Какво има значение в производството на сензорен интерфейс и PCBA за събиране на данни?

Преглед

Платката за събиране на данни може да бъде сглобена правилно и все още да осигурява лошо измерване.

Спойките може да са приемливи. Фърмуерът може да стартира. ADC може да върне числа. Нито един от тези факти сам по себе си не доказва, че платката запазва сигнала, който продуктът е проектиран да измерва.

За производството на PCBA за събиране на данни производствената цел не е просто да се изгради платка, която се захранва. Целта е да се запази одобреният път на измерване от входа на сензора през кондициониране и преобразуване на сигнала, да се поддържа синхронизиране на конфигурацията на хардуера и фърмуера и да се проверят функциите, за които отговаря производството.

Един прост модул за -мониторинг на състоянието и многоканална апаратура PCBA могат да придобиват данни от сензори, но не се нуждаят автоматично от едни и същи контроли за източник, процес на почистване, метод на калибриране, приспособление или производствен тест.

Производственият план трябва да следва изискването за измерване.

Започнете от конектора, а не от SMT линията

Когато преглеждате сензор-интерфейс или PCBA-придобиване на данни, често е по-полезно да започнете с един измервателен канал, отколкото с процеса на сглобяване.

Изберете точката, където сигналът-от реалния свят влиза в дъската. След това следвайте този канал, докато продуктът генерира използваеми данни.

Не всяка дъска съдържа всеки блок.

Ето защо рядко обикновен индустриален контролен списък за PCBA е достатъчен за този тип проекти.

Първият полезен въпрос не е:

Колко бита е ADC?

това е:

Какво всъщност трябва да измерва този канал?

Интерфейсната платка на сензора- може да получи кондиционирано напрежение, токова верига, мостов сензор, температурен вход, вибрационен сигнал, датчик за налягане или друг полеви сигнал.

Тези входове могат да доведат до много различни решения относно усилването, защитата, изолацията, тестовия стимул и калибрирането.

Преди планирането-на функционален тест екипът на OEM и EMS трябва да е наясно по точки като:

• сензор или тип сигнал;
• съответен входен диапазон;
• картографиране на канали;
• единичен или диференциален вход;
• възбуждане на сензора, когато е приложимо;
• изисквания за изолация, когато е приложимо;
• производството трябва да провери нормалните и неизправните условия;
• дали производството доказва основна реакция или определен резултат от измерването.

„Той чете сензора“ не е изпълнимо производствено изискване.

Един техник може да знае къде да свърже кабела и пак да няма представа какво трябва да докаже тестът.

Какво трябва да запази производството

След като пътят на сигнала бъде разбран, въпросът за производството става по-конкретен:

Кои части от публикувания дизайн трябва да останат контролирани, за да остане валиден този път на измерване?

Частите, които действително влияят на измерването

Не всеки компонент заслужава същото правило за заместване.

В интерфейса на сензора или инструменталната PCBA някои части могат директно да повлияят на поведението при измерване.

В зависимост от веригата те могат да включват:

• АЦП;
• справки за напрежение;
• инструментални или операционни усилватели;
• аналогови мултиплексори;
• настройка-на усилване или прецизни резисторни мрежи;
• компоненти-на филтъра на сигнала;
• изолационни устройства;
• устройства за-защита на входа.

Алтернатива, която съответства на пакета и отпечатъка, не е автоматично еквивалентна.

Отместване, дрейф, шум, ток на отклонение, широчина на честотната лента, поведение при установяване, утечка, референтни характеристики или входен капацитет могат да имат значение в конкретна верига.

Повечето редове на BOM няма да имат нужда от това ниво на преглед. По-строгите граници на одобрение принадлежат към компонентите, които могат съществено да променят пътя на измерване.

Смяната на светодиод за състояние и смяната на референтното напрежение, захранващо ADC, са промени в BOM.

Те не са едно и също инженерно решение.

За снабдяване и повторно производство това разграничение е по-важно от простото наличие на втори номер на част.

Къде трябва да спре доставчикът на EMS

Заземяването, поведението на връщащия{0}}ток, дизайнът на филтъра, топологията на защитата, референтното маршрутизиране и условията на задвижването на ADC принадлежат основно към електрическия дизайн.

Добрият процес на сглобяване не може да поправи нестабилна сигнална верига.

Производството също не трябва да преработва тихо.

Когато производството или подготовката за изпитване разкрива проблем, нормалният път е той да бъде повдигнат за инженерен преглед, вместо да се импровизира нова аналогова архитектура на фабричния етаж.

Производственият контрол има друга работа:

• използвайте одобрените ревизии на PCB и BOM;
• инсталирайте правилните стойности на компонентите и одобрените алтернативи;
• поддържат изискванията за сглобяване;
• заредете правилния фърмуер;
• контролира одобрените отклонения;
• управлявайте преработката;
• изпълнете одобрения производствен тест.

Прегледът на технологичността и дизайнът на аналоговата верига са свързани, но не са една и съща отговорност.

Ако по-задълбоченият преглед на аналоговия дизайн е част от обхвата на доставчика, това трябва да бъде договорено отделно.

Когато условията на сглобяване се превърнат в електрически условия

Много проблеми с-интерфейса на сензора не изглеждат като проблеми с изработката.

AOI може да потвърди, че има усилвател и е правилно ориентиран. Не може да докаже, че усилването на канала е правилно.

Рентгеновите-лъчи могат да помогнат за оценка на скритите споени съединения. Не може да докаже, че сглобената сигнална верига отговаря на изискваното поведение при измерване.

PCBA може да захранва и комуникира, докато:

• инсталиран е грешен прецизен компонент;
• два канала са картографирани неправилно във фърмуера;
• одобрен заместник засяга чувствителен вход;
• замърсяването влияе върху възел с висок-импеданс;
• преработена-критична зона за измерване;
• производственият тест никога не прилага условието, което би разкрило проблема.

Проверката ви казва нещо за конструкцията.

Проверката на измерването ви казва нещо различно.

Едното не трябва да се използва като заместител на другото.

Чистота

За много PCBA сензори нормалният одобрен процес на сглобяване е напълно подходящ.

При висок-импеданс или много-нисък-ток на края на спектъра състоянието на повърхността може да стане част от електрическия проблем.

Остатък от флюс, влага, замърсяване при работа или друго повърхностно замърсяване могат да създадат пътища за изтичане, които имат значение в чувствителните вериги.

Повечето платки за събиране на данни не се нуждаят от специален път за почистване, просто защото съдържат аналогова схема.

Въпросът е дали конкретният път на измерване е достатъчно чувствителен, че състоянието на повърхността трябва да се контролира като електрическо изискване.

Ако е така, проектът трябва да определи подходящото почистване, манипулиране, проверка или условие за приемане.

Ако не е, допълнителната обработка добавя разходи, без да решава реално изискване.

Изолация

Индустриалните сензорни системи често използват галванична изолация.

Много не го правят.

Когато изолацията е част от одобрената архитектура, може да се наложи производството да запази изискванията около:

• изолационни компоненти;
• изолационната бариера;
• пълзене и хлабина;
• състояние на сглобяване;
• дефинирана-от клиента електрическа проверка.

Не-изолирана платка за събиране на данни не се нуждае от тест за издръжливост на диелектрик, просто защото друг индустриален проект използва такъв.

Контролът трябва да следва електрическата архитектура, а не индустриалния етикет.

ИЗПЪЛНЕНИЯТ Резултат е толкова добър, колкото и тестът зад него

След като дъската е сглобена, въпросът се променя.

Продукцията сега трябва да докаже, че каналът се държи по предназначение.

Сензорна{0}}интерфейсна платка може да премине функционален тест, докато самият тест доказва много малко.

Помислете за инструкция като:

Приложете сигнал и проверете дали показанието се променя.

Това може да докаже, че пътят е жив.

Това не доказва непременно правилно усилване, картографиране на канали, отместване, обхват, калибриране или друго изискване за измерване.

Производственият тест трябва да отразява това, което OEM действително се нуждае от проверка.

FCT и калибрирането са различни задачи

Функционалното тестване и калибрирането могат да се извършват на една и съща станция, но те отговарят на различни въпроси.

Функционалното тестване пита дали сглобената платка изпълнява функциите, определени в процедурата за производствен тест.

Калибрирането установява връзката между известна справка и стойността, отчетена от продукта.

Корекцията или корекцията, където е необходимо, е отделна стъпка.

Някои PCBA за събиране на данни изискват калибриране на-единица. Други не го правят.

Ако калибрирането е част от производството, може да се наложи процесът да дефинира:

• референтен стимул;
• справочна апаратура;
• приложими канали;
• ревизия на фърмуера или софтуера;
• коефициент или метод на корекция;
• допустими граници;
• къде се съхраняват данните за калибриране;
• какво се случва след преработка или препрограмиране;
• как полученият запис е свързан с единицата или партидата.

ADC с висока-резолюция не създава сам по себе си изискване за производствено калибриране.

Наричането на функционална проверка "калибриране" също не я прави такава.

Тествайте изискванията за продукта, а не листа с данни на ADC

ADC е част от по-голяма сигнална верига.

Крайното измерване може също да зависи от входното стъпало, усилвателя, референтния източник, филтъра, защитната мрежа, захранването, оформлението на печатната платка, фърмуера и стратегията за калибриране.

Производствените ограничения следователно трябва да произтичат от одобреното изискване за продукта, а не просто от изявления като:

16-битов ADC

или:

24-битов конвертор.

За една платка прилагането на дефиниран сензорен стимул и потвърждаването на очаквания отговор може да е достатъчно.

От друга страна, производството може да се нуждае от няколко контролирани входни точки,-специфични ограничения за канала, калибриран източник или-доставен от клиента софтуер.

Полезен въпрос за преглед е:

Какъв провал всъщност ще улови този тест?

Ако никой не може да отговори ясно на това, зеленият индикатор PASS не осигурява голяма инженерна увереност.

Настройката на теста е част от измерването

PCBA не е единственото нещо в електрическия път по време на производствените тестове.

Настройката може да включва:

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

В зависимост от сигнала, който се измерва, съпротивлението на контакта, заземяването, екранирането, изтичането, маршрутизирането на кабела, поведението на превключване или обикновената вариация на инструмента може да повлияе на резултата.

Една проста промишлена входна платка-за напрежение не се нуждае от същата дисциплина на закрепване като канал за измерване с много висок-импеданс или ниско-ниво.

Но приспособлението не трябва автоматично да се третира като електрически невидимо.

Има и практическо ограничение за това, което една станция може да наложи.

Ако нормалната вариация в референтния източник, приспособлението, кабела, контактите и измервателното оборудване е достатъчно голяма, за да замъгли определената граница за преминаване/неуспех, станцията ще има трудности при отделянето на маргинална платка от нормалната вариация на тест-системата.

Това не означава, че всеки DAQ проект се нуждае от метрологична лаборатория на производствения етаж.

Това означава, че тестовата система трябва да може да вземе решението, което й е възложено.

Това е много по-лесно за справяне по време на DFT и NPI, отколкото след като уж добрите платки започнат периодично да се провалят при последния тест.

Златната единица е полезна, но не е автоматично еталон за калибриране

Един известен-добър модул може да бъде изключително полезен в производството.

Може да помогне:

• проверка на работата на приспособлението;
• корелативни тестови станции;
• отстраняване на неочаквани повреди;
• потвърди промените в софтуера или конфигурацията;
• проверете дали тестовата настройка все още се държи според очакванията.

Това не прави автоматично уреда еталон за калибриране.

Самата PCBA има толеранси на компонентите, грешка при измерване, история на конфигурацията и стареене.

Ако златна единица е предназначена да служи като част от стандарта за измерване или калибриране, тази роля трябва да бъде изрично дефинирана и контролирана.

В противен случай дръжте ясно разграничението:

Известно{0}}изправният модул помага да се потвърди производствената настройка.

Известна справка установява стойността на измерване.

Това са свързани професии, а не идентични.

Инженерното охарактеризиране не е рутинно производствено изпитване

По време на разработката инженерът може да прекара часове в характеризиране на платка.

Тази работа може да включва:

• анализ на шума;
• проверки на усилването и линейността;
• канал-с-канал сравнение;
• температурно поведение;
• поведение в общ{0}}режим;
• екологични тестове;
• подробни осцилоскопски или спектрални измервания.

Тези резултати могат да бъдат ценни.

Те не принадлежат автоматично към тестовия цикъл на всяка производствена единица.

Инженерната характеристика изисква:

Какво може да направи този дизайн в условията, които имат значение?

Производственото тестване пита:

Тази произведена единица или партида премина ли проверките, необходими за освобождаване?

Използвайте инженерни характеристики, за да решите какво производство трябва да контролира.

Не копирайте просто стенда за разработка върху производствената линия.

Първата компилация не е трудната част

Работен прототип доказва, че дизайнът може да работи.

Повторното производство задава по-труден въпрос:

Може ли одобреното поведение при измерване да оцелее при контролирани производствени промени?

Това е мястото, където конфигурацията, преработването, снабдяването с компоненти, фърмуерът, приспособленията и ревизиите на тестовете започват да имат значение като една система.

Поддържайте хардуера, фърмуера, калибрирането и теста на една базова линия

Продуктите за събиране на данни често преминават границата хардуер/софтуер.

Фърмуерът може да повлияе на:

• избор на канал;
• печалба;
• конфигурация на сензора;
• вземане на проби;
• цифрово филтриране;
• офсетна корекция;
• коефициенти на калибриране;
• единица-специфични данни.

Физически правилният PCBA все още може да отчете грешно измерване, ако е заредена грешна конфигурация.

В зависимост от проекта базовата производствена линия може да включва:

Ревизия на PCB + ревизия на BOM + ревизия на фърмуера + метод на калибриране + ревизия на теста

Операторът не трябва да решава кое изображение на фърмуера или файл с коефициенти "изглежда правилно" за определена платка.

Тези решения принадлежат нагоре в контрола на конфигурацията.

Преработката променя въпроса

Смяната на повреден конектор може да изисква едно ниво на проверка.

Смяната на референтно напрежение, мрежа-за настройка на усилването, преден-усилвател или друг критичен за измерване-компонент може да изисква друг.

Нито едно от тези общи правила не е много полезно:

Всяка преработена DAQ платка трябва да се калибрира отново.

Достатъчен е окончателен ПАС след всеки ремонт.

По-добрият въпрос е дали преработката е докоснала компонент или етап от -верига на сигнала, който може да повлияе на одобреното изискване за измерване.

Ако е така, трябва да последва подходящ повторен тест, калибриране или инженерен преглед.

Какво се случва при следващата компилация?

По-късно производство може да въведе:

• партида нов материал;
• одобрен заместник;
• ревизия на PCB;
• актуализация на фърмуера;
• резервно приспособление;
• преработвам;
• променен метод на калибриране;
• различен източник на компоненти.

Не всяка промяна изисква пълна преквалификация на продукта.

Но промяна, която засяга пътя на измерване, не трябва да изчезва в обикновена производствена актуализация.

Да предположим, че е предложен втори-усилвател на източника.

Въпросът за производството е:

Можем ли да го извлечем и сглобим?

Въпросът за продукта е:

В сила ли е все още одобреното изискване за измерване?

Доставчикът на EMS може да управлява-вградената конфигурация и да маркира промяната.

Инженерният екип на OEM обикновено трябва да притежава одобрението за изпълнение, освен ако не е договорена друга отговорност.

Това пречи на гъвкавостта на снабдяването тихо да се превърне в редизайн на продукта.

Квалификацията не е рутинна проверка

Индустриалното сензорно оборудване може да бъде проектирано за екстремни температури, вибрации, влажност, електрически шумни машини или други взискателни среди.

Тези условия имат значение.

Но квалификационният тест не се превръща автоматично в производствено{0}}изискване за проверка.

Един проект може да използва температурни цикли по време на валидирането на проекта.

Друг може да изисква скрининг на избрана продукция.

Трети може да изисква само дефиниран функционален тест при нормални фабрични условия.

Производственият план трябва да следва одобрените изисквания.

Копирането на всеки екологичен тест от квалификацията на продукта в рутинното производство не е автоматично по-строго. Понякога е просто ненужно.

Не всяка сензорна платка заслужава един и същ процес

„Сензорен интерфейс PCBA“ обхваща широка гама от продукти.

Платка, която чете цифров сензор и отчита праг, не се нуждае от производствения план на многоканален измервателен уред.

Едно просто устройство за наблюдение може да не изисква:

• за-калибриране на единица;
• специално почистване;
• дълбока аналогова характеристика;
• записи на индивидуални измервания;
• екологичен скрининг.

В другия край на спектъра, инструменталната PCBA може да се интересува много от входове на ниско-ниво, дрейф, съвпадение на канали, изолация, референтна стабилност, калибриране и повторяемост.

Наричането на всяка платка "висока прецизност" създава разходи, без да подобрява изискването.

Третирането на всяка сензорна платка като обикновен цифров контролер може да крие истински риск.

Полезният въпрос не е:

Кой е най-строгият процес, който можем да приложим?

това е:

Какво всъщност се нуждае от производството на този продукт, за да се контролира?

 

Edge обработката не коригира лоши входни данни

Повече системи-за наблюдение на състоянието вече обработват данни по-близо до машината, но това не намалява важността на пътя на придобиване. Софтуерът може да работи само с данните, които получава.

Ако входът е изрязан, грешният файл за калибриране е зареден или критичен компонент за измерване-се промени без необходимото одобрение, анализите надолу по веригата започват с компрометирани данни.

Какво бих искал да бъде определено преди пускането на продукцията

Преди да пусна в повторно производство сензорен{0}}интерфейс или PCBA-придобиване на данни, бих искал ясни отговори на тези въпроси.

Какво влиза в канала?

Определете сензора или типа на сигнала и производството на обхват трябва да разбере.

За какъв резултат е отговорно производството?

Основно откриване, прагова реакция, стойност на измерване, поведение на канала, калибриране или нещо друго?

Кои артикули от спецификацията на материалите са критични-за измерване?

Идентифицирайте компонентите, при които замяната изисква допълнителен инженерен контрол.

Чистотата или изолацията специални изисквания ли са за този дизайн?

Не ги предполагайте. Не ги оставяйте недефинирани, когато имат значение.

Кои ревизии на хардуер, фърмуер, калибриране и тестове са заедно?

Дайте на производството една одобрена базова линия.

Какъв известен стимул и настройка на теста са необходими?

Дефинирайте входния източник, приспособлението, кабела, софтуера, референтното оборудване и логиката PASS/FAIL, където е приложимо.

Кои промени изискват друго инженерно решение?

Задайте граница за алтернативи, ревизии, преработка, промени в калибрирането и тестови актуализации.

Ако тези отговори са ясни, технически сложна платка за събиране на данни все още може да бъде лесна за производство.

Ако те са неясни, добавянето на допълнителна проверка след сглобяването рядко коригира основния проблем.

Къде STHL се вписва в проекта

Shenzhen STHL Technology Co., Ltd. (STHL) поддържа промишлени PCBA и EMS приложения, които включват индустриални сензорни интерфейсни платки, сензорни интерфейси, използвани в линии за автоматизация, и индустриални инструменти.

За купувачи, оценяващи този тип проекти, STHL'sИндустриални EMS решениястраница предоставя по-широк контекст на индустрията и проекта.

Производственият обхват може да включва сглобяване на печатни платки, снабдяване с компоненти, проверка, програмиране, функционално тестване и други-специфични изисквания за проекта в съответствие с действителната конструкция.

За сензор{0}}интерфейс или проект-за събиране на данни, точната точност на измерване, процес на калибриране, приспособление, изискване за чистота, изискване за изолация, валидиране на околната среда, тестови стимули и граници на приемане все още трябва да бъдат потвърдени за отделния проект, а не да се извеждат от индустриалния етикет.

Заключение

Сензорен интерфейс и събиране на данни Производството на PCBA не се отнася основно до това дали доставчик на EMS може да постави ADC или да запои входния конектор.

Става въпрос за това дали производството запазва одобрения път на измерване и може да докаже частта от този път, за която отговаря.

Започнете с един канал.

Какво влиза в него?

Кои компоненти го оформят?

Какво трябва да докаже производството?

Може ли приспособлението и референтният източник да поддържат този тест?

Какво се случва, ако критичен-компонент за измерване бъде преработен?

И когато материалите, фърмуерът, приспособленията или ревизиите се променят, кои промени изискват друго инженерно решение, преди новата конфигурация да бъде пусната?

Тези въпроси разделят платка, която просто се включва, от измервателна PCBA, която може да се изгражда многократно при контролирани условия.

OEM екипите могатизпратете подробности за проектас наличните BOM, PCB файлове, изисквания за сензор или вход, информация за фърмуера, количества и очаквания за тестване.

За-специфични за проекта въпроси се свържете със STHL наinfo@pcba-china.com.