الزامات اصلی قابلیت اطمینان برای PCBA مانیتور کودک
قابلیت اطمینان با مشخصات شروع می شود. شرایط اتاق نوزاد را حدس نزنید.
پارامترهای محیطی و عملیاتی
پارامتر مورد نیاز مشخصه چرا مهم است دمای کاری 0°C تا 45°C بخاری مهدکودک و پنجره های باز تحمل رطوبت 10%--90% بدون متراکم رطوبت سازها و آبریزش زمان اجرا مداوم 72 ساعت حداقل والدین فراموش می کنند که شارژ را انجام دهند.
Power Architecture برای عملیات 24/7
Power Rail ComponentReliability ویژگی شارژر باتری شارژر خطی با تنظیم حرارتی از آتش سوزی لیتیوم 3.3 ولت دیجیتال DC-DC (سوئیچینگ 2 مگاهرتز) جلوگیری می کند نویز را بالاتر از باند صوتی 3.0 ولت RF بسیار کم نویز LDO (10 μVrms) بدون خار بر روی 2.4 ولت جریان کوتاه با حفاظت کوتاه گیگاهرتز MHZ1.
انتقادی: یک ابرخازن (0.47F، 5.4V) بعد از آی سی محافظ باتری اضافه کنید. این امکان 10 ثانیه ضبط پس از خاموش شدن باتری کم را فراهم می کند.
انتخاب مؤلفه برای MTBF بالا
میانگین زمان بین خرابی ها (MTBF) برای PCBA مانیتور کودک باید بیش از 50000 ساعت باشد. در زیر گزینه های اثبات شده وجود دارد.
چیپست و آنتن بی سیم
انتخاب یک چیپست با:
- PA یکپارچه(قدرت خروجی ≤ +10 dBm برای مطابقت با استانداردهای ایمنی نوزاد)
- قبل از صحبت گوش کن(جلوگیری از تداخل با تلفن های بی سیم)
- پرش فرکانس(بیش از 40 کانال)
تراشه خانواده مزیت معایب سری Nordic nRF52 جریان خواب کم (0.5 µA) پهنای باند ویدیوی محدود Silicon Labs EFR32 ADC عالی برای بسته صوتی بزرگتر (QFN48) Texas Instruments CC26xx-40°C تا +85 درجه حرارت خارجی
انتخاب آنتن: از یک آنتن معکوس F معکوس (MIFA) روی لبه PCBA استفاده کنید. فاصله 10 میلی متری را از اجسام فلزی (مگنت های بلندگو، بسته های باتری) حفظ کنید.
ورودی و پردازش صدا
کامپوننت مشخصات قابلیت اطمینان نکته میکروفونMEMS، -38 dBV حساسیت پوشش سیلیکونی برای مقاومت در برابر آب دهان، پیش تقویت کننده افزایش 40 دسی بل، نویز <5 nV/√HzAC همراه با 0.1 هرتز HPF (حذف rumble) VOX thresholdable از -4DF - SDF -40dj هیسترزیس (3 دسی بل) از پچ پچ جلوگیری می کند. بلندگو ampClass-D، 1.5 وات به مهره فریت 8 Ω روی سیم های خروجی (کاهش EMI)
سنجش دما (ویژگی ایمنی حیاتی)
یک ترمیستور (NTC، 10 کیلو اهم در 25 درجه سانتیگراد) روی PCBA واحد کودک در نزدیکی آی سی شارژ قرار دهید. سیستم عامل باید:
- دمای ثبت هر 30 ثانیه
- شارژ را در دمای 50 درجه سانتی گراد خاموش کنید
- ارسال هشدار بی سیم به واحد والدین در دمای 45 درجه سانتی گراد
چیدمان PCB برای نشت RF پایین و کیفیت صدا
PCBA مانیتور کودک پر سر و صدا باعث ایستا و افت می شود. این قوانین را رعایت کنید.
پشته لایه و زمین
LayerFunctionConstraintTopRF (تغذیه آنتن، چیپست) موجبر همسطح با زمین داخلی 1 زمین پیوسته بدون شکاف در زیر بخش RF داخلی 2 برق (3.3 ولت، 1.8 ولت) جزیره زیر هر LDOBbottomAudio، دکمه ها، LEDs ردپای دیجیتال را از میکروفون دور نگه دارید
قانون: یک خازن 0.1 µF را در هر پایه برق قرار دهید. برای اندوکتانس کم از اندازه 0402 استفاده کنید.
جداسازی زمین صوتی
زمین دیجیتال و زمین آنالوگ باید در یک نقطه زیر کدک به هم برسند. از دانه های فریت (600Ω در 100 مگاهرتز) بین سطوح زمین استفاده کنید اما فقط پس از تأیید عدم وجود حلقه زمین.
با اسیلوسکوپ چک کنید: هنگام ارسال RF خروجی میکروفون را بررسی کنید. نویز باید زیر 2 میلی ولت پیک به پیک باقی بماند.
چک لیست اعتبار سنجی و گواهینامه
قبل از تولید، هر PCBA مانیتور کودک را با این شش استاندارد تست کنید.
معیارهای TestMethodPass/Fail خروج صدا 30 متر دورتر با 3 دیوار راه بروید< 3 بار در دقیقه به طول انجامد> 100 میلیثانیه مدت زمان کار باتری VOX پیوسته با سرعت 65 دسی بل SPL> 70 ساعت برای 2000 میلیآمپر ساعت، باتری درجه شارژ باتری BA0 شارژ باتری کمترمینالها را وارد کنید. همزیستی کار در کنار روتر WiFi (2.4 گیگاهرتز) عدم حساسیت زدایی دائمی مقاومت در برابر آب اسپری نمک روی پورت میکروفون صدا پس از خشک شدن به حالت عادی برمی گردد.
سوالات متداول -- سوالات متداول در مورد PCBA قابل اعتماد مانیتور کودک
Q1: شایع ترین خرابی پنهان در طرح های PCBA مانیتور کودک چیست؟
الف:نویز میکروفونیک از خازن های سرامیکی که در نزدیکی مسیر ورودی صدا قرار می گیرند. هنگامی که یونیت نوزاد می لرزد (از یک موتور پایه یا اسباب بازی افتاده)، کلاهک های دی الکتریک کلاس 2 (X7R, X5R) ولتاژ پیزوالکتریک تا 5 میلی ولت تولید می کنند. این به پیش تقویت کننده میکروفون متصل می شود و صدای کلیک یا صدای غرش تولید می کند. راه حل دوگانه است: 1) از خازن های C0G (NP0) برای تمام کوپلینگ ها و جداسازی های صوتی در مرحله بهره اول استفاده کنید. 2) اگر X7R اجتناب ناپذیر است، خازن را به صورت فیزیکی 90 درجه روی PCBA بچرخانید تا تنش مکانیکی با جهت الکترود همسو شود. همیشه با یک جدول ارتعاشی در 20 هرتز، 1 گرم بر ثانیه اعتبارسنجی کنید.
Q2: انتخاب شیمی باتری چگونه بر طول عمر PCBA مانیتور کودک تأثیر می گذارد؟
الف:سه شیمی حالت های شکست بسیار متفاوتی را تولید می کنند:
- Li-ion (18650): بالاترین چگالی انرژی اما نیاز به شارژ دقیق CC/CV دارد. عدم وجود سنسور ضریب دمای منفی (NTC) منجر به فرار حرارتی می شود. فقط با بسته های باتری تایید شده حاوی آی سی حفاظتی استفاده کنید.
- LiFePO4: ایمن تر (بدون فرار حرارتی زیر 150 درجه سانتیگراد) و عمر چرخه طولانی تر (2000 سیکل). با این حال، ولتاژ پایین تر (3.2 ولت اسمی) نیازمند یک مبدل تقویت کننده برای منطق 3.3 ولت است که هزینه و نویز ریپل را اضافه می کند.
- NiMH(طرح های کم هزینه): بسیار بخشنده است اما از اثر حافظه رنج می برد. PCBA باید هر 30 سیکل یک مدار تخلیه داشته باشد تا گیج سوخت مجدداً کالیبره شود. بدون این، زمان اجرا پس از 6 ماه 50٪ کاهش می یابد.
برای یک PCBA مانیتور کودک قابل اعتماد، LiFePO4 را برای ایمنی یا کیفیت Li-ion با حفاظت دوگانه در برابر ولتاژ اضافی (IC + PTC) انتخاب کنید.
Q3: آیا می توانم از همان طرح PCBA برای مانیتورهای کودک فقط صوتی و تصویری استفاده کنم؟
الف:خیر، و تلاش برای این کار سه مشکل قابلیت اطمینان خاص را ایجاد می کند:
- پهنای باند حافظه- فقط صوتی به 64 کیلوبایت رم نیاز دارد. ویدئو برای فریم های فشرده حداقل به ۲ مگابایت نیاز دارد. یک PCBA مشترک با رم خارجی، ردیابی های طولانی را اضافه می کند که در تست ESD ناموفق هستند.
- چرخه وظیفه RF- صدا در 10 درصد مواقع ارسال می شود. ویدئو در 80 درصد مواقع ارسال می شود. همان PA با فرکانس 2.4 گیگاهرتز در حالت فیلمبرداری بیش از حد گرم می شود و پس از 20 دقیقه 6 دسی بل کاهش می یابد. برای طراحی های ویدئویی به یک آرایه حرارتی در زیر PA نیاز دارید.
- تحویل برق- مانیتور کودک صوتی PCBA به حداکثر 200 میلی آمپر می رسد. اوج ویدیو در 600 میلی آمپر است. یک چیدمان PCB معمولی با ردهای قدرت نازک (0.25 میلی متر) باعث افت ولتاژ می شود که ماژول دوربین را بازنشانی می کند. طرح های ویدئویی به ردیابی 0.6 میلی متری یا یک مبدل باک 1 آمپری جداگانه نیاز دارند.
دو PCBA مجزا بسازید. فقط صوتی از یک برد 2 لایه استفاده می کند. ویدئو به 4 لایه با امپدانس کنترل شده نیاز دارد.
تست تولید برای خطر صفر نوزاد
هر PCBA مانیتور کودک مونتاژ شده باید:
ایستگاه آزمایشی مدت زمان رد ضوابط بازگردانی صوتی 10 ثانیهTHD > 1% در 1 کیلوهرتز شبیه ساز باتری 30 ثانیه جریان شارژ > 50 میلی آمپر زیر حساسیت 3.0VRF5 ثانیه نرخ خطای بسته > 1% در -95 دسی بل در میلی متر دمای بالای 60 ثانیه پس از شارژ کامل 60 ثانیه
چک لیست بررسی نهایی طراحی
مورد تأیید طرحواره همه ورودیها دارای حفاظت ESD هستند (تماس ۸ کیلوولت) درجه ولتاژ BOMC خازن ≥ ۲× مورد انتظار (مثلاً 10 ولت برای ریل 5 ولت) مکانیکی بدون اجزای بلند (ارتفاع 4 میلیمتر) در نزدیکی مناطق دستگیرهFirmwareWatchdog تایمر را بازنشانی میکند. EN 62368-1 (ایمنی صوتی)
طراحی یک مانیتور کودک قابل اعتماد PCBA به معنای اولویت دادن به ایمنی نوزاد بر کاهش هزینه است. یک تخته خوش ساخت به آرامی از طریق دندان درآوردن و عصبانیت کار می کند. با شرایط واقعی مهد کودک - ماشین های نویز سفید، چراغ های کم نور، و اجاق های مایکروویو تست کنید. این تنها راه برای جلب اعتماد والدین است.
