Практично всі інженери, причетні до розробки в невеликих компаніях, займаються, крім самої розробки, приймальними випробуваннями і налагодженням вже серійних виробів. Найчастіше вироби зазнають кліматичних випробувань, випробувань на віброустійність, загалом список випробувань залежить від цільового призначення виробу і місця його експлуатації, загалом виріб заганяють у критичні режими роботи. Якщо випробування проводяться силами організації, то місце їх проведення обростає купою проводів і контрольно-вимірювальними приладами звичайно розробник знає, що з усім цим робити, але якщо вам пощастило, і ваша організація має людину, покликану займатися приймальними випробуваннями то звичайно її потрібно вводити в курс справи і пояснювати, як працювати з цим виробом. Частенько, підприємства, навіть не великі, випускають не один продукт, а кілька (ну або різні модифікації одного дітища) і звичайно до налагодження кожного з варіантів потрібно, так чи інакше, готувати робоче місце, що не полегшує і точно не прискорює роботу. Але є з цього вихід, який полегшить якщо не життя, то хоча б робочий процес налагоджувачу, і інженеру, і інженеру-наладчику, а ім'я цьому виходу - стенд для випробувань.
Ось і на нашому виробництві народився новий виріб, а це завжди велика радість і особливе задоволення ну і звичайно він відразу почав продаватися. Налагодження перших партій робилося повністю вручну (вимірювання напруги, струмів, зміна напруги харчування і опору навантаження) то ще задоволення. Загалом було вирішено робити повноцінний стенд який повинен відповідати наступним вимогам.
- Одночасна перевірка до трьох пристроїв (більше не влазить у кліматичну камеру).
- Налаштування рівнів живлення без лабораторного блоку.
- Завмер споживання струму на кожному виробі без мультиметра.
- Наявність навантаження.
- Формування протоколів випробувань.
Ну що, завдання зрозуміле давайте приступимо.
Спершу була накидана структурна схема. У підсумку вийшло три основні ланки
- Комп'ютер на який буде передаватися вся інформація зі стенду і де буде формуватися протокол випробувань.
- Власне сам стенд (що він із себе представляє розглянемо нижче).
- Випробовувані вироби.
Розгляньмо стенд. Його структурна схема наведена нижче, як ви можете бачити вона складається з чотирьох частин. Всі частини, за винятком джерела живлення, реалізовані на одній друкованій платі, яка буде встановлюватися в корпус для DIN-рейки.
Джерело живлення - 24 вольти 5 ампер, з них ми постараємося отримати необхідні нам рівні напруги.
- Додаток перетворення напруги.
- Модуль контролера - тут розташовуються мізки нашого стенду.
- Модуль підключення виробів - насправді їх три, це у нас вказано в ТЗ.
Тепер докладніше про кожен модуль
Джерело живлення
Діапазон робочих напружень наших виробів може задаватися від 8 до 24 вольт, а споживання за струмом від 2 до 600 мА, в залежності від модифікації. До стенду ми повинні підключати до трьох виробів, отже максимальний струм потрібно брати мінімум в три рази більший і того 1,8 А. Не такий і великий струм, але в деяких модифікаціях нашої продукції є релейний вихід (сухий контакт), так ось він повинен витримати 1 А, множимо на 3 і додаємо. І того 4,8 А, вже не так мало. За цими характеристиками вибираємо відповідне нам джерело живлення наприклад NDR-120-24 від компанії Mean Well.
Додаток перетворення напруги
Переходимо до друкованої плати і так перший додаток.
З вхідних 24 вольт, нам потрібно сформувати і харчування самого стенду, і діапазон харчувань для виробів, і навантажити вихідне реле на 1 ампер (якщо таке є).
З харчуванням стенду все просто і досить банально, з 24 вольт ми отримуємо проміжні 5 ну а потім з них звичні всім 3.3. За це відповідає зв'язка мікросхем DD2 і DD4.
А ось з харчуванням самих виробів рішення більш цікаве. На просторах інтернету була знайдена цікава мікросхема XL4015 компанії XLSEMI і знаєте, за документацією, це дуже не поганий апарат (подивимося як він себе покаже). Так от щоб на його виході отримувати необхідний нам діапазон напружень, в ланцюг зворотного зв'язку замість звичайного ділителя, встановлюється джерело струму на операційному підсилювачі. Сигнал на ОУ через резисторний ділок надходить з ЦАПу мікроконтролера.
Формула вихідного напруження (Vcc) без урахування R12 наведена нижче.
Як розумієте, R12 задає мінімальний струм і якщо з контролера не буде подаватися сигнал то напруга Vcc буде дорівнює 8 вольт.
Додаток контролера
Ну тут теж все досить тривіально, контролер (silabs), FTDI для USB, ну і так як ми промисловці, то додамо про всяк випадок 485-ий інтерфейс. Ну і ще закинемо на вільні порти контролера контрольні сигнали з виробу, (це у нас висновки MCU_GPIO1...GPIO6). Та загалом-то і все.
Додаток з "єднання виробів
У цьому модулі ми вирішуємо кілька завдань:
- Вимірюємо струм споживання наших виробів.
- Забезпечуємо навантаження на вихідне реле
- Перевіряємо контролером відпрацювання сухого контакту і реле помилки.
Як було написано на самому початку статті, у виробів можуть бути різні модифікації, ось і в нашому випадку без цього не обійшлося, в результаті ми маємо три роз'єми для підключення різних модифікацій.
Підсумок
У підсумку була розроблена плата для стенду. Звичайно потрібно ще написати програму на контролер і комп'ютер, щоб все це запрацювало як належить і формувало протокол про проведені випробування і все це займе певний час, але в кінцевому підсумку дані зусилля окупляться з лишком.
