Elektronické zkušební zařízení - Electronic test equipment

Tektronix 7854 osciloskop s křivkou stopovkou a časové oblasti reflektometr plug-inů. Dolní modul má digitální voltmetr , digitální čítač , starý frekvenční standardní přijímač WWVB s fázovým komparátorem a funkční generátor .

Elektronické testovací zařízení se používá k vytváření signálů a k zachycení odpovědí z testovaných elektronických zařízení (DUT). Tímto způsobem lze prokázat správnou funkci DUT nebo vysledovat poruchy zařízení. Při jakékoli vážné práci na elektronických systémech je nezbytné použití elektronických testovacích zařízení.

Praktické inženýrství a montáž elektroniky vyžaduje použití mnoha různých druhů elektronických testovacích zařízení, od velmi jednoduchých a levných (jako je testovací světlo skládající se pouze z žárovky a testovacího kabelu) až po extrémně složitá a sofistikovaná zařízení, jako jsou automatické testovací zařízení. (ATE). ATE často zahrnuje mnoho z těchto nástrojů ve skutečné a simulované formě.

Obecně je při vývoji obvodů a systémů nezbytnější pokročilejší testovací zařízení, než je nutné při testování výroby nebo při řešení problémů se stávajícími výrobními jednotkami v terénu.

Druhy zkušebního zařízení

Základní vybavení

Keysight komerční digitální voltmetr kontrolující prototyp

Následující položky se používají pro základní měření napětí, proudů a komponent v testovaném obvodu.

Pro stimulaci testovaného obvodu se používají následující:

Přenosný multimetr Voltcraft M-3850

Následující text analyzuje odezvu testovaného obvodu:

A spojit to všechno dohromady:

Pokročilé nebo méně běžně používané vybavení

Měřiče

Sondy

Multimetr se zabudovaným upínacím zařízením. Stisknutím velkého tlačítka dole se otevře spodní čelist svorky, což umožňuje umístění svorky kolem vodiče (drátu). V závislosti na senzoru mohou některé měřit střídavý i stejnosměrný proud.

Analyzátory

Zařízení generující signál

Generátor signálu Leader Instruments LSG-15.

Různá zařízení

Platformy

Keithley Instruments Series 4200-CVU
Keithley Instruments Series 4200 CVU

Několik modulárních elektronických přístrojových platforem se v současné době běžně používá pro konfiguraci automatizovaných elektronických testovacích a měřicích systémů. Tyto systémy jsou široce používány pro vstupní kontrolu, zajišťování kvality a testování výroby elektronických zařízení a podsestav. Průmyslová standardní komunikační rozhraní propojují zdroje signálu s měřicími přístroji v systémech „ rack-and-stack “ nebo šasi / mainframe, často pod kontrolou vlastní softwarové aplikace běžící na externím PC.

GPIB / IEEE-488

General Purpose Interface Bus ( GPIB ) je standardní paralelní rozhraní IEEE-488 (standard vytvořený Institutem elektrotechniky a elektroniky ) používané pro připojení senzorů a programovatelných nástrojů k počítači. GPIB je digitální 8bitové paralelní komunikační rozhraní schopné dosáhnout datových přenosů více než 8 MB / s. Umožňuje řetězení až 14 nástrojů k řadiči systému pomocí 24kolíkového konektoru. Jedná se o jedno z nejběžnějších I / O rozhraní přítomných v přístrojích a je navrženo speciálně pro aplikace řízení přístrojů. Specifikace IEEE-488 standardizovaly tuto sběrnici a definovaly její elektrické, mechanické a funkční specifikace a zároveň definovaly její základní pravidla softwarové komunikace. GPIB funguje nejlépe pro aplikace v průmyslovém prostředí, které vyžadují robustní připojení pro ovládání přístroje.

Původní standard GPIB byl vyvinut koncem šedesátých let společností Hewlett-Packard pro připojení a ovládání programovatelných nástrojů, které společnost vyráběla. Zavedení digitálních kontrolérů a programovatelného testovacího zařízení vyvolalo potřebu standardního vysokorychlostního rozhraní pro komunikaci mezi přístroji a kontroléry od různých prodejců. V roce 1975 vydalo IEEE ANSI / IEEE Standard 488–1975, IEEE Standard Digital Interface for Programmable Instrumentation, které obsahovalo elektrické, mechanické a funkční specifikace propojovacího systému. Tento standard byl následně revidován v roce 1978 (IEEE-488.1) a 1990 (IEEE-488.2). Specifikace IEEE 488.2 zahrnuje Standard Commands for Programmable Instrumentation (SCPI), které definují specifické příkazy, které musí každá třída přístrojů dodržovat. SCPI zajišťuje kompatibilitu a konfigurovatelnost mezi těmito nástroji.

Sběrnice IEEE-488 je již dlouho oblíbená, protože se snadno používá a využívá velký výběr programovatelných nástrojů a podnětů. Velké systémy však mají následující omezení:

  • Kapacita fanout ovladače omezuje systém na 14 zařízení plus ovladač.
  • Délka kabelu omezuje vzdálenost řídicího zařízení na dva metry na zařízení nebo celkem 20 metrů, podle toho, která hodnota je menší. To přináší problémy s přenosem v systémech rozmístěných v místnosti nebo v systémech, které vyžadují vzdálená měření.
  • Primární adresy omezují systém na 30 zařízení s primárními adresami. Moderní nástroje zřídka používají sekundární adresy, takže to omezuje velikost systému na 30 zařízení.

Rozšíření LAN pro instrumentaci

Standard LXI (LXI) definuje komunikační protokoly pro systémy instrumentace a sběr dat pomocí Ethernetu. Tyto systémy jsou založeny na malých modulárních nástrojích využívajících nízkonákladovou otevřenou síť LAN (Ethernet). Přístroje kompatibilní s LXI nabízejí výhody modulárních přístrojů a jejich integrační výhody bez omezení nákladů a tvarových faktorů architektur card-cage. Díky použití ethernetové komunikace umožňuje standard LXI flexibilní balení, vysokorychlostní I / O a standardizované využití připojení LAN v široké škále komerčních, průmyslových, leteckých a vojenských aplikací. Každý nástroj kompatibilní s LXI obsahuje ovladač vyměnitelného virtuálního nástroje (IVI), který zjednodušuje komunikaci s jinými nástroji než LXI, takže zařízení kompatibilní s LXI mohou komunikovat se zařízeními, která sama nejsou kompatibilní s LXI (tj. Nástroje, které používají GPIB, VXI, PXI, atd.). To zjednodušuje vytváření a provoz hybridních konfigurací přístrojů.

Přístroje LXI někdy používají skriptování pomocí integrovaných procesorů testovacích skriptů pro konfiguraci testovacích a měřicích aplikací. Skriptové nástroje poskytují architektonickou flexibilitu, lepší výkon a nižší náklady pro mnoho aplikací. Skriptování zvyšuje výhody nástrojů LXI a LXI nabízí funkce, které umožňují a vylepšují skriptování. Ačkoli současné standardy LXI pro přístrojové vybavení nevyžadují programovatelnost nástrojů nebo implementaci skriptování, několik funkcí ve specifikaci LXI předpokládá programovatelné nástroje a poskytuje užitečné funkce, které zvyšují možnosti skriptování na nástrojích kompatibilních s LXI.

Rozšíření VME pro přístrojové vybavení

VME eXtensions for Instrumentation (VXI) jsou elektrický a mechanický standard používaný hlavně u automatických testovacích zařízení (ATE). VXI umožňuje, aby zařízení od různých dodavatelů spolupracovalo ve společném kontrolním a balicím prostředí. VPX (aka VITA 46) je standard ANSI založený na VMEbus s podporou přepínaných textilií pomocí vysokorychlostního konektoru. VXI kombinuje specifikace VMEbus s funkcemi ze sběrnice pro všeobecné použití (GPIB), aby vyhovovaly potřebám přístrojových aplikací. K dispozici mohou být také další technologie pro řadiče a procesory VME, VPX a VXI.

Výběr rozhraní a adaptérů sběrnice VME, VPX a VXI vyžaduje analýzu dostupných technologií. Původní sběrnice VME (VMEbus) používá odolné karty Eurocards, které pro delší životnost poskytují 96kolíkovou zástrčku místo hranového konektoru. VME64 je rozšířená verze VMEbus, která poskytuje 64bitové datové přenosy a adresování. Mezi funkce VME64 patří asynchronní datové přenosy, rozsah adresování mezi 16 a 40 bity, šířky datových cest mezi 8 a 64 bity a šířka pásma 80 Mb / s. VME64 extended (VME64x) je vylepšená verze původního VMEbus, která obsahuje 160kolíkovou rodinu konektorů, 3,3 V napájecí kolíky, šířku pásma až 160 Mb / s, uzamykací rukojeti injektoru / ejektoru a možnost výměny za provozu. VME160 přenáší data rychlostí 160 Mb / s. VME320 přenáší data rychlostí 320 Mbps. VXI kombinuje specifikace VMEbus s funkcemi ze sběrnice pro všeobecné použití (GPIB), aby vyhovovaly potřebám přístrojových aplikací. K dispozici jsou také rozhraní a adaptéry pro sběrnice VME, VPX a VXI pro aplikace VPX.

Rozšíření PCI pro přístrojové vybavení

PCI eXtensions for Instrumentation ( PXI ) je periferní sběrnice specializovaná na sběr dat a řídicí systémy v reálném čase. Společnost PXI, která byla zavedena v roce 1997, využívá tvarové faktory CompactPCI 3U a 6U a přidává spouštěcí linky, místní sběrnici a další funkce vhodné pro měřicí aplikace. Specifikace hardwaru a softwaru PXI vyvíjí a udržuje PXI Systems Alliance. Více než 50 výrobců po celém světě vyrábí hardware PXI.

Universal Serial Bus

Universal Serial Bus ( USB ) připojuje periferní zařízení, jako jsou klávesnice a myši, k PC. USB je sběrnice Plug and Play, která dokáže zpracovat až 127 zařízení na jednom portu a má teoretickou maximální propustnost 480 Mbit / s (vysokorychlostní USB definované ve specifikaci USB 2.0). Vzhledem k tomu, že porty USB jsou standardní funkcí počítačů PC, představují přirozený vývoj konvenční technologie sériových portů. Není však široce používán v průmyslových testovacích a měřicích systémech z několika důvodů (např. Kabely USB jsou zřídka průmyslové kvality, jsou citlivé na hluk, nejsou kladně připojeny, a proto jsou poměrně snadno oddělitelné a maximální vzdálenost mezi řídicí jednotkou a zařízení omezeno na několik metrů). Stejně jako některá další připojení se USB primárně používá pro aplikace v laboratorních podmínkách, které nevyžadují robustní připojení sběrnice.

RS-232

RS-232 je specifikace pro sériovou komunikaci, která je oblíbená v analytických a vědeckých přístrojích, stejně jako pro ovládání periferních zařízení, jako jsou tiskárny. Na rozdíl od GPIB je s rozhraním RS-232 možné připojit a ovládat pouze jedno zařízení najednou. RS-232 je také relativně pomalé rozhraní s typickými datovými rychlostmi menšími než 20 kbytů / s. RS-232 je nejvhodnější pro laboratorní aplikace kompatibilní s pomalejším a méně robustním připojením.

Otestujte procesory skriptů a sběrnici rozšíření kanálu

Jedna z naposledy vyvinutých platforem testovacích systémů využívá přístrojové vybavení vybavené integrovanými procesory testovacích skriptů v kombinaci s vysokorychlostní sběrnicí. V tomto přístupu jeden „hlavní“ přístroj spustí testovací skript (malý program), který řídí činnost různých „podřízených“ přístrojů v testovacím systému, ke kterému je připojen pomocí vysokorychlostní synchronizace spouštění založené na LAN a meziobvodová komunikační sběrnice. Skriptování je psaní programů ve skriptovacím jazyce, které koordinuje sled akcí.

Tento přístup je optimalizován pro malé přenosy zpráv, které jsou charakteristické pro testovací a měřicí aplikace. S velmi malou síťovou režií a datovou rychlostí 100 Mbit / s je výrazně rychlejší než GPIB a 100BaseT Ethernet v reálných aplikacích.

Výhodou této platformy je, že se všechny připojené přístroje chovají jako jeden těsně integrovaný vícekanálový systém, takže uživatelé mohou svůj testovací systém škálovat tak, aby nákladově efektivně vyhovoval požadovanému počtu kanálů. Systém nakonfigurovaný na tomto typu platformy může stát samostatně jako kompletní řešení měření a automatizace, přičemž hlavní jednotka řídí získávání, měření, rozhodnutí o povolení / neúspěchu, řízení toku testovací sekvence, binování a obsluhu nebo zkoušku komponenty. Podpora vyhrazených spouštěcích linek znamená, že synchronních operací mezi více nástroji vybavenými integrovanými procesory Test Script, které jsou propojeny touto vysokorychlostní sběrnicí, lze dosáhnout bez nutnosti dalších připojení spouště.

Přepnutí zkušebního zařízení

Přidání vysokorychlostního přepínacího systému do konfigurace testovacího systému umožňuje rychlejší a nákladově efektivnější testování více zařízení a je navrženo tak, aby snižovalo jak chyby testu, tak náklady. Navrhování konfigurace spínacího systému testovacího systému vyžaduje pochopení signálů, které mají být přepnuty, a testů, které mají být provedeny, jakož i dostupných tvarových faktorů spínacího hardwaru.

Viz také

Reference

externí odkazy