumas-- Tik garsui reikia 64 kB RAM. Vaizdo įrašui reikia bent 2 MB suspaustiems kadrams. Bendras PCBA su išorine RAM prideda ilgų pėdsakų, kurių nepavyksta išbandyti ESD.
- RF darbo ciklas-- Garsas perduodamas 10 % laiko. Vaizdo įrašas perduodamas 80% laiko. Tas pats 2,4 GHz PA perkaista vaizdo režimu, po 20 minučių stiprinimas sumažėja 6 dB. Vaizdo įrašams kurti reikia šilumos masyvo po PA.
- Energijos tiekimas-- Garso kūdikių monitoriaus PCBA maksimumas yra 200 mA. Vaizdo įrašo maksimumas yra 600 mA. Įprastas PCB išdėstymas su plonais galios pėdsakais (0,25 mm) sukelia įtampos kritimą, dėl kurio iš naujo nustatomas fotoaparato modulis. Vaizdo įrašų dizainui reikia 0,6 mm pėdsakų arba atskiro 1A keitiklio.
Sukurkite du atskirus PCBA. Tik garsui naudojama 2 sluoksnių plokštė. Vaizdo įrašui reikia 4 sluoksnių su kontroliuojama varža.
Gamybos bandymas, siekiant nulinės rizikos kūdikiams
Kiekvienas surinktas kūdikio monitoriaus PCBA turi išlaikyti:
Bandymo stotis TrukmėAtmetimo kriterijaiGarso grįžtamasis ryšys10 sekundžių THD > 1 % esant 1 kHz Akumuliatoriaus simuliatorius 30 sekundžių Įkrovimo srovė > 50 mA mažesnis nei 3,0 VRF jautrumas5 sekundės Paketo klaidų dažnis > 1 % esant -95 dBmVirštemperatūra60 s Bet kuris taškas po pilno įkrovimo > 60 °C
Galutinis dizaino peržiūros kontrolinis sąrašas
Elementas PatvirtinimasSchemaVisi įėjimai turi ESD apsaugą (8 kV kontaktas) BOMCkondensatoriaus įtampa, tikėtina, ≥ 2 × (pvz., 10 V 5 V bėgiui) Mechaninė Nėra aukštų komponentų (aukštis > 4 mm) netoli rankenos zonų. 62368-1 (garso sauga)
Kuriant patikimą kūdikių monitorių PCBA, pirmenybė teikiama kūdikių saugai, o ne išlaidų mažinimui. Gerai sukonstruota lenta veikia tyliai, dygstant dantims ir pykčio priepuoliams. Išbandykite tikromis vaikų darželio sąlygomis – balto triukšmo mašinomis, šviesų pritemdymu ir mikrobangų krosnelėmis. Tai vienintelis būdas užsitarnauti tėvų pasitikėjimą.
