De unde să pornim în testarea dispozitivelor electronice?

De unde să pornim în testarea dispozitivelor electronice?

Dispozitivele electronice și componentele din care sunt alcătuite au un efect profund asupra vieților noastre, motiv pentru care electronicele trebuie să treacă teste riguroase atunci când sunt produse și introduse pe piață în scopuri funcționale, legale și de siguranță. Acest lucru este valabil și pentru ciclul de viață al unui produs electronic, deoarece acestea se pot degrada treptat în timp, ducând la defecțiuni, performanțe mai scăzute și probleme de siguranță.

Există o multitudine de echipamente de testare când vine vorba de dispozitive și echipamente electronice, toate fiind create pentru a asigura funcționarea optimă și siguranța în orice mediu, de la locuințe casnice la depozite industriale. Acest ghid nu doar că explică importanța testării dispozitivelor electronice, ci oferă și informații utile despre: fazele testării, echipamentele necesare, diferitele tipuri de teste și strategiile aplicate în procesul de testare.

La ce se utilizează echipamentele de testare electronică?

Cele mai uzuale aplicații pentru testarea electronică includ:

• Testarea performanței circuitului și a posibilelor defecte în timpul fazei de cercetare și dezvoltare (R&D)
• Identificarea defectelor la nivel de componentă, a circuitelor defecte, a conexiunilor suprasolicitate și a rezistențelor ridicate în timpul testelor de producție
• Verificarea performanței generale a dispozitivului electronic și verificarea acesteia în raport cu specificațiile de proiectare
• Verificarea parametrilor electronici de bază, cum ar fi tensiunea, curentul, rezistența, conductanța și capacitatea. Acest lucru poate fi aplicabil atât în faza de proiectare, cât și în întreținerea regulată a dispozitivului (dacă este un instrument de măsurare)

Testarea echipamentelor electronice este segmentată în faze înainte de distribuție și utilizare. Aceasta se face pentru a depana orice probleme potențiale și a le elimina, astfel încât produsul să poată funcționa la un nivel optim.

Dacă este proiectat și/sau fabricat orice tip de echipament electronic, procedurile corespunzătoare de testare trebuie finalizate în diferitele etape ale ciclului de viață al produsului, inclusiv:

• Testare în faza de concept pentru cercetare și dezvoltare (R&D)
• Testarea produsului proiectat, pentru verificarea conformității cu specificațiile
• Testare de fabricație sau de producție, realizată pentru fiecare unitate sau pentru mostre reprezentative
• Testare de instalare și punere în funcțiune pentru echipamente specializate
• Calibrare periodică a instrumentelor de măsurare
• Depanare în cazul defectării echipamentului
• Testare periodică a siguranței hardware-ului

Testare pentru certificare

Odată ce etapele de testare din faza de început a ciclului de viață al produsului au fost finalizate cu succes, dispozitivul testat este considerat apt pentru utilizare. Totuși, este important de reținut că dispozitivele electronice trebuie întreținute în continuare în conformitate cu specificațiile producătorului, cerințele legale și directivele de reglementare aplicabile.

Echipamente necesare pentru testarea echipamentelor electronice

După ce am înțeles de ce și când este necesară testarea echipamentelor electronice, este esențial să abordăm și modul în care aceasta se realizează, precum și tipurile de echipamente utilizate. În continuare, vom trece în revistă pe scurt instrumentele esențiale de testare folosite în diferite etape ale ciclului de viață al unui produs – de la testarea componentelor individuale la scară mică, până la testarea în producția de serie.

Testarea componentelor electronice

Testarea componentelor electronice este esențială pentru a garanta siguranța și fiabilitatea circuitelor înainte de integrarea într-un ansamblu. Din cauza volumului mare de producție, nu toate componentele pot fi testate individual, motiv pentru care se utilizează metode statistice și eșantionare aleatorie. Procesul de testare se concentrează pe patru domenii principale:

✔ Testarea inițială a duratei de viață – prin metode precum HALT și HASS, se identifică componentele defecte din fazele incipiente. Se folosesc teste de vibrații, șocuri, stres electric și burn-in.

✔ Testarea electrică – verifică dacă parametrii electrici ai componentelor și ai ansamblurilor PCB sunt conforme specificațiilor

✔ Testarea automată – supune PCB-urile asamblate și loturile de componente unor teste de fiabilitate, pentru a evalua capacitatea acestora de a rezista la solicitări mecanice extreme sau la condiții de mediu severe.

✔ Testarea funcțională – realizată pe prototipuri pentru a verifica performanța sistemului conform cerințelor. Componentele individuale sunt investigate doar în cazul defectelor.

Echipamente de testare uzuale pentru componente

Pentru a asigura calitatea și funcționalitatea componentelor electronice, sunt utilizate diferite echipamente de testare, printre care:

• Testere pentru componente și circuite integrate (CI): dispozitive portabile, alimentate cu baterii, folosite pentru testarea rapidă a componentelor pasive și active (rezistențe, diode, LED-uri, tranzistoare, baterii etc.), măsurând parametri precum tensiunea, rezistența, capacitatea și continuitatea.
• Cutii decadice: conțin rețele de rezistențe, condensatoare sau inductoare variabile, utilizate pentru înlocuirea componentelor din circuite în scop de testare, calibrare sau depanare, permițând simularea valorilor electrice standard.
• Ohmetre: instrumente dedicate măsurării rezistenței electrice și verificării continuității unui circuit. Acestea trimit un curent slab prin componenta testată și măsoară căderea de tensiune pentru a calcula valoarea rezistenței.

Echipamente de testare electronică

Testarea completă a unui circuit electronic implică utilizarea mai multor tipuri de echipamente, adaptate aplicației și etapelor de dezvoltare. Acestea asigură alimentarea corectă a circuitului, injectarea semnalelor relevante și evaluarea performanței ieșirilor conform specificațiilor. Echipamentele permit inginerului să analizeze comportamentul circuitului, să monitorizeze semnalele și să identifice eventuale probleme. În producție, multe dintre aceste instrumente pot fi controlate de la distanță, prin scripturi automate, pentru eficiență sporită.

Printre echipamentele frecvent utilizate se numără:

• Surse de tensiune de laborator
• Osciloscoape
• Generatoare de funcții
• Generatoare de semnal
• Analizoare spectrale
• Multimetre
• Sarcini electronice
• Analizoare logice
• Achiziție de date
• Testare EMC
• Testare ESD

Surse de tensiune de laborator

Exemplu: Sursă de tensiune triplă RS PRO, Nr. stoc RS: 123-6468

O sursă de alimentare de banc este un echipament esențial pentru proiectele electronice, oferind o alimentare fiabilă la diferite tensiuni. Aceste instrumente sunt extrem de utile pentru testarea circuitelor, deoarece permit reglarea precisă a tensiunii în funcție de cerințele aplicației. O sursă de curent continuu variabilă permite și setarea unui curent maxim, protejând circuitul în caz de scurtcircuit prin oprirea automată a alimentării.

Sursele de banc sunt versatile, stabile, precise și relativ accesibile. În alimentarea corectă a unui circuit, cele patru elemente cheie sunt: curentul, tensiunea, puterea și rezistența. Este esențial ca sursa să poată furniza curentul necesar la tensiunea setată, fără a afecta funcționarea sistemului.

La Aurocon COMPEC găsiți o gamă variată de surse de alimentare de laborator de la producători de încredere.

Osciloscoape

Exemplu: Osciloscop portabil RS PRO, 200MHz – Nr. stoc RS: 254-3505

Un osciloscop este un instrument electronic de laborator esențial, utilizat pentru a capta, măsura, afișa și analiza formele de undă și lățimea de bandă a semnalelor electrice. Acesta reprezintă grafic tensiunea semnalului în funcție de timp, permițând observarea comportamentului în timp real al circuitelor. Osciloscoapele sunt indispensabile pentru ingineri, tehnicieni și cercetători din domenii precum electronica, telecomunicațiile și fizica. Modelele digitale portabile, compacte și ușoare sunt ideale pentru aplicații de service, întreținere și instalare.

La Aurocon COMPEC, puteți găsi o gamă variată de osciloscoape de la mărci de top precum Keysight, Tektronix, Teledyne LeCroy și RS PRO, disponibile în versiuni de bază sau avansate, inclusiv cu analiză de semnal mixt și domeniu mixt.

Generatoare de funcții

Exemplu: Generator de funcții RS PRO AFG21005 – Nr. stoc RS: 123-3529

Un generator de funcții este un dispozitiv de testare și măsurare care creează semnale electronice în diverse forme de undă. Scopul principal al acestuia, atunci când este conectat la un circuit, este de a genera forme de undă controlabile, cu frecvențe reglabile, amplitudini ajustabile sau offset-uri DC.

Generatoarele de funcții sunt utile în dezvoltarea de prototipuri, în special pentru circuite audio sau filtre trece-jos/trece-sus, economisind timp în construcția oscilatoarelor. Ele pot produce semnale sinusoidale, triunghiulare, dreptunghiulare și dinți de fierăstrău, repetitive și cu parametri ajustabili. Semnalele generate pot fi vizualizate cu ușurință prin conectarea la un osciloscop.

Aplicații: testare electronică integrată, sisteme embedded, circuite digitale, prelucrarea semnalelor analogice, testare de laborator.

Generatoare de semnal

Exemplu: Generator de semnal RF Aim-TTi TGR2053 – Nr. stoc RS: 197-4159

Generatorul de semnal RF produce tensiuni controlate și cunoscute, fiind utilizat ca sursă de semnal pentru testarea componentelor electronice. Acestea permit măsurarea unor parametri esențiali precum amplificarea, raportul semnal-zgomot, lățimea de bandă, raportul de undă staționară și altele.

Generatoarele RF sunt esențiale în testarea receptoarelor și emițătoarelor radio, dar sunt frecvent folosite și în aplicații precum audio-video, comunicații prin satelit și comunicații celulare.

Aplicații: testare electronică integrată, sisteme embedded, circuite digitale, procesare analogică a semnalelor, testare de laborator.

Oferta Aurocon COMPEC include generatoare de semnal de la mărci de top precum Aim-TTi, Tektronix, Aaronia AG și RS PRO, selecționate pentru calitatea și performanța tehnică de înalt nivel.

Analizoare spectrale

Exemplu: Analizor spectral RS PRO ISA-730 – Nr. stoc RS: 123-3568

Analizoarele spectrale sunt instrumente esențiale în industria electronică, utilizate pentru analizarea spectrului de frecvență al semnalelor radiofrecvență (RF) și audio. Prin examinarea spectrului unui semnal, acestea oferă informații valoroase despre componentele semnalului și despre performanța circuitelor care le generează.

Aceste echipamente permit o gamă largă de măsurători, devenind indispensabile în proiectarea, dezvoltarea și testarea sistemelor RF, precum și în aplicațiile de service și diagnosticare pe teren. Analizoarele de spectru afișează amplitudinea semnalelor pe axa verticală și frecvența acestora pe axa orizontală, oferind o imagine clară a distribuției în frecvență.

Tipuri de analizoare spectrale:

• Analizoare cu baleiere a domeniului de frecvență
• Analizoare FFT (cu transformată Fourier rapidă)
• Analizoare în timp real
• Analizoare de spectru audio

Exemplu: Multimetru digital portabil RS PRO RS14 – Nr. stoc RS: 123-1938

Multimetre

Multimetrele sunt instrumente esențiale pentru măsurarea mai multor valori electrice, precum tensiunea (volți), curentul (amperi) și rezistența (ohmi). Sunt utilizate frecvent pentru diagnosticarea defecțiunilor, testarea circuitelor și verificarea siguranței electrice a componentelor și sistemelor.

Gama noastră de multimetre este selectată pentru calitatea componentelor și precizia măsurătorilor, provenind de la branduri de top precum Fluke, Keysight și RS PRO.

Tipuri de multimetre disponibile:

• Multimetre analogice
• Multimetre digitale (DMM)
• Multimetre de banc
• Multimetre portabile
• Clești ampermetrici (pot funcționa și ca ampermetre)

Acestea sunt indispensabile în orice laborator sau trusă de instrumente electrică.

Sarcini electronice

Exemplu: Sarcină electronica RS PRO – Nr. stoc RS: 122-5545

O sarcină electronică este un dispozitiv utilizat pentru testarea diverselor surse de alimentare, cum ar fi baterii, celule solare, componente electronice, încărcătoare portabile și altele. Acestea sunt disponibile în diferite dimensiuni și configurații, adaptate aplicațiilor cu consum energetic scăzut sau ridicat.

Sarcinile electronice pot fi de tip DC sau AC și sunt esențiale în testarea surselor de alimentare, deoarece permit aplicarea unor variații rapide și controlate ale sarcinii într-un mod repetabil – imposibil de realizat manual.

Aplicații frecvente:

• Laboratoare de testare
• Industrie aerospațială
• Producători de baterii auto și telefoane mobile
• Sisteme fotovoltaice / panouri solare

Aceste instrumente sunt indispensabile pentru evaluarea performanței și stabilității surselor de alimentare în condiții dinamice.

Analizor logic

Exemplu: Osciloscop de semnal mixt RS PRO RSMDO-2102EG – Nr. stoc RS: 280-6467

Funcția de analizor logic este adesea integrată în osciloscoapele cu semnal mixt (MSO). Un osciloscop cu semnal mixt (MSO) combină funcționalitățile unui osciloscop digital cu stocare (DSO) cu capacitatea de a captura și analiza simultan semnale analogice și digitale.

Această versatilitate face din MSO un instrument esențial pentru depanarea și analiza sistemelor electronice complexe, care implică atât circuite analogice, cât și digitale. Este deosebit de util în aplicații precum sisteme integrate, protocoale de comunicație digitale, proiecte embedded sau proiecte cu microcontrolere.

Capacitatea de a vizualiza în paralel semnale digitale și analogice oferă o imagine completă a comportamentului circuitului, permițând testare detaliată, identificarea rapidă a erorilor și optimizarea performanței sistemului.

Achiziție de date

Un sistem de achiziție de date (DAQ) este o combinație de software și hardware care permite măsurarea sau controlul caracteristicilor fizice ale unui obiect din lumea reală. Un sistem complet DAQ include hardware DAQ, senzori și actuatoare, hardware de condiționare a semnalelor și un computer care rulează software-ul DAQ.

Achiziția de date constă în eșantionarea semnalelor care măsoară condiții reale, cum ar fi tensiunea, curentul, temperatura, presiunea, sunetul etc. și convertirea acestora în valori care pot fi citite și analizate de computer.

Aplicații (selectiv): cercetare, validare și verificare, testare a calității, diagnosticare și reparații etc.

Testare EMC

Testele de compatibilitate electromagnetică (EMC) asigură că echipamentele sau sistemele funcționează corespunzător în mediul lor, fără a genera perturbații electromagnetice intolerabile pentru alte echipamente din apropiere. De asemenea, aceste teste verifică dacă echipamentul este rezistent la interferențele provenite de la alte dispozitive sau surse naturale (testarea imunității).

Testele EMC sunt obligatorii pe majoritatea piețelor, inclusiv în Europa, Regatul Unit, Statele Unite, China, Coreea, Australia și Noua Zeelandă.

Testare ESD

Exemplu: Tester ESD RS PRO – Nr. stoc RS: 776-8318

Testarea descărcărilor electrostatice (ESD) face parte din domeniul compatibilității electromagnetice (EMC), fiind unul dintre cele mai cunoscute teste EMC și utilizată în numeroase industrii. ESD apare atunci când două obiecte încărcate electric transferă brusc electricitate între ele, prin contact direct, scurtcircuit sau defect dielectric. Deși această descărcare sau scânteie vizuală nu este periculoasă pentru oameni, ea poate cauza disfuncționalități ale dispozitivelor și echipamentelor, necesitând reparații sau înlocuiri.

Evenimentele ESD pot fi extrem de dăunătoare în prezența componentelor electronice, provocând defecțiuni imediate sau deteriorări lente, care în timp pot duce la defectarea completă a componentelor. Această deteriorare latentă poate genera costuri suplimentare și timpi de nefuncționare ai sistemelor.

Prin simularea diferitelor impacturi electrostatice ce pot apărea în timpul transportului sau utilizării, testarea ESD verifică dacă produsul respectă cerințele specifice zonei de protecție ESD și procedurile aferente.

Cu toții deținem, într-o formă sau alta, dispozitive electronice, deoarece acestea joacă un rol esențial în societatea modernă – de la procesarea informațiilor, telecomunicații și prelucrarea semnalelor, până la dezvoltarea și distribuția chiar a dispozitivului pe care îl folosiți pentru a citi acest ghid. Oferta completă Aurocon COMPEC pentru testarea dispozitivelor electronice este disponibilă pe https://ro.rsdelivers.com.

Sursă articol

Autor: Bogdan Grămescu
Aurocon Compec – https://www.compec.ro