¿Cómo puede hacer que una fuente / sumidero de pin de salida sea económica de aproximadamente 5 amperios de 5vDC, 12vDC, 24vDC y 120vAC de forma selectiva?

En la industria de los semiconductores, los fabricantes de circuitos integrados utilizan equipos de prueba automatizados (ATE, por sus siglas en inglés) diseñados para lograr la máxima versatilidad, y estas máquinas ATE son caras y cuestan muchos cientos de miles de dólares estadounidenses cada una. ( Sin incluir los costos de nómina de los grandes equipos de personas que programan y mantienen estas máquinas de prueba ) .

Un probador universal tiene mucho sentido cuando se está probando en producción una amplia gama de productos en un gran volumen; recortar unos pocos segundos por producto IC ahorra una cantidad significativa de costos en este caso. Y aún así, todavía existen tableros de manejo personalizados y especializados para varios productos. Simplemente no existe un probador automático universal que sea tan universal que pueda interactuar con cualquier producto arbitrario sin ayuda.

Una placa universal supera la fabricación de cientos de placas adaptadoras

No, no es así, especialmente cuando se comienza con un volumen de prueba de producción bajo. Puedo hablar de ese punto, habiendo diseñado literalmente "cientos de placas adaptadoras" (accesorios de prueba) en mi carrera apoyando las pruebas de producción de kits de evaluación para Maxim Integrated. Cada uno de nuestros kits de evaluación tiene su propio accesorio de prueba único, básicamente una versión modificada de la PCB con contactos pin pogo para cada placa. Nuestro volumen de producción para estas placas es bastante bajo, lotes de solo 20-50 placas a la vez (ya que son garantía de marketing). Esta técnica es simple, robusta y confiable; y funciona bien con nuestros operadores de prueba en Filipinas.

Una de las partes que consume más tiempo al usar una configuración de prueba de banco de uso general para probar un lote de placas en producción es todo el tiempo que se dedica a conectar y desconectar los cables de prueba. Por lo tanto, diseñamos un dispositivo de prueba personalizado para cada placa del kit de evaluación que se probará; por ejemplo, usamos los archivos CAD para MAX1234EVKIT , eliminamos todas las piezas excepto los conectores, reemplazamos los pines pogo y agregamos algunos soportes y clips mecánicos básicos. Las fuentes de alimentación se conectan a través de conectores tipo banana (enchufes Pomona) a donde sea que se encuentre el conector de alimentación de esa placa en particular. Luego, un operador de prueba puede simplemente abrir una placa bajo prueba, ejecutar nuestro procedimiento de prueba y sacar la placa muy rápidamente. El operador solo necesita conectar los cables conductores de prueba cuando se configura al comienzo de una prueba.

Hace más de una década, también diseñé un probador de producción más universal destinado a ser utilizado por nuestros clientes para respaldar algunos de nuestros productos de compensación de sensores. ( Fue construido alrededor de un microcontrolador Motorola MC68HC16, utilizando el chip de interfaz NAT9914 IEEE-488 de National Instruments y firmware personalizado. Ese es un año de mi vida que no recuperaré.) El costo de desarrollar un sistema universal es mucho mayor que el costo de desarrollar unos pocos cientos de tableros de contactores especialmente diseñados. Y hay mucho más que puede salir mal con un sistema universal. No estoy seguro de cuántos de esos sistemas enviamos realmente, pero mi sensación es que no fue muy adoptado. Si tuviéramos que hacer algo así hoy, usaría el mainframe de adquisición de datos Agilent 34970a en lugar de una solución de bricolaje, para evitar perder mi tiempo en otro probador "universal" que no estaba lo suficientemente preparado para el futuro.

Para las fuentes de alimentación, puede comprar o alquilar unidades como HP/Agilent E3630A o similares; estos son compatibles con la calibración rastreable NIST que lo ayuda a protegerse contra los errores del sistema de prueba. O como ya conoce el voltaje de suministro fijo y la corriente de carga que necesita, puede comprar algunas unidades de fuente de alimentación de salida fija sin cabezal.

Obviamente, hay algunos problemas de seguridad con el cambio de 120 VCA; debe haber suficiente espacio libre para evitar la formación de arcos, no debe haber rastros expuestos y debe haber precauciones de "peligro de alto voltaje" para evitar dañar a sus operadores de prueba... Voy a suponer que conoce todos sus problemas legales/de responsabilidad.

También hay algunos problemas técnicos al tratar de poner tanto 120 VCA como 5 V en los mismos pines de contacto; por un lado, debe garantizar la acción de "romper antes de hacer" : nunca, nunca debe haber ni siquiera una fracción de segundo cuando tanto el interruptor de 120 V CA como el de 5 V podrían estar en contacto con el mismo pin. De lo contrario, el suministro de 5V se perderá en una lluvia de chispas. (La Ley de Murphy dice que esto sucederá, y en el peor momento posible). Dado el alto voltaje, desconfiaría incluso de permitir que una máquina tonta intente ese tipo de acción de conmutación. Si fuera yo, preferiría que un operador de prueba desconecte físicamente la placa del dispositivo de prueba que usa 120 VCA y luego conecte en su lugar la otra placa del dispositivo de prueba de menor voltaje.Se garantizaría la ruptura antes de la conexión porque sería imposible conectar ambas placas de dispositivos de prueba al mismo tiempo. Tener alto voltaje y bajo voltaje en el mismo conector puede estar bien si está diseñado correctamente, pero cambiarlos al mismo punto de prueba es realmente un gran problema.

Usted menciona que los dispositivos que está probando tienen algunos arneses de cableado preexistentes de 20 pines, con alrededor de 50 variaciones diferentes. En realidad, eso no es tan malo, si tiene un esquema de nombres claro que sus operadores de prueba podrán seguir. Por ejemplo, al probar un lote de " MOTOR-41235 ", tomarían el dispositivo de prueba " MOTOR-41235 " claramente etiquetado, conectarían las fuentes de alimentación de +5 VCC y +24 VCC al dispositivo y luego conectarían cada unidad " MOTOR-41235 " debajo prueba. Si su procedimiento de prueba es lo suficientemente simple, podría escribir el procedimiento de prueba o los límites de prueba en el propio tablero del dispositivo de prueba, aunque para la prueba inicial es más simple mantener un procedimiento escrito separado.

También me gustaría hacer que las placas de dispositivos de prueba de 120 VCA se vean claramente diferentes de las demás; tal vez más grande (como 6 pulgadas adicionales en cada lado sin cobre, para mantener los dedos alejados del alto voltaje).

Puede comenzar con un volumen de producción bastante pequeño, tal vez un operador de prueba, un conjunto de fuentes de alimentación y un conjunto de accesorios de prueba. Posteriormente, puede escalar a más operadores de prueba, y estos pueden operar en paralelo.

El uso de una placa de circuito impreso para el dispositivo de prueba facilita la duplicación o el reemplazo de los dispositivos de prueba, en caso de que desee trasladar la operación de prueba al extranjero (envíe los archivos de diseño de la placa y construya los dispositivos localmente, y compre unidades de fuente de alimentación locales) o si desea expandirse o pasar a una operación de fabricación por contrato de menor costo. Todo lo relacionado con el dispositivo de prueba se puede reconstituir con muy poco esfuerzo.

Para el controlador del motor paso a paso, es posible que desee considerar el uso de una placa Arduino para enviar los comandos paso a paso. A pesar del olor a aficionado, estos son en realidad capaces de una gran cantidad de flexibilidad, están destinados a ser accesibles para personas que no tienen títulos en informática, y existen ejemplos existentes para conducir motores paso a paso. Tal vez no en el nivel 4A, pero ciertamente es un buen lugar para comenzar.

Una placa universal supera la fabricación de cientos de placas adaptadoras

O tal vez no. ¿Una placa 'universal' con controladores integrados que se pueden configurar para controlar motores de CC, CA y paso a paso con voltajes de 5 V CC a 120 V CA? Suena como una pesadilla. Además de la duplicación innecesaria de circuitos y problemas de aislamiento, terminará con una placa enorme que debe repararse/reemplazarse si se funde una sola salida.

Usaría tableros de controladores separados para cada tipo de motor, conectándolos al tablero de control a través de una interfaz estandarizada. De esa manera, puede 'enchufar' cualquier placa adaptadora que se requiera para la combinación particular de motores que tiene, y si una se funde, puede reemplazarse fácilmente. Y será aún más 'universal' porque si alguna vez necesita manejar un tipo diferente de motor, solo tiene que hacer una nueva placa adaptadora para él, no rediseñar todo.