تظن العديد من العلامات التجارية أن العمل قد انتهى بمجرد النظر إلى النموذج الأولي، وهذا غير صحيح. ففي صناعة الأجهزة اللوحية، غالبًا ما يكون النموذج الأولي في المصنع بمثابة عينة ذهبية. أولًا، يجب أن ندرك أن هذه العينة مصنوعة يدويًا باستخدام أفضل المكونات، لذا فهي تعمل بكفاءة عالية. ثم نبدأ الإنتاج بكميات كبيرة. وكما هو الحال دائمًا، قد يحاول المصنع توفير المال عن طريق تغيير بعض المكونات. لهذا السبب، من الضروري الإلمام بالجوانب الهندسية، وكيفية الحفاظ على نفس الجودة لعشرة آلاف وحدة.
مشهد سوق الأجهزة اللوحية للمستهلكين
يشهد سوق الأجهزة اللوحية الاستهلاكية نموًا متزايدًا في العديد من المجالات. يستخدمها الناس في المدارس، والمنازل الذكية، ومشاهدة الأفلام. سواء كنت ترغب في تصميم جهازك الخاص أو استخدام جهاز جاهز من أحد المصانع، يُنصح عمومًا بتجنب اختيار منتج من كتالوج جاهز. من الناحية التجارية، يُعدّ التخصيص خيارًا أفضل، لذا صمّم منتجًا يلبي احتياجات مستخدميك.
تختار العديد من العلامات التجارية الجديدة التصنيع الأصلي (OEM) أو التصميم والتصنيع الأصلي (ODM). هذا يعني ببساطة أن جهة أخرى تقوم بتصنيع الجهاز اللوحي. يجب أن تكون لديك القدرة على التحكم في المكونات المستخدمة. من المفيد طرح هذا السؤال على المصنع: من هم موردو المكونات الرئيسيون؟ هل لديكم علم بذلك؟ تقوم العديد من المصانع باستبدال المكونات عالية الجودة بمكونات أرخص بعد توقيع العقد. حتى ذلك الحين، يبدو كل شيء مثاليًا. لذلك، يقوم مشترون ذوو خبرة بفحص كل دفعة منذ ذلك الحين.
تحديد موقع منتج الأجهزة اللوحية الاستهلاكية وتجزئة السوق
أولاً، يجب عليك تحديد من سيستخدم الجهاز اللوحي لاختيار المكونات المادية.
جهاز لوحي للمستهلكين المبتدئين
عادةً ما تأتي هذه الأجهزة بشاشة 8 بوصات. استخدم البلاستيك للهيكل لتوفير المال، وبالتالي يصبح الجهاز اللوحي خفيف الوزن. قد يقترح المصنع معالجًا رخيصًا، مثل المعالج رباعي النواة. تأكد من سرعة الواي فاي. غالبًا ما يؤدي اختيار معالج رخيص جدًا إلى تجربة استخدام سيئة. احصل على بطارية اقتصادية، وتأكد فقط من عدم ارتفاع درجة حرارتها داخل الهيكل البلاستيكي.
جهاز لوحي متوسط المدى يعمل بنظام أندرويد
غالبًا ما يكون حجمها 10 أو 11 بوصة. يستخدمها معظم الناس للدراسة أو العمل. من حيث التصميم، يُنصح عمومًا بتجنب البلاستيك تمامًا. استخدم بعض المعدن لتحسين الملمس. ثم استخدم قلمًا للكتابة. أفضل طريقة لذلك هي استخدام قلم نشط. الأقلام السلبية تُشبه الأصابع، فهي ليست عملية. شاشة بدقة 1080 بكسل هنا لضمان وضوح النص.
جهاز لوحي استهلاكي عالي الجودة
تتميز هذه الأجهزة بشاشات بدقة 2K ومعالجات سريعة. أولًا، استخدم غلافًا من الألومنيوم للحفاظ على نحافة الجهاز. أما بالنسبة للصوت، فستحتاج إلى مكبرات صوت كبيرة لضمان صوت عالٍ وواضح. أخيرًا، تأكد من فحص معدل تحديث الشاشة؛ فشاشة 120 هرتز توفر سلاسة أكبر، حيث يتم تحديث الشاشة 120 مرة في الثانية.
جهاز لوحي للمستهلك تصميم بنية النظام
أنت من يختار المكونات التي تجعل الجهاز اللوحي الاستهلاكي يعمل. وهذا غالباً ما يحدد السعر والسرعة.
اختيار منصة SoC
تُعدّ وحدة النظام على الشريحة (SoC) بمثابة عقل الجهاز اللوحي. من حيث الأداء، قد ترغب في استخدام أحدث شريحة. في المقابل، تتميز الشرائح الأقدم بثبات أكبر. ابحث عن حزمة دعم اللوحة (BSP)، وهي البرنامج الذي يُسهّل تواصل الشريحة مع الجهاز اللوحي.
غالباً ما تحتوي الرقاقات الجديدة على أخطاء برمجية. لذا، قد يكون استخدام رقاقة أقدم مثل سنابدراغون 680 أفضل في بعض الأحيان. وهنا قد يكون من المفيد السؤال: منذ متى وهذه الرقاقة قيد الإنتاج؟ فقبل ذلك، قد تواجه العديد من أعطال البرامج.
تكامل نظام العرض واللمس
اختر بين شاشة LCD وشاشة OLED. تتميز شاشة OLED بجودة صورة أفضل، لذا فهي أغلى ثمناً. ثم انظر إلى تقنية اللمس داخل الخلية. توجد طبقة اللمس داخل زجاج الشاشة. قد يكون هذا سؤالاً مفيداً لمهندسك: ما هو مستوى التداخل الكهرومغناطيسي لهذه الشاشة؟ تُصدر الشاشة ضوضاء كهربائية، مما قد يؤثر على مستشعر اللمس. أضف طبقة حماية لتجنب ذلك.
تكوين الذاكرة والتخزين
عليك اختيار ذاكرة الوصول العشوائي (RAM). ذاكرة LPDDR4X شائعة، بينما ذاكرة LPDDR5 أسرع. ثم اختر سعة التخزين، وتجنب ذاكرة eMMC للأجهزة اللوحية السريعة. استخدم ذاكرة UFS لفتح التطبيقات بسرعة. هذا يُحدث فرقًا كبيرًا في أداء الجهاز اللوحي. بعد بضعة أسابيع من الاستخدام، سيبدو الجهاز اللوحي المزود بذاكرة eMMC بطيئًا. لذا، استهدف سعة تخزين لا تقل عن 128 جيجابايت لمعظم المستخدمين.
هندسة لوحات الدوائر المطبوعة (PCB) وتجميع لوحات الدوائر المطبوعة (PCBA) للأجهزة اللوحية الاستهلاكية
لوحة الدوائر المطبوعة هي اللوحة الخضراء الموجودة بالداخل.
تصميم لوحة الدوائر المطبوعة متعددة الطبقات
سوف تحتاج إلى لوحة دوائر مطبوعة متعددة الطبقات تتكون ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) من 8 أو 10 طبقات، مثل تلك المستخدمة في الهواتف الذكية. يقوم المهندسون برسم مسارات التوصيل لضمان سرعة تدفق الكهرباء، ثم يحرصون على مطابقة أطوال الأسلاك. ولضمان سرعة عالية، تتطلب ذاكرة الوصول العشوائي أن تكون أطوال الأسلاك متساوية تمامًا.
لا سبيل للتأكد من صحة التصميم إلا بمراجعة ملفات التصميم. تجنب محلات بيع لوحات الدوائر المطبوعة الرخيصة. أفضل طريقة هي استخدام ورشة متخصصة في تقنية المعاوقة المتحكم بها، حيث تتمتع الأسلاك بنفس المقاومة الكهربائية.
إدارة الحرارة في هياكل الأجهزة اللوحية الرقيقة
أولاً، ترتفع درجة حرارة الأجهزة اللوحية. لذا، عليك تبديد الحرارة باستخدام صفائح الجرافيت، مثل تلك التي تشبه الملصقات السوداء. ألصقها على المعالج وعلى الجزء الخلفي من الجهاز. هذا يساعد عادةً على توزيع الحرارة بشكل أفضل.
تجنب عمومًا ترك الحرارة تتجمع في مكان واحد. فمن أجل راحة المستخدم، لا أحد يرغب بجهاز لوحي ساخن. تعمل الأغطية المصنوعة من الألومنيوم على توزيع الحرارة بشكل أفضل من البلاستيك، لذا يمكن للأجهزة اللوحية المعدنية أن تعمل بسرعة أكبر ولمدة أطول.
هندسة التصميم الميكانيكي والصناعي
أنت تصمم الهيكل الخارجي للتأكد من أنه قوي.
التصميم الإنشائي واختيار المواد
اختر بين المعدن المصنّع بتقنية CNC أو البلاستيك. البلاستيك أخف وزنًا، لذا عليك إيجاد التوازن الأمثل بحيث يمكنك إضافة إطار معدني داخل غلاف بلاستيكي لمنع انحناء الجهاز اللوحي. قد يكون من المفيد أيضًا معرفة سُمك جدار الألومنيوم، وتجنب الجدران التي يقل سُمكها عن 0.6 مم.
الحماية الهيكلية من السقوط
تسقط الأجهزة اللوحية على الأرض، لذا يجب حماية الشاشة. عزز الزوايا لأنها تصطدم بالأرض أولاً، مما يؤدي إلى كسر الشاشة. استخدم حلقة بلاستيكية صغيرة حول الزجاج، بحيث لا يلامس المعدن الزجاج مباشرةً. بعد عدة سقطات، اختبر فعالية التصميم. أفضل طريقة هي إجراء اختبار سقوط من ارتفاع متر واحد من جميع الجوانب.
إدارة الطاقة وهندسة البطاريات
البطارية هي الجزء الأكثر خطورة.
تصميم البطارية: مصيدة 4.45 فولت
احصل على بطارية ذات كثافة طاقة عالية، مثل بطاريات 4.45 فولت. تتميز هذه البطاريات بقدرة تخزين طاقة أكبر في حجم صغير. مع ذلك، قد تستبدلها المصانع ببطاريات 4.35 فولت، مما يعني أن بطاريتك ستتلف بسرعة أكبر.
ما هو العمر الافتراضي لهذه الخلية تحديدًا؟ تجنب البطاريات التي تدوم 300 دورة شحن فقط. اطلب بطاريات تدوم 800 دورة شحن. عندها سيرضى عملاؤك.
استراتيجية تحسين استهلاك الطاقة
يستهلك نظام أندرويد الكثير من الطاقة، لذا عليك ضبط إعداداته. احصل على نظام إدارة بطارية جيد، ثم تحقق من تيار وضع الاستعداد. لا توجد طريقة لمعرفة سبب نفاد البطارية خلال الليل إلا بقياس التيار.
استخدم برنامجًا لإيقاف تشغيل المعالج عند إطفاء الشاشة. وأخيرًا، تأكد من فحص سرعة الشحن. الشحن السريع مفيد، لكنه يُسخّن البطارية.
الاتصال والتكامل المحيطي
أولاً، يحتاج الجهاز اللوحي إلى شبكة واي فاي وبلوتوث. حتى يتمكن من الاتصال بالعالم.
اتصالات لاسلكية
احصل على تقنية واي فاي 6 للأجهزة اللوحية الجديدة. فهي أسرع بكثير من حيث السرعة. يحتاج الهوائي إلى مسار واضح، لذا تجنب وضعه خلف معدن سميك. قد تحتاج إلى غطاء بلاستيكي شفاف، لكن هذا غالبًا ما يُحسّن من جودة الإشارة. بعد ذلك، اختبر مؤشري TRP وTIS، فهما يُحددان مدى كفاءة الهوائي في إرسال واستقبال البيانات.
النظام البيئي المحيطي
تحتاج إلى طريقة لتوصيل لوحة المفاتيح عبر البلوتوث. من ناحية أخرى، تُعدّ دبابيس التوصيل (Pogo pins) أفضل، فهي أكثر موثوقية. ثم أضف قلمًا ضوئيًا. تأكد فقط من وجود مكان لتثبيت القلم على الجهاز اللوحي. أفضل طريقة لذلك هي استخدام المغناطيس. اختر مغناطيسًا قويًا حتى لا يسقط القلم.
تخصيص نظام التشغيل أندرويد واعتماده
احصل على البرنامج واحصل على موافقة جوجل عليه.
تخصيص نظام أندرويد
غيّر الأيقونات والخلفية لتتناسب مع علامتك التجارية. احذف التطبيقات غير الضرورية لتوفير مساحة تخزين أكبر على الجهاز اللوحي. تجنّب إجراء تغييرات جذرية على كود النظام لتقليل الأخطاء. قد يكون من المفيد طرح سؤال: كيف نرسل التحديثات لمستخدمينا؟ الحل هو استخدام خادم OTA.
شهادة نظام إدارة الجودة
خدمات جوجل للأجهزة المحمولة (GMS) تعني خدمات جوجل للأجهزة المحمولة، مما يتيح للمستخدمين استخدام متجر جوجل بلاي. يجب اجتياز اختبارات التوافق (CTS وVTS)، حيث لن تسمح جوجل ببيع الجهاز اللوحي في حال عدم اجتياز هذه الاختبارات. لذا، يُنصح بالاستعانة بمختبر متخصص لإجراء الاختبارات، والتي تستغرق عادةً من 4 إلى 6 أسابيع. قبل ذلك، لا يُمكن شحن المنتج، فجوجل تُولي اهتمامًا بالغًا لأمن المعلومات.
جهاز لوحي للمستهلك عملية النمذجة والتحقق
قم ببناء عدد قليل من الوحدات للاختبار، ثم قم ببناء الآلاف منها.
مراحل تطوير EVT / DVT / PVT
اتبع هذه الخطوات.
- EVT: أولاً، تحقق مما إذا كانت اللوحة تعمل.
- DVT: ثم تحقق مما إذا كان التصميم قويًا.
- PVT: أخيرًا، تأكد من التحقق مما إذا كان المصنع قادرًا على بنائه بسرعة.
هذه طريقة مفيدة لاكتشاف الأخطاء. تستغرق كل مرحلة حوالي شهر. يُفترض أن تتمكن من إصلاح الأخطاء في مرحلة DVT.
اختبار الموثوقية
أولًا، ضع الجهاز اللوحي في غرفة حارة وتحقق مما إذا كان سيتعطل. ثم ضعه في جهاز اهتزاز. قد تتساقط بعض الأجزاء إذا كان اللحام رديئًا. بعد ذلك، استخدم روبوتًا للنقر على الشاشة 100,000 مرة. بعد بضعة أيام، إذا كان مستشعر اللمس يعمل بشكل جيد، فلا توجد طريقة لمعرفة مدى متانة الجهاز اللوحي إلا إذا حاولت كسره.
الإنتاج الضخم ومراقبة الجودة
يبدأ المصنع بتشغيل الآلات. وهكذا يتم تصنيع الأجهزة اللوحية الاستهلاكية على خط إنتاج.
عملية SMT و PCBA
تقنية SMT تعني تقنية التركيب السطحي. يقوم روبوت بوضع الرقائق على اللوحة. يجب التحقق من نسبة الإنتاجية، مثلاً 98% أو أعلى. إذا كانت 90%، فهذا ليس جيداً.
يُنصح عمومًا بتجنب إعادة لحام اللوحات. ما هو معدل نجاحك في المحاولة الأولى؟ أفضل طريقة لمعرفة ذلك هي استخدام أجهزة الأشعة السينية لفحص اللحام.
عملية التجميع النهائي
يقوم العمال بوضع الشاشة والبطارية داخل العلبة، ثم يلصقون الزجاج. يُنقل الجهاز إلى غرفة نظيفة خالية من الغبار، مثل تلك المستخدمة في صناعة الأدوات الطبية. بعد بضع دقائق، يجف اللاصق. وأخيرًا، تأكد من اختبار كل جهاز لوحي على حدة للتأكد من خلوه من أي شاشات تالفة. قم بإجراء اختبار نهائي للبرمجيات، بما في ذلك اختبار الواي فاي والصوت.
التحديات والحلول الهندسية الرئيسية
أولاً، دعونا نلقي نظرة على المشاكل التي قد تواجهها. ثم سننظر في الحلول.
| تحدي الهندسة | لماذا تُعدّ هذه مشكلة؟ | أفضل طريقة لإصلاح هذا |
| الجهاز اللوحي يسخن كثيراً | يؤدي ذلك إلى إبطاء وحدة المعالجة المركزية. | استخدم جرافيت ومعدن أكثر سمكًا. |
| إشارة الواي فاي ضعيفة | العلبة المعدنية تحجبها. | أضف نافذة بلاستيكية للهوائي. |
| تنتفخ البطارية | إنه أمر خطير ويؤدي إلى فشل القضية. | استخدم خلايا عالية الجودة بجهد 4.45 فولت. |
| الشاشة غير واضحة | دقة منخفضة أو زجاج رديء. | استخدم دقة FHD وتقنية اللمس داخل الخلية. |
| الجهاز اللوحي بطيء | تخزين رخيص أو ذاكرة وصول عشوائي رديئة. | استخدم وحدة تخزين UFS و LPDDR4X. |
| متجر جوجل بلاي يفشل | البرنامج غير معتمد. | اجتياز اختبارات جوجل CTS مبكراً. |
خاتمة
يُعدّ تصنيع جهاز لوحي للمستهلكين أمرًا صعبًا. من حيث الجودة، لا يُمكن الاعتماد على العينة الذهبية. افحص خلايا البطارية ونسبة إنتاج لوحة الدوائر المطبوعة. غالبًا ما يُجنّبك هذا الأمر كارثة. اختر نظامًا متكاملًا على شريحة (SoC) مناسبًا. ثم صمّم هيكلًا متينًا. وأخيرًا، تأكد من الحصول على شهادة جوجل.
أفضل العلامات التجارية هي تلك التي تفحص الأمور التي لا يراها الآخرون. الآن لديك المعرفة اللازمة لبناء شيء رائع. فقط تأكد من اتباع هذه الخطوات. يمكنك بعد ذلك استخدام هذا الدليل لمشروعك القادم.
