Sistem de testare universal – NT01
Provocarea:
Proiectarea şi dezvoltarea rapidă a echipamentelor de testare automată (ATE) pentru produse electronice. Echipamentele de testare trebuie să fie suficient de flexibile şi modulare încât să se adapteze atât la diferite unităţi supuse testelor (Unit Under Test) cât şi pentru diferite proceduri de testare.
Soluţia:
Un tester FCT (Tester funcţional de circuite) bazat pe o arhitectură de testare definită în software. Sistemul poate fi reconfigurat cu ușurință deoarece utilizează hardware modular şi este dezvoltat într-un mediu software grafic care permite realizarea rapidă de instrumente de măsură cu diverse scenarii de test. Tester-ul FCT efectuează testări de tip end-of-line pe PCB-uri (plăci de circuite imprimate) cu factori de formă şi specificaţii tehnice diferite.
Divizia noastră “Test and Tooling” (T&T) din cadrul Fitech este responsabilă de echipamentele de testare automată pentru testele In-Circuit împreună cu producţia şi automatizarea proceselor. Personalul calificat şi experimentat a dezvoltat un sistem de testare universal, NT01, care poate testa 5 tipuri diferite de PCB-uri (plăci de circuite imprimate). Pentru fiecare PCB am proiectat şi construit un adaptor special (fixture) ce interconectează unitatea de testat cu echipamentul de testare.
Specificaţii generale PCB pentru testul funcţional
Fiecare produs ce trebuie testat necesită o procedură specială de testare, aceasta fiind furnizată de către client. Pentru fiecare procedură efectuăm sute de măsurători utilizând tensiuni şi curenţi diferiţi.
Lista produselor care sunt testate cu aparatul de testare FCT – NT01 o regăsiţi în tabelul 1.
Considerente în favoarea alegerii platformei de dezvoltare
Pe lângă preţ şi performanţă, gradul de adaptabilitate şi caracterul modular au jucat un rol semnificativ pentru satisfacerea unei varietăți considerabile de cerinţe, venite din partea clienţilor. Am ales să ne dezvoltăm sistemul utilizând platforma NI PXI cu instrumente modulare, întrucât PXI este o platformă deschisă, ușor reconfigurabilă.
Din varietatea de module disponibile, am ales:
• Multimetrul digital NI PXI-4070 FlexDMM datorită vitezei, preciziei şi funcţionalităţii superioare.
• Modulul NI PXI-2532, Matrice de comutare de înaltă viteză, în 512 puncte. Aceasta oferă configurări de comutare cu densitate foarte mare şi are capacitatea de a se sincroniza cu alte instrumente, oferind în acelaşi timp o rată de transfer ridicată sistemului de testare pentru semnale de până la 100VDC/100Vpp sau 0,5A.
• Placa izolată, multifuncţională, de achiziţie de date – NI PXI-6230 Seria M, care combină avantajele în materie de siguranţă oferite de către izolație cu sincronizarea de înaltă performanţă, totul pentru a oferi măsurători precise.
• NI PXI-2569 ce conţine 100 de relee SPST independente, ideal pentru sarcinile de testare automatizată de putere medie, oferind totodată o densitate ridicată a circuitelor de comutare.
Sistem de testare universal NT01 (cu două adaptoare)
• Interfaţa industrială NI PXI-6528 cu intrări/ieşiri digitale, ce poate măsura tensiuni de până la ±60 VDC şi curenţii de comutare de până la 150 mA. Datorită izolației, oferă protecţie împotriva zgomotului şi a semnalelor tranzitorii parazite (spike-uri), elimină interferențele externe şi întrerupe buclele de masă.
• Modulul NI PXI-4130 Power SMU, este o sursă programabilă de tensiune (SMU) de mare putere, dar şi dispozitiv de măsură, ideală pentru aplicaţiile ce necesită alimentare programabilă împreună cu măsurători de înaltă precizie.
• Interfaţa GPIB NI PCI-GPIB de înaltă performanţă pentru magistrala PCI.
Pentru dezvoltarea software am utilizat mediul grafic de programare LabVIEW împreună cu sistemul de dezvoltare TestStand de la National Instruments. Datorită utilizării facile, portabilității, a flexibilității pentru extinderea soluției către proiecte mai complexe cât și a exemplelor disponibile, aceste medii de programare ne-au ajutat să reducem semnificativ timpul de dezvoltare.
Implementarea dispozitivului de testare “NT01 – Functional Circuit Tester”
Sistemul de testare NT01 înlocuieşte 5 aparate de testare prin utilizarea a 5 adaptoare (dispozitive de fixare) pentru diferite tipuri de PCB, integrate cu singur şasiu NI PXI cu 8 sloturi. Comunicarea cu fiecare PCB a fost implementată în LabVIEW şi este efectuată prin intermediul interfeţei RS [jk1]. Am dezvoltat aplicaţia astfel încât sesiunile dispozitivului se deschid o singură dată înainte de începerea testului. Acestea rămân deschise pe durata efectuării tuturor testelor şi se vor închide doar atunci când procesul de testare este finalizat.
Aplicaţia software care controlează simultan trei dispozitive (PXI-2532, PXI-2569 şi PXI-4070) a fost dezvoltată în LabVIEW, în timp ce în TestStand, am creat o secvenţă ce activează releele, efectuează măsurătorile şi apoi, închide releele.
Cablurile, conexiunile şi piesele din interiorul adaptorului
TestStand oferă un cadru de administrare a procesului de testare, ce asigură toate funcţiile comune pentru administrarea secvenţelor de test şi a integrării de module software realizate în numeroase limbaje de programare. Utilizând TestStand, am dezvoltat o aplicație de testare extrem de simplă şi intuitivă, care poate fi utilizată şi adaptată de către tehnicieni fără a fi necesară intervenţia unui inginer de specialitate.
Concluzii
Principalele avantaje al tester-ului FCT constau în performanţă ridicată, flexibilitate şi costuri reduse.
În timpul dezvoltării tester-ului FCT am realizat economii majore, deoarece prin utilizarea LabVIEW şi TestStand, perioada de dezvoltare a fost redusă la doar şase săptămâni. Acest lucru a contribuit la reducerea semnificativă a costurilor de implimentare software. Clienţii noştri au fost de asemenea extrem de mulţumiţi întrucât am reuşit să reducem timpul de testare pe PCB pentru fiecare proces cu 47,6 %, economisind 814 de secunde (13min 34s) – o cantitate semnificativă de timp şi de bani.
Cu NI PXI, NI LabVIEW şi NI TestStand, sistemul reprezintă o platformă deschisă şi flexibilă care permite efectuarea de upgrade-uri şi modificări într-o perioadă scurtă de timp, pentru a satisface cerinţe ulterioare sau pentru a implementa noi proceduri de testare ￭
Informaţii despre autor:
Sebastian Franek, Fitech Test&Tooling
Ul. Beniowskiego 1, Sucha Beskidzka 34-200, Poland
Tel: +480 (33) 874 98 79; Fax: +480 (33) 874 13 77
sebastian.franek@fideltronik.com.pl
Paşii următori
• Aflaţi mai multe despre produsele şi sistemele NI PXI
• Vizualizaţi sistemul complet utilizat de Fitech Test&Tooling