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「世大智科/天才家居」-我們創業囉

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作者:林致緯(2015-12-22);推薦:徐業良(2015-12-23)

WhizPAD產品使用性測試

本文敘述WhizPAD產品使用性測試,各項測試均模擬WhizPAD在居家環境中實際使用狀況。資料處理盒運作溫度量測結果,各部位溫度與體溫相若(或更低),應不會造成床墊泡棉過熱;Wi-Fi訊號強度量測結果顯示,無阻隔時床墊擺放位置距離路由器不宜過12公尺,當有牆面阻隔時,床墊擺放位置距離路由器不宜超過7公尺。經過156次反覆拉伸試驗後,WhizPAD最大永久形變為56mm,但感測單元電阻值依然符合正常量測區間,可正常使用;捲曲測試一個月,每週檢測感測單元均無破壞,測試完畢後床墊仍能正常使用。液體測試實驗結果顯示,水分滲入後,WhizPAD感測單元電阻值下降至約51kΩ,無法正常使用,但烘乾後即恢復正常。

1.     資料處理盒運作溫度量測

如圖1所示,WhizPAD床墊設計資料處理盒直接嵌入在泡棉中,因此本實驗量測WhizPAD工作狀態下資料處理盒之工作溫度。圖1所示資料處理盒中,紅色電路板為負責資料運算及傳輸等工作的SE Board,其中主要放熱電子元件有穩壓ICPS79601,圖中1號元件)及微處理器(cc32002號元件)。

1. 床墊資料處理盒主要放熱元件

本實驗目的是量測WhizPAD床墊內處理晶片在非密閉環境中,是否會因為長時間工作,導致晶片溫度過熱而影響床墊的使用。本測試項目利用世大化成擁有之「34970A 資料擷取交換裝置」實驗儀器進行溫度量測,以熱電偶黏貼於待測物表面,量測其溫度(如圖1右圖),每秒擷取一次溫度數據,共量測12小時。量測部位包含:

(1)       穩壓IC PS79601)

(2)       微處理器 cc3200

(3)       資料處理盒盒內溫度

(4)       室溫

量測過程中,cc3200網路晶片模組每秒連接網路並上傳資料乙次,模擬晶片執行最大工作負荷。如圖2所示,量測過程室溫保持在約22.7,表1為資料處理盒運作溫度每小時量測結果,床墊資料處理盒內部溫度試驗在進入第6個小時開始趨於穩定,盒內溫度平均約31.0,穩壓IC平均溫度約39.6℃,微處理器平均溫度約36.6。資料處理盒運作溫度量測結果,各部位溫度與體溫相若(或更低),應不會造成床墊泡棉過熱。

2.硬體設備工作溫度

1. 資料處理盒運作溫度每小時量測結果

測試時間(hr)

測試項目

室溫(

盒內溫度(

微處理器(

穩壓IC

1

21.69

27.66

32.60

35.49

2

22.52

29.62

35.15

38.06

3

22.59

30.25

35.79

38.72

4

22.63

30.64

36.22

39.17

5

22.66

30.75

36.32

39.28

6

22.65

30.92

36.46

39.40

7

22.65

30.88

36.42

39.39

8

22.69

30.95

36.41

39.33

9

22.68

30.94

36.47

39.42

10

22.67

30.99

36.51

39.46

11

22.65

31.07

36.67

39.66

12

22.65

31.01

36.55

39.51

最高溫度(

22.79

31.16

37.11

40.83

6hr~12hr

平均溫度(

22.68

30.99

36.58

39.63

2.     Wi-Fi訊號強度測試

本項測試量測於居家環境下,WhizPAD資料處理盒位於空曠處Wi-Fi訊號強度與穿牆時訊號強度。本測試採用訊號紋(fingerprinting)技術,比對received-signal-strength RSS)資料庫與樣本位置之間的訊號源及強度,以換算求得樣本點與訊號源之距離。一般Wi-Fi的訊號強度單位為dBm,其代表的基準是1 mW的分貝數,式(1)為接收的訊號強度,通常會與相對應的距離關係成反比:

                                                       (1)

其中P為接收功率(單位:dBm),d0為參考距離(單位:公尺),d為訊號發射端與接收端距離(單位:公尺),n為路徑衰減率,x為訊號傳遞受環境效應影響之調整因子。

測試過程中,SE Board連接D-Link DIR-600L家用無線路由器,每秒記錄10無線路由器Wi-Fi訊號強度,實驗時間1分鐘,共計600筆資料。圖3所示為本實驗設備擺放位置平面圖,紅色圈圈為D-Link DIR-600L家用無線路由器,藍色方框為WhizPAD,方框內部藍色方塊為床墊資料處理盒,路由器右側牆面為20公分厚之空心磚牆。本實驗之穿牆測試將無線路由器放置於空心磚牆外50公分處,模擬一般家庭網路環境隔間。圖4Wi-Fi訊號強度測試結果,藍色線段為在空曠處之Wi-Fi訊號強度,黑色線段為穿牆後Wi-Fi訊號強度。Wi-Fi RSS訊號低於-60dBm時,SE Board連接網路將不太穩定,量測結果顯示當床墊放置位置距離路由器12公尺時,Wi-Fi RSS訊號仍略高於-60dBm;當有牆面阻隔時,床墊擺放位置距離路由器不宜超過7公尺

3. Wi-Fi訊號強度量測實驗設備擺放位置平面圖

4. Wi-Fi訊號強度結果

3.     床墊拉伸/捲曲測試

實際在家中使用WhizPAD時,使用者整理床鋪可能會將床墊拉伸,載送、儲存床墊時,可能會將床墊摺疊或捲曲。本項測試即在量測床墊反覆拉伸或長期捲曲後,感測單元是否仍能正常運作。

(1)   床墊拉伸測試

將床墊平放,以100公斤砝碼固定床墊頂部,並反覆施力將床墊拉伸,每次床墊拉伸3公分,總共拉伸1(次)×52(週)×3(年)=156次,過程中量測床墊永久變形量,及反應電阻是否正常。表2為拉伸測試結果,其中每10次拉伸後進行1次電阻量測,數據顯示永久變形量在達到56mm後達到最大值,不會因拉伸而再改變身長量。根據先前WhizPAD基礎電性實驗結果,當床墊受壓壓力為20kg面積為0.25m×0.15m)時,其電阻值應為324.725.14kΩ);本測試床墊在經過156次拉伸試驗後,電阻值依然符合正常量測區間,可正常使用。

        2..拉伸測試結果

拉伸次數

變形量Xmm

變形率(%

感測單元電阻值(kΩ)

10

13

0.68

337.1

20

23

0.52

342.7

30

32

0.46

310.4

40

40

0.41

317.7

50

45

0.25

289.6

60

48

0.15

323.0

70

51

0.15

339.6

80

53

0.10

298.6

90

55

0.10

356.2

100

56

0.05

350.7

110

56

0.00

325.6

120

55

-0.00

331.3

130

56

0.00

327.6

140

56

0.00

330.0

156

56

0.00

306.1

(2)   床墊捲曲測試

將兩床WhizPAD分別摺疊成三折和捲成圓柱狀,靜置一個月,每週檢測感測單元均無破壞,測試完畢後床墊仍能正常使用。

4.     液體測試

        液體測試目的在檢測水分滲入床墊是否造成異常。實驗過程中將床墊平放,並倒入600ml的水,過程中量測反應電阻變化。烘乾後,再進一步量測床墊電阻值是否異常。實驗結果顯示,水分滲入後,感測單元電阻值下降至約51kΩ,無法正常使用,但烘乾後即恢復正常。