Зараз попит на надійні мобільні обчислення різко зріс, оскільки промисловість оцифровує свої виробничі потужності. Промислові планшетні ПК тепер служать основою для розумних складів та автоматизованих фабрик. Ці пристрої повинні працювати там, де стандартна побутова електроніка не працює. Експерти наполегливо працюють над тим, щоб ці планшети витримували екстремальні вібрації, пил та вологу, зберігаючи при цьому стабільний ланцюг поставок для довгострокового розгортання.
Із середнім життєвим циклом від п'яти до семи років, промислові планшети потребують апаратної основи, яка надає пріоритет довговічності, а не модній естетиці. Компанії сподіваються, що ці надійні системи скоротять час простою та знизять загальну вартість володіння.
Wonderful PCB забезпечує спеціалізовану інженерію, необхідну для подолання розриву між складним дизайном плати та виживанням у польових умовах.
ПРОБЛЕМИ КЛІЄНТІВ
Спочатку клієнт зіткнувся зі значними перешкодами під час розробки свого останнього захищеного планшета. Більшість готових рішень не мали потрібної щільності інтерфейсу для сучасної автоматизації. По-перше, звичайно, пристрій мав працювати в широкому діапазоні температур без втрати продуктивності. Стандартні друковані плати часто розшаровуються або зазнають втоми паяних з'єднань під час багаторазового термоциклування.
Щільність інтерфейсу та сумісність автоматизації
Потім, у свою чергу, клієнт мав проблеми з електромагнітною сумісністю. Промислове середовище генерує високий рівень електричного шуму від важкого обладнання. Без належного екранування та розташування комунікаційні модулі планшета страждали б від перешкод.
Крім того, фізичні обмеження тонкого корпусу планшета означали, що споживання енергії та управління температурою стали критичними проблемами. Спочатку клієнт намагався використовувати стандартну конструкцію, але часто відчував обмеження через високий рівень відмов під час початкових вібраційних випробувань.
ЧУДОВЕ РІШЕННЯ ДЛЯ ДРУКАРОВАНИХ ПЛАТАХ
Тепер, враховуючи все це, Wonderful PCB втрутилися, щоб переглянути архітектуру обладнання. Ми зосередилися на цілісному підході до проектування, який розглядає друковану плату як механічний, так і електричний компонент.
Проектування обладнання та друкованих плат
Планування цілісності сигналів
Спочатку вам потрібно створити надійний план забезпечення цілісності сигналу. Наші інженери використали 8-шаровий стек з'єднань високої щільності для керування високошвидкісними сигналами для процесора та пам'яті.
8-шарове представлення HDI-стекування
Потім слід оптимізувати мережу розподілу електроенергії, щоб забезпечити стабільну подачу напруги під час пікових навантажень. Ми впровадили спеціальні заземлюючі пластини для зменшення електромагнітних перешкод та покращили маршрутизацію для таких інтерфейсів, як USB 3.0 та HDMI.
Зменшення електромагнітних перешкод та маршрутизація інтерфейсів
Вибір компонентів та оптимізація специфікації (BOM)
Створення та оптимізація специфікації матеріалів (BOM)
Далі ми замінили конденсатори та резистори споживчого класу на промислові альтернативи. Крім того, ми розробили стратегію тривалого життєвого циклу. Оскільки останнє, що ви хочете робити, це переробляти плату через шість місяців через знятий з виробництва чіп, ми вибрали компоненти з гарантованою доступністю.
Часто це просто передбачає глибше занурення в ланцюжок поставок, щоб знайти найстабільніших постачальників кремнію.
Виробництво та складання друкованих плат
Після цього наш завод переніс конструкцію на виробничу лінію. Ми використовували змішаний процес складання SMT та THT. Зокрема, ми використовували безсвинцеву, високонадійну паяльну пасту для підвищення механічної міцності з'єднань.
Нарешті, обов'язково впровадьте автоматизовану оптичну перевірку, щоб виявити будь-які перемички або порожнечі, перш ніж плата перейде на функціональне тестування.
ОСНОВНІ ТЕХНІЧНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРОМИСЛОВОГО ПЛАНШЕТА
Щодо технічних характеристик, остаточна версія друкованої плати відповідає наступним критеріям:
| особливість | Специфікація |
| Кількість шарів | 8-шаровий HDI |
| робоча температура | -20 ° C до + 70 ° C |
| Споживана потужність | 9 В – 36 В постійного струму (широкий діапазон напруги) |
| інтерфейси | Два локальні порти, шина CAN, RS485, USB 3.0 |
| Підтримка пам'яті | Високошвидкісна маршрутизація LPDDR4x |
| Дотримання | CE/FCC/RoHS |
НАДІЙНІСТЬ ТА ТЕСТУВАННЯ
Спочатку ми піддаємо кожну партію внутрішньосхемному тестуванню. Це гарантує, що кожна траса та компонент працюють точно відповідно до проектних специфікацій. Потім ми проводимо випробування на старіння при ввімкненні живлення в термокамері. Через деякий час цей процес виявляє будь-які приховані дефекти, які можуть виникнути після того, як продукт досягне кінцевого користувача.
Тим часом ми проводимо випробування на вібрацію та удари. Вам потрібно буде переконатися, що плата не прогнеться та не тріснеться, коли планшет падає або монтується на рухомий транспортний засіб. Тому, окрім електричних перевірок, ми оцінюємо структурну цілісність усієї друкованої плати.
РЕЗУЛЬТАТИ ПРОЄКТУ
Тож з того часу клієнт успішно розгорнув понад 10 000 одиниць у європейських логістичних центрах. Окрім майже повної відсутності польових збоїв, пов'язаних з друкованою платою, клієнт повідомив про скорочення часу складання на 25% завдяки нашій оптимізованій розташуванню плати.
Відповідно, вони перейшли від фази прототипу до серійного виробництва на два місяці раніше запланованого терміну. Це станеться, коли на етапі проектування з самого початку враховуватимуться реалії виробництва.
ЧОМУ ЧУДОВА ПЛАТА
Ви повинні мати змогу покластися на свого партнера не лише на голу дошку. Wonderful PCB надає комплексні послуги, що охоплюють проектування, виготовлення та складання. Крім того, ми пропонуємо:
Комплексне обслуговування в одному місці
По-перше, звичайно, ми пропонуємо безперебійне комплексне рішення, яке охоплює проектування друкованих плат, їх виробництво та повне складання. Це часто усуває прогалини у комунікації, що виникають під час роботи з кількома постачальниками.
Натомість ви отримуєте повністю інтегрований робочий процес, де команда дизайнерів та виробничий цех працюють у повній синхронізації. Ви можете використовувати свої внутрішні ресурси, щоб зосередитися на програмному забезпеченні та маркетингу, поки ми займаємося складнощами апаратного забезпечення.
Великий досвід роботи з промисловою електронікою
Почнемо з того, що наша команда має багаторічний спеціалізований досвід у ніші промислової електроніки. Почнемо з того, що промислові планшети – це не споживчі іграшки; це інструменти, які повинні працювати в масляних, запилених та електрично галасливих середовищах.
Далі ми застосовуємо ці знання до кожного проекту, гарантуючи, що ваші плати мають необхідний захист від перепадів напруги та теплового навантаження. Оскільки останнє, що ви хочете зробити, це запустити продукт, який вийде з ладу лише через шість місяців експлуатації, ми закладаємо довговічність в основу плати.
Власне заводське виробництво та контрольовані виробничі лінії
Крім того, ми володіємо та експлуатуємо власний завод і сучасні виробничі лінії. Зокрема, це означає, що ми безпосередньо контролюємо весь процес управління якістю. Ви б краще мали партнера, який бачить продукт на кожному етапі, ніж брокера, який передає роботу на аутсорсинг невідомим третім сторонам. Крім того, наші власні можливості дозволяють швидше змінюватися та негайно коригувати ваші вимоги до дизайну, якщо вони змінюються протягом виробничого циклу.
Експертна інженерна підтримка під час розробки
Спочатку багато клієнтів звертаються до нас з концепцією, яку потрібно доопрацювати для масового виробництва. Тому, окрім базового виготовлення, ми надаємо спеціалізовану інженерну підтримку на критичних етапах розробки.
Спочатку вам потрібно переконатися, що плата оптимізована для виробництва (DFM) та тестування (DFT). Потім, у свою чергу, наші інженери пропонують альтернативні компоненти, які покращують продуктивність або скорочують терміни виконання. Згодом такий спільний підхід призводить до створення більш надійного продукту та значно нижчого рівня відмов.
Гнучка підтримка для малих та середніх обсягів
Зрештою, зверніть увагу на нашу гнучкість щодо розмірів замовлень. Більшість великих виробників ігнорують промислові проекти малого та середнього обсягу, але часто відчувають себе обмеженими власними жорсткими структурами. З іншого боку, Wonderful PCB вітає ці проекти.
Далі ми надаємо таку ж високу інженерну увагу партії з 500 планшетів, як і 50 000. Тільки переконайтеся, що ви обрали партнера, який зростає разом з вами, пропонуючи масштабованість, необхідну вам у міру розширення вашої частки ринку.
СЦЕНАРІЇ ЗАСТОСУВАННЯ
Розумне виробництво та автоматизація заводів
На сучасному заводі ці планшети служать основним інтерфейсом людина-машина для складних виробничих ліній. Спочатку оператори використовують їх для моніторингу даних у режимі реального часу з верстатів з ЧПК та роботизованих рук. Оскільки останнє, що ви хочете зробити, це зупинити виробничу лінію через збій інтерфейсу, наші плати мають високий захист від електромагнітних перешкод.
Це гарантує, що планшет залишається підключеним навіть тоді, коли він розташований поруч із високовольтними двигунами. У свою чергу, підтримка дисплея високої роздільної здатності дозволяє інженерам переглядати детальні схеми безпосередньо на місці встановлення обладнання.
Логістика та управління складським господарством
Далі, розглянемо динамічний світ логістики. Планшети в цьому секторі часто зазнають частих вібрацій під час встановлення на вилкові навантажувачі. По-перше, спочатку ми розробили компонування друкованої плати для посилення важких компонентів, гарантуючи, що вони не розхитаються з часом.
Згодом ця механічна стабільність окупається, запобігаючи періодичній втраті сигналу під час сканування інвентарю. Крім того, широкий діапазон напруги живлення дозволяє пристрою працювати безпосередньо від акумулятора вилкового навантажувача, напруга якого часто коливається під час запуску або зупинки транспортного засобу.
Зовнішня промислова інспекція та енергетика
З іншого боку, застосування на відкритому повітрі, таке як інспекція нафтогазових установок, вимагає іншого рівня стійкості. Спочатку планшет повинен витримувати прямі сонячні промені та мінусові температури. До того часу стандартні плати можуть тріснути, але використання нами ламінату промислового класу запобігає проблемам теплового розширення.
Крім того, ці планшети часто містять комунікаційні модулі для GPS та 5G. Ви можете використовувати ці функції для передачі даних з віддалених трубопроводів назад до центрального офісу без затримки.
Інтелектуальне управління транспортом та автопарком
По-третє, планшети, що встановлюються на транспортні засоби, виступають мозком систем управління автопарком. Зокрема, вони обробляють усе: від оптимізації маршрутів до моніторингу поведінки водія. Вам знадобиться плата, яка підтримує кілька інтерфейсів, таких як ті, що використовуються в системах CAN Bus, для зв'язку з внутрішнім комп'ютером автомобіля.
Крім того, конструкція з низьким енергоспоживанням гарантує, що планшет не розряджатиме акумулятор автомобіля, коли двигун не працює. Це часто є вирішальним фактором між надійним автопарком та тим, який страждає від проблем з технічним обслуговуванням.
ВИСНОВОК
Для створення надійного промислового планшета потрібен партнер, який розуміє особливості цієї галузі. Найкращий спосіб зробити це – інтегрувати якість на кожному етапі життєвого циклу друкованої плати. Зверніть увагу, що вам завжди потрібен партнер з апаратного забезпечення, який цінує стабільність, а не швидкі способи вирішення проблем.
Контакти Wonderful PCB для вашого проекту промислової електроніки.
