Nová generace ATE (automatického testovacího systému) pro osazené DPS − 2

Úvod

V minulém čísle tohoto časopisu jsme stručně uvedli novou generaci ATE – automatického testovacího systému pro osazené desky plošných spojů při elektronické výrobě. Má jednoduchý základ, avšak je flexibilní a rozšiřitelný pro řadu typů osazených desek.

Systém byl vyvinut ve společnosti Ryston Electronics pro vlastní výrobu, ale po uplatnění v sériové výrobě u kooperující firmy byl dopracován ze stadia prototypu do produktu, v současnosti je v provozu kolem 25 kusů.

nové uspořádání

Původní koncepce testeru preferovala nízké pořizovací náklady, ale vyžadovala různé individuální dodělávky a kombinaci manuálních a testovacích funkcí. Proto jsme přepracovali elektronickou část na „stavebnici“ modulů s analogovými/ výkonovými a digitálními testovacími funkcemi a s ovládacími prvky pro solenoidy ovládajícími mechanické a tlakové prvky. Celý systém sice může pracovat samostatně, ale lze ho přes USB připojit k běžnému PC. To umožňuje samočinnou elektronickou evidenci kusů, které prošly daným krokem procesu, do databázového souboru.

Jako nejdůležitější rys se však ukázalo volitelné připojení testeru po síti do firemního systému řízení jakosti (informačního systému). Ten musí být zpravidla v souladu s normou ISO 9001 a dalšími normami např. pro automotivní či lékařskou techniku, jak to vyžadují naši zákazníci. Podstatné u každého procesu jsou však základní požadavky na tvoření záznamů o průchodu výrobku určitými kroky (operacemi a testy) např. v databázi na sdíleném médiu.

Testovací elektronika

Základní funkcí ATE je podrobení výrobku opakovatelné sekvenci testů pro ověření funkce či pro vyhledávání chyb osazení či pájení. Jednotlivé kusy jsou přitom evidovány pomocí unikátních výrobních čísel či kódů. Proto je ATE nové generace vybaven buď kamerou, nebo čtečkou bar/QR/OCR kódů přes vrchní plexisklo, anebo je schopen vyčíst ID čip na testované desce.

Základní deska testeru je připojená přes USB Hub k počítači a obsahuje osvědčený mix digitálního testovacího rozhraní JTAG, analogových vstupů a výstupů a výkonových obvodů, které mohou pracovat jako zkušební zdroje nebo zátěže. V případě potřeby je možné přes USB Hub připojit další desku a tím zvětšit počet připojitelných bodů. Rozhraní signálů jsou vyvedena na konektory pro ploché kabely, které jsou dostatečně ohebné a elektricky přijatelné. Ploché kabely slouží jen jako propojení mezi základní deskou a výměnným nosičem hrotů konkrétní desky (DUT), kde jsou použity opět konektory pro plochý kabel, ale mající ovíjecí špičky.

Ovíjené spoje jsou velmi spolehlivé a umožňují propojení z konektorů na testovací hroty, které mají také ovíjecí špičky. V důsledku to znamená, že při změně testované desky se odpojí ploché kabely a vyjme se nosič hrotového pole s propojovacími konektory a do fixtury se vloží kompletní sada pro jinou desku a zapojí se ploché kabely do jejích konektorů. Sadu nosiče hrotového pole je snadné vyjmout povolením čtyř šroubů bez ohrožení ovíjených spojů. Oprava opotřebovaných nebo poškozených hrotů se provádí vyjmutím hrotu z jeho pouzdra, takže není nutné demontovat ovíjené spoje, i když je to možné.

Ukázalo se jako výhodné připojený počítač, např. v kompaktním provedení Dell Optiplex, umístit přímo do jednotky ATE, a to kvůli externím zařízením a využití monitoru.

Testy desky osazené součástkami mohou být nejen elektrické (zdroje, baterie, vstupy/výstupy, oscilátory), ale též mechanické (tlačítka, tlaková čidla), optické (LED, čidla) anebo radiotechnické (GPS, GSM, RFID, Wifi atd.). K tomu slouží rádiový subsystém umístěný nad fixturou a ovládaný rozhraním RS-485 z PC anebo variantní pneumatický subsystém řízený ze základní desky testeru.

Externí jednotky

Shora fixtury se testují např. LED, tlačítka, ale je možné i testovat rozhraní SIM/SAM karet, baterie a další obvody jehlovými kontakty různých tvarů či simulátory SIM karet anebo elektromechanickými nebo pneumatickými aktuátory. Pružné kontakty se vyrábějí ve stovkách typů podle napětí, proudu nebo i frekvence signálu, který se testuje. Vyvedení kabelů nebo pneumatických vedení je možné průchodkami v kapotáži ATE systému.

Pokud nestačí mix testovacích rozhraní nabízený základní deskou ATE systému, je možno doplnit je například o vnější měřicí ústřednu ze sortimentu společnosti HP/Agilent/Keysight HP34900. To je pouzdro na volitelné moduly analogových testovacích obvodů, selektorů signálů, radiofrekvenční spínače atd. Je to velmi kvalitní programovatelný systém, ale ne zrovna levný. Programuje se po sběrnici HP-IB (IEEE-488) nebo po sériové lince (přes USB-RS232 konvertor v PC).

Díky vestavěnému mini-PC lze využít všechny výhody OS Windows, ovladače a síťový software, případně i grafické výstupy CAD softwaru pro lokalizaci vadné součástky či spoje.

Závěr

Ve firmě Ryston Electronics vyvinutý testovací systém je velmi flexibilní a podporuje spolupráci v podnikové síti anebo samostatnou činnost a umožňuje připojení externích jednotek jako testovací ústředna nebo pneumatická zařízení. Při vývoji byly rozvedeny poznatky z vývoje testovacích přípravků pro oživování a malé série. Je vhodný pro sériovou výrobu osazených desek. Používá v co největší míře standardní mechanické díly a modulární stavebnici testovací elektroniky s potenciálem dalšího rozvoje.