Los equipos de prueba electrónicos se utilizan para crear señales y capturar respuestas de dispositivos electrónicos bajo prueba (DUT). De esta manera se puede comprobar el correcto funcionamiento del DUT o localizar fallos en el dispositivo. El uso de equipos de prueba electrónicos es esencial para cualquier trabajo serio en sistemas electrónicos.
La ingeniería y el ensamblaje prácticos de la electrónica requieren el uso de muchos tipos diferentes de equipos de prueba electrónicos, desde los más simples y económicos (como una lámpara de prueba que consta solo de una bombilla y un cable de prueba) hasta los extremadamente complejos y sofisticados, como los equipos de prueba automáticos. (COMIÓ). ATE suele incluir muchos de estos instrumentos en formas reales y simuladas.
Generalmente, se necesitan equipos de prueba más avanzados cuando se desarrollan circuitos y sistemas que cuando se realizan pruebas de producción o cuando se solucionan problemas de unidades de producción existentes en el campo. [ cita necesaria ]
Los siguientes elementos se utilizan para la medición básica de voltajes, corrientes y componentes en el circuito bajo prueba.
Los siguientes se utilizan para estimular el circuito bajo prueba:
A continuación se analiza la respuesta del circuito bajo prueba:
Y conectándolo todo junto:
Metros
Actualmente se utilizan comúnmente varias plataformas modulares de instrumentación electrónica para configurar sistemas electrónicos automatizados de prueba y medición. Estos sistemas se emplean ampliamente para la inspección entrante, el control de calidad y las pruebas de producción de dispositivos y subconjuntos electrónicos. Las interfaces de comunicación estándar de la industria vinculan fuentes de señales con instrumentos de medición en sistemas “ rack-and-stack ” o basados en chasis/mainframe, a menudo bajo el control de una aplicación de software personalizada que se ejecuta en una PC externa.
El bus de interfaz de propósito general ( GPIB ) es una interfaz paralela estándar IEEE-488 (un estándar creado por el Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos ) que se utiliza para conectar sensores e instrumentos programables a una computadora. GPIB es una interfaz de comunicaciones digitales paralelas de 8 bits capaz de lograr transferencias de datos de más de 8 Mbytes/s. Permite conectar en cadena hasta 14 instrumentos a un controlador de sistema mediante un conector de 24 pines. Es una de las interfaces de E/S más comunes presentes en los instrumentos y está diseñada específicamente para aplicaciones de control de instrumentos. Las especificaciones IEEE-488 estandarizaron este bus y definieron sus especificaciones eléctricas, mecánicas y funcionales, al tiempo que definieron sus reglas básicas de comunicación de software. GPIB funciona mejor para aplicaciones en entornos industriales que requieren una conexión robusta para el control de instrumentos.
El estándar GPIB original fue desarrollado a finales de la década de 1960 por Hewlett-Packard para conectar y controlar los instrumentos programables que fabricaba la empresa. La introducción de controladores digitales y equipos de prueba programables creó la necesidad de una interfaz estándar de alta velocidad para la comunicación entre instrumentos y controladores de varios proveedores. En 1975, el IEEE publicó el estándar ANSI/IEEE 488–1975, Interfaz digital estándar IEEE para instrumentación programable, que contenía las especificaciones eléctricas, mecánicas y funcionales de un sistema de interfaz. Este estándar fue revisado posteriormente en 1978 (IEEE-488.1) y 1990 (IEEE-488.2). La especificación IEEE 488.2 incluye los comandos estándar para instrumentación programable (SCPI), que definen comandos específicos que cada clase de instrumento debe obedecer. SCPI garantiza compatibilidad y configurabilidad entre estos instrumentos.
El bus IEEE-488 ha sido popular durante mucho tiempo porque es fácil de usar y aprovecha una gran selección de instrumentos y estímulos programables. Los sistemas grandes, sin embargo, tienen las siguientes limitaciones:
El Estándar LXI (LXI) define los protocolos de comunicación para sistemas de instrumentación y adquisición de datos mediante Ethernet. Estos sistemas se basan en instrumentos pequeños y modulares que utilizan LAN (Ethernet) de estándar abierto y de bajo costo. Los instrumentos compatibles con LXI ofrecen las ventajas de tamaño e integración de los instrumentos modulares sin las limitaciones de costo y factor de forma de las arquitecturas de soporte para tarjetas. Mediante el uso de comunicaciones Ethernet, el estándar LXI permite paquetes flexibles, E/S de alta velocidad y uso estandarizado de conectividad LAN en una amplia gama de aplicaciones comerciales, industriales, aeroespaciales y militares. Cada instrumento compatible con LXI incluye un controlador de instrumento virtual intercambiable (IVI) para simplificar la comunicación con instrumentos que no son LXI, de modo que los dispositivos compatibles con LXI puedan comunicarse con dispositivos que no son compatibles con LXI (es decir, instrumentos que emplean GPIB, VXI, PXI, etc.). Esto simplifica la construcción y operación de configuraciones híbridas de instrumentos.
Los instrumentos LXI a veces emplean secuencias de comandos utilizando procesadores de secuencias de comandos de prueba integrados para configurar aplicaciones de prueba y medición. Los instrumentos basados en scripts brindan flexibilidad arquitectónica, rendimiento mejorado y menor costo para muchas aplicaciones. Las secuencias de comandos mejoran los beneficios de los instrumentos LXI y LXI ofrece funciones que permiten y mejoran las secuencias de comandos. Aunque los estándares LXI actuales para instrumentación no requieren que los instrumentos sean programables o implementen secuencias de comandos, varias características en la especificación LXI anticipan instrumentos programables y brindan una funcionalidad útil que mejora las capacidades de secuencias de comandos en instrumentos compatibles con LXI. [3]
Las extensiones VME para instrumentación (VXI) son un estándar eléctrico y mecánico que se utiliza principalmente con equipos de prueba automáticos (ATE). VXI permite que equipos de diferentes proveedores trabajen juntos en un entorno común de control y embalaje. VPX (también conocido como VITA 46) es un estándar ANSI basado en VMEbus con soporte para tejido conmutado mediante un conector de alta velocidad. VXI combina las especificaciones de VMEbus con características del bus de interfaz de propósito general (GPIB) para satisfacer las necesidades de las aplicaciones de instrumentación. También pueden estar disponibles otras tecnologías para controladores y procesadores VME, VPX y VXI.
La selección de interfaces y adaptadores de bus VME, VPX y VXI requiere un análisis de las tecnologías disponibles. El bus VME original (VMEbus) utiliza Eurocards, placas de circuito resistentes que proporcionan un enchufe de 96 pines en lugar de un conector de borde para mayor durabilidad. VME64 es una versión ampliada de VMEbus que proporciona direccionamiento y transferencias de datos de 64 bits. Las características de VME64 incluyen transferencias de datos asíncronas, un rango de direccionamiento de entre 16 y 40 bits, anchos de ruta de datos de entre 8 y 64 bits y un ancho de banda de 80 Mbit/s. VME64 extendido (VME64x) es una versión mejorada del VMEbus original que cuenta con una familia de conectores de 160 pines, pines de fuente de alimentación de 3,3 V, anchos de banda de hasta 160 Mbit/s, manijas de bloqueo de inyector/eyector y capacidad de intercambio en caliente. VME160 transfiere datos a 160 Mbit/s. VME320 transfiere datos a una velocidad de 320 Mbit/s. VXI combina las especificaciones de VMEbus con características del bus de interfaz de propósito general (GPIB) para satisfacer las necesidades de las aplicaciones de instrumentación. También se encuentran disponibles interfaces de bus VME, VPX y VXI y adaptadores para aplicaciones VPX. [4]
PCI eXtensions for Instrumentation, ( PXI ), es un bus periférico especializado para adquisición de datos y sistemas de control en tiempo real. Introducido en 1997, PXI utiliza los factores de forma CompactPCI 3U y 6U y agrega líneas de activación, un bus local y otras funciones adecuadas para aplicaciones de medición. Las especificaciones de hardware y software de PXI son desarrolladas y mantenidas por PXI Systems Alliance. [5] Más de 50 fabricantes en todo el mundo producen hardware PXI. [6]
El bus serie universal ( USB ) conecta dispositivos periféricos, como teclados y ratones, a las PC. El USB es un bus Plug and Play que puede manejar hasta 127 dispositivos en un puerto y tiene un rendimiento máximo teórico de 480 Mbit/s (USB de alta velocidad definido por la especificación USB 2.0). Dado que los puertos USB son características estándar de las PC, son una evolución natural de la tecnología de puerto serie convencional. Sin embargo, no se usa ampliamente en la construcción de sistemas de prueba y medición industriales por varias razones (por ejemplo, los cables USB rara vez son de grado industrial, son sensibles al ruido, no están conectados positivamente y, por lo tanto, son bastante fáciles de desconectar, y la distancia máxima entre el controlador y dispositivo está limitado a unos pocos metros). Al igual que otras conexiones, USB se utiliza principalmente para aplicaciones en un entorno de laboratorio que no requieren una conexión de bus robusta.
RS-232 es una especificación para comunicación en serie que es popular en instrumentos analíticos y científicos, así como para controlar periféricos como impresoras. A diferencia de GPIB, con la interfaz RS-232 es posible conectar y controlar sólo un dispositivo a la vez. RS-232 también es una interfaz relativamente lenta con velocidades de datos típicas de menos de 20 kB/s. RS-232 es más adecuado para aplicaciones de laboratorio compatibles con una conexión más lenta y menos resistente.
Una de las plataformas de sistemas de prueba desarrolladas más recientemente emplea instrumentación equipada con procesadores de script de prueba integrados combinados con un bus de alta velocidad. En este enfoque, un instrumento "maestro" ejecuta un script de prueba (un pequeño programa) que controla el funcionamiento de los diversos instrumentos "esclavos" en el sistema de prueba, al que está vinculado a través de una sincronización de disparador basada en LAN de alta velocidad y Bus de comunicación entre unidades. Scripting consiste en escribir programas en un lenguaje de scripting para coordinar una secuencia de acciones.
Este enfoque está optimizado para transferencias de mensajes pequeños que son características de aplicaciones de prueba y medición. Con muy poca sobrecarga de red y una velocidad de datos de 100 Mbit/s, es significativamente más rápido que GPIB y 100BaseT Ethernet en aplicaciones reales.
La ventaja de esta plataforma es que todos los instrumentos conectados se comportan como un sistema multicanal estrechamente integrado, por lo que los usuarios pueden escalar su sistema de prueba para que se ajuste al número de canales requeridos de manera rentable. Un sistema configurado en este tipo de plataforma puede funcionar por sí solo como una solución completa de medición y automatización, con la unidad maestra controlando el abastecimiento, la medición, las decisiones de aprobación/fallo, el control del flujo de la secuencia de prueba, la agrupación y el controlador o probador de componentes. La compatibilidad con líneas de activación dedicadas significa que se pueden lograr operaciones síncronas entre múltiples instrumentos equipados con procesadores Test Script integrados que están conectados por este bus de alta velocidad sin la necesidad de conexiones de activación adicionales. [7]
La adición de un sistema de conmutación de alta velocidad a la configuración de un sistema de prueba permite realizar pruebas más rápidas y rentables de múltiples dispositivos y está diseñado para reducir tanto los errores como los costos de las pruebas. El diseño de la configuración de conmutación de un sistema de prueba requiere una comprensión de las señales que se conmutarán y las pruebas que se realizarán, así como los factores de forma del hardware de conmutación disponibles.