VXI bus. - zpravodaj o moderních mìøicích systémech. Slovo ú vodem. Výrobnítest : jaký pøístroj VXI vybrat pro mìøenínapìtí

Transkript

1 VXI bus - zpravodaj o moderních mìøicích systémech Slovo ú vodem Vážení ètenáøi, dostává se vám do rukou první èíslo obèasníku o moderních mìøicích systémech. V tomto i v následujících èíslech byste mìli nalézt pøíklady praktických použití mìøicích systémù v rùzných oborech, praktické rady pro jejich návrh, ale i studie sestav systémù a zajímavé technické informace. Mìøení napìtí jsou bìžnì spojována s digitálními multimetry (DMM). Tyto pøístroje sice zajiš ují pøesná mìøení, ale nìkterá s nimi spojená systémová omezení mohou vést k úvahám o používání jiných pøístrojù. Mùže se jednat napø. o : omezení velikosti : DMM a scanner (pøepínaè) použijí nejménì dva VXI sloty cenová efektivnost : je-li tøeba do systému zaintegrovat digitální osciloskop, je možné, požadujeme-li stejnosmìrná mìøení a dostaèuje-li pøesnost mìøení, použít jej místo DMM. výkonnost systému : reléové multiplexery omezí poèet mìøení na pøibližnì 100 mìøení / s. strategie testování : výbìr ovlivòuje i rozhodnutí, zda mìøení se bude vyhodnocovat po odmìøení dávky dat nebo v reálném èase, tj. bìhem mìøení. V èlánku se budeme z této perspektivy zabývat pøístroji VXI firmy Tektronix a vyjmenujeme jejich výhody (+) a omezení (-). Budeme rádi, když informace, které zde naleznete, shledáte užiteènými a pomohou vám ve vaší práci. Obèasník pøipravili pracovníci zastoupení Tektronix, firmy Rohde Schwarz, a systémoví integrátoøi z firmy IPP measure. Výrobnítest : jaký pøístroj VXI vybrat pro mìøenínapìtí Digitální multimetr DMM coby reference : VX Výhoda používání digitálního multimetru je založena hlavnì na jeho pøesnosti. Další parametr, související s pøedchozím, je jeho rozlišovací schopnost. Ta se udává v platných èíslicích a následující tabulka ukazuje relaci s ekvivalenty digitalizátorù : 3,5 eíslic 12 bitù 4,5 èíslic 14 bitù 5,5 èíslic 16 bitù 6,5 èíslic 18 bitù + Další výhodu digitálních multimetrù pøedstavuje rozpìtí jejich vstupních rozsahù ( od 200mV do 300V). + Tøetí výhoda je dána schopností provádìt jiné mìøicí funkce, jako napø. mìøení proudu a odporu, a to bez používání externích pøístrojù, boèníkù atd. + Mìøení støídavých efektivních hodnot lze provádìt na signálech až do 1MHz. Kritická omezení digitálních multimetrù se týkají rychlosti mìøení : - Maximální rychlost mìøení pøístroje VX4237 je 1000 odeètù / s, pøi rozlišení 4,5 èíslic. Pro dodávky mìøicích systémù na bázi sbìrnice VXI je výhodné využít systémovì integraèních firem, které dodají systém na klíè, tj. vèetnì instalace a zaškolení pracovníkù. Firma IPP measure zajiš uje takovéto služby, vèetnì vytvoøení aplikaèních programù. Navíc umožní svým budoucím zákazníkùm pøedvedení a bezplatné zapùjèení vzorového systému VXI spolu se školením budoucích uživatelù. IPP measure nabízí aplikace VXI v automobilovém, chemickém i strojírenském prùmyslu, v letectví, vojenství i energetice Kontakt : IPP measure spol. s r.o. Práèská Praha 10 tel/fax : (02) (0455) ippmsro@mbox.vol.cz 1

2 Jeho pamì ová kapacita je 1000 hodnot. - Až 1000 odeètù lze za 1s uložit do vyrovnávací pamìti uvnitø DMM. Tato data je tøeba pøedat pozdìji do PC pro zpracování. - Mìøí-li se více mìøených míst, je nutný reléový pøepínaè; s ohledem na elektromechanická omezení pøepínaèe je pak možné mìøení maximálnì 100 kanálù/s. Analyzátor prùbìhù : VX4240 Víceúèelové karty : VX4286 / VX4287 Karta VX 4286 se oznaèuje jako 32 kanálový analogový komparátor / digitální vstup. Mùže rovnìž provádìt mìøení èasových jevù a pùsobit jako 32 kanálový voltmetr. Hlavní výhody této karty jsou: + Rùzné funkce na jedné kartì pøi atraktivní cenì. + Nepožaduje žádný externí pøepínaè (scanner). + Souèasné mìøení na všech 32 kanálech. + Stejnosmìrná a støídavá mìøení typu špièka-špièka s programovatelnou dobou mìøicího okénka. + Diferenciální vstupy. + Má vestavìný osmikanálový multiplexer (nepožaduje externí pøepínaè). + Pracuje s multiplexery FET pøi až mìøeních / s. + Rychlý cyklus sbìru dat (do 1ms po nastartování digitalizátoru lze provést výbìr prvních 50ti vzorkù do PC). + Má velice dobrou pøesnost (blízkou 16ti bitùm = 5,5 èíslic) pro 200ks/s! To již není digitální multimetr, ale digitalizátor s vestavìnými funkcemi pro zpracování dat. + Pøístroj VX4240 mùže provádìt 10 miliónù mìøení za vteøinu s rozlišením 12 bitù (3,5 èíslic). Tato mìøení lze pro dosažení lepší pøesnosti zprùmìrovat. Vestavìné funkce dokáží více než mìøit ss hodnoty, prùmìrné ss hodnoty a støídavé efektivní hodnoty, mohou též poskytovat informace o signálech jako THD nebo informace z èasové oblasti. Tento digitalizátor bohužel vykazuje následující omezení : - Pouze jeden kanál; pro aplikace na vìtším poètu kanálù potøebuje pøíliš pomalý reléový pøepínaè (100 mìøení / s). Žádný rychlý polovodièový scanner (FET), který by se k pøístroji VX4240 hodil, bohužel neexistuje. - Každý sbìr souboru odeètù trvá minimálnì 20ms - vzhledem k dobì nutné pro pøebrání dat z digitalizátoru. Naproti tomu : - Maximální rychlost mìøení 25 mìøení / s pro jeden kanál s 12ti bity rozlišení (3,5 èíslic). - Vstupní impedance pouze cca 100kΩ. Vícekanálový digitalizátor : DBS8700 Tento digitalizátor nemá vestavìny vyhodnocovací funkce, pouze provádí sbìr dat do vyrovnávací pamìti typu FIFO. Øídicí jednotka mùže data snímat hned po zahájení digitalizace. Jeho výhody lze shrnout : 2 Rychlost pøístroje DBS má však i svoje stinné stránky : - Pøístroj DBS pracuje na bázi registrù (obtížnìjší programování). Ještì horší je, že pøenos DMA se programuje na úrovni èipù; tyto nevýhody jsou ale øešeny pomocí standardního plug&play driveru. - Nejvyšší vst. rozsah je omezen na 10V. - Nemá vestavìné vyhodnocovací funkce. - Nejlepší pøesnosti lze dosahovat pøi diferenciálním zapojení vstupù. Mìøení pøi jednopólovém zapojení nejsou tak pøesná. Osciloskop VXI : TVS641 Kromì typické èasové domény a mìøení kmitoètu mùže øada TVS nabídnout také jednoduchá stejnosmìrná mìøení, støídavá RMS a mìøení špièkových úrovní :

3 + Až ètyøi kanály bez pøepínaèe. + Vestavìné funkce lze velice snadno využívat. + Støídavá napìtí až do kmitoètu 250MHz! + Vzhledem k nabídce sond TEKTRONIX velmi dobré rozpìtí vstupních rozsahù. - Nízká rychlost odeèítání. - Malá pøesnost. Souhrnná tabulka V tabulce je uveden souhrn rùzných modulù s jejich charakteristikami v rùzných oblastech. Uvádìné rychlosti odeèítání se týkají níže uvedených prostøedí : Dávkový test : poèet odeètù za vteøinu do místní vyrovnávací pamìti na kartì. Tento èas nezahrnuje dobu nutnou pro pøedávání dat do PC a rychlost vyhodnocení v PC. Test v reálném èase : každá odeètená hodnota se pøedává do PC pro vyhodnocení. Multikanálový test v reálném èase : stejné jako pøedchozí, ale jedná se pøitom o vícenásobné kanály. Ceny jsou uvádìny v relaci k pøístroji VX4237 Úvod Automobilový trh prochází rychlými zmìnami. V prùbìhu posledních deseti let byl zaznamenán obrovský nárùst ve využívání elektroniky v automobilech, a to pro nejrùznìjší použití. Motory, pøevodová ústrojí, øízení aktivního pérování, systémy s airbagy a palubní desky jsou nyní vesmìs ovládány a monitorovány pomocí elektronických øídících jednotek (ECU) na bázi mikroprocesorù. Evropské pøedpisy pro emise výfukových plynù motorových vozidel požadují, aby všechny nové vozy byly vybaveny katalyzátory, které jsou øešeny tak, aby omezovaly emise kyslièníku uhelnatého a kyslièníkù dusíku. Tyto katalyzátory jsou pomìrné drahé a mohou se snadno poškodit, provozuje-li se motor s nesprávnou palivovou smìsí nebo je-li zapalování nesprávnì naèasováno. Testování øídicích jednotek pro automobilové motory Ale je tøeba poèítat s tìmito omezeními : - maximálnì 10 mìøení / s. - rozlišovací schopnost 8 bitù pro mìøení støídavých velièin. Dokonce i èítaè... (VX4224) Takový øádný èítaè jako VX4224 má funkci trigger auto-level (automatická úroveò spouštìní). Tato funkce je založena na mìøení špièkové úrovnì signálu. + Støídavá napìtí až do kmitoètu 20MHz. - Pouze mìøení støídavých napìtí. Pohled na požadavky, které vedly k návrhu systému VXI pro testování elektronických øídících jednotek automobilù. Systém je na stejné bázi jak pro vývojové úèely, tak i pozdìji pro výrobní proces. Obecné požadavky a hlavnì zpùsob øešení jsou použitelné i pro øadu dalších aplikací. Proto všechna nová vozidla používají elektronickou øídící jednotku ECU pro pøesné øízení zapalování a vstøikování paliva. Jednotky ECU shromažïují informace z motoru (prùtok paliva, teplota vzduchu atd.) a od øidièe (napø. poloha plynového pedálu) a využívají pøedem naprogramované informace, které mapují správné pracovní parametry motoru. Produkt Dávkový test RT Test RT Test pro Rozlišovací více kanálu schopnost Rozsah VX vz/s < 50 vz/s < 50 vz/s ext. mux 4,5 resp. 6,5 200mV a? 300V VX M vz/s < 50 vz/s < 50 vz/s ext. mux 3,5 0,5V a? 100V VX4286/7-25 vz/s 4 vz/s pro 32 kanálu 3,5 10 a? 50V DBS K vz/s >1000 vz/s > 1000 vz/s FET mux 5,5 0,125V a? 10V TVS vz/s 10 vz/s ext. mux 2,5 10mV a? 100V VX vz/s 60 vz/s < 2,5 200mV a? 10V Relativní cena 1 1,7 0,6/0,8 1,16 1,43 0,76 3

4 Sbìrnice VXI - otevøená norma pro elektronické testování motorových vozidel Výrobní testy a metody ovìøování elektroniky motorových vozidel se rovnìž mìní. Životní cykly produktù jsou nyní kratší a výrobci vyžadují flexibilní architektury testù, umožòující pøesné testování nejrùznìjších komplexních produktù. Døívìjší generace systémù ve stojanech ("rack and stack") nemohou tuto pružnost a pøizpùsobitelnost nabídnout a jsou postupnì nahrazovány systémy na bázi sbìrnice IEEE1155 (VXI bus) s otevøenou a modulární architekturou. Pøi sestavovaání systému na této bázi je možno si vybírat z mnoha set snadno integrovatelných produktù VXI od vedoucích svìtových výrobcù mìøicí techniky. Nìkteré z tìchto pøístrojù byly dokonce navrženy specificky pro aplikace pøi testování motorových vozidel a nejsou v klasické formì "rack and stack" k dispozici. Jako rozšíøení populární poèítaèové sbìrnice VME dovoluje sbìrnice VXI testování v reálném èase a synchronizaci pøístrojù, což u klasických pøístrojù propojených sbìrnicí nebylo možné. Zvýšená spolehlivost a udržovatelnost systémù v porovnání s ostatními technologiemi má za následek vyšší použitelnost testovacích systémù a snížené náklady pro vlastníky tìchto zaøízení. Návrh a testování elektronických øídicích jednotek ECU Jednotky ECU jsou velmi komplikovaná zaøízení využívající mikroprocesory, která musí být robustní, spolehlivá a cenovì pøístupná. Pracovní prostøedí uvnitø motorové èásti vozidla je velmi nepøátelské vùèi elektronickým prvkùm a pokud selže jedna funkce, mìlo by být vozidlo i nadále provozuschopné. Tyto požadavky, spojené s nároky provozovatelù motorových vozidel na stále se zvyšující jakost, si vynucují ovìøování konstrukèních øešení pomocí vhodných testovacích systémù. Tyto testovací systémy mohou výrobci motorových vozidel používat také pro øízení jakosti nebo pro vstupní kontrolu. Ovìøování jednotek ECU se obvykle provádí pomocí testovacích systémù pøesnì simulujících vozidlo a jeho provozní prostøedí. Tradièní systémy typu "rack and stack" øízené sbìrnicí GPIB byly tìžké (vážily až jednu tunu), zabíraly velkou pùdorysnou plochu (až tøi stojany 19 palcù) a jejich integrace byla nákladná. Ekvivalentní systém VXI se vejde do skøínì o výšce 1,3m, váží ménì než 100 kg, má nižší spotøebu energie a jeho kabeláž je jednodušší. Systémy typu "rack and stack" potøebují jeden kabel GPIB pro každý použitý pøístroj, zatímco systém VXI øízený sbìrnicí GPIB potøebuje pouze jeden kabel pro až dvanáct pøístrojù. Sbìrnice VXI rovnìž obsahuje spouštìcí vodièe umožòující úroveò synchronizace pøístrojù, jakou nelze pøi použití individuálních pøístrojù montovaných do stojanù dosáhnout. Sbìrnice VXI tedy pøedstavuje výhodné øešení pro testování jednotek ECU tím, že nabízí kompaktnìjší, pøesnìjší a snáze integrovatelnou platformu. Architektura ECU testovací pøístroj / simulátor Kombinace ECU, testovacího pøístroje a simulátoru stimuluje a monitoruje práci jednotek ECU v reálném èase. Nìkdy mùže být vhodné dynamicky mìnit stimuly jednotkám ECU na základì mìøení v reálném èase (tzn. vytvoøit pomocí systému uzavøenou smyèku). Alternativu pøedstavuje systém s otevøenou smyèkou, který v reálném èase na mìøení reagovat nemusí. Uzavøená nebo otevøená smyèka? V systémech s uzavøenou smyèkou lze programové vybavení, pracující v reálném èase, implementovat buï v systémové øídící jednotce, nebo v jednoúèelových poèítaèových modulech. V obou pøípadech ale použití uzavøené smyèky vyvolá požadavky na využití speciálních technických znalostí z oblasti tvorby programového vybavení 4 a zvýší tak náklady. Bude totiž potøeba použít nástroje vhodné pro vývoj programového vybavení pracujícího v reálném èase. I pøi použití kombinace simulátorù a testovacích pøístrojù v otevøené smyèce se umožní, aby pøístroje VXI podporovaly dynamicky se mìnící parametry ECU. Využije se pøi tom lokální pamì pøístrojù, pøípadnì též synchronizace vìtšího poètu pøístrojù prostøednictvím spouštìcích vodièù sbìrnice VXI. Dojde však ke zjednodušení architektury programového vybavení a lze dosáhnout snížení nákladù na vývoj. Pro vìtšinu aplikací lze používat systém s otevøenou smyèkou, pøièemž pøístrojová technika VXI zajistí systémovou synchronizaci. Laboratorní testování jednotek ECU U aplikací urèených pro ovìøení konstrukèních øešení se klade dùraz na pøesnou reprodukci podmínek reálného svìta. V laboratorním prostøedí nelze dost dobøe používat skuteèná vozidla a též jejich provozní parametry nelze mìnit v reálném èase. To podtrhuje nutnost použití elektronického simulátoru, který mùže být využíván techniky zabývajícími se jak programovým, tak i technickým vybavením. Programátoøi ve støedisku pro navrhování jednotek ECU mohou požadovat rychlé ovìøení èinnosti vloženého programového vybavení, zvláš dostává-li jednotka ECU vzájemnì si odporující vstupní signály nebo chybí-li signál úplnì. Obdobnì mohou pracovníci, zabývající se technickým vybavením, simulovat a mìøit úèinky špatné úpravy signálu nebo namáhání vyvolávaného prostøedím. Simulace reálného svìta V pøíkladu typické jednotky, kde vìtšinu dùležitých vstupních signálù pøedstavuje tlak v rozdìlovacím potrubí a otáèky motoru, musí kombinace testovacího pøístroje a simulátoru generovat a mìøit dvì kategorie signálù z analogových a digitálních snímaèù : pseudostatické a dynamické.

5 Simulace pseudostatických snímaèù Tyto signály zahrnují : teploty vzduchu a vody (vzorkovací perioda 100 ms). tlak v rozvodném potrubí (vzorkovací perioda 1 ms). polohu plynového pedálu (vzorkovací perioda 1 ms). napìtí baterie (vzorkovací perioda 100 ms). kyslíkovou sondu (vzorkovací perioda 100 ms). signály od spínaèù - zapalování, klimatizace, studený start, atd. (vzorkovací perioda ms). Pro pøevod fyzikálních velièin na elektrické lze použít jednoduché linearizaèní metody. Protože rychlost probíhajících zmìn je nízká - kolem 10 Hz, dostaèuje èasto pro pøesné reprodukování tìchto signálù vzorkovací frekvence 1 khz. Analogové signály lze proto reprodukovat pomocí levných digitálnì analogových pøevodníkù DAC systému VXI. Takové pøevodníky skýtají výhody z hlediska hustoty kanálù rozlišení 40 ns. Signál lze potom modulovat amplitudovì i z hlediska rychlosti - napø. i frekvenènì pomocí pomalejších 12-kanálový modul Tektronix digitálnì analogových pøevodníkù VX4730 zahrnuje vyrovnávací DAC. Pøi požadavku vysokých pamì, umožòující ukládat napìtí, øádovì 100V, lze výstupy hodnoty rychleji, než je doba posílit externím zesilovaèem. ustalování (všech 12 kanálù lze Signál o rychlosti vozidla lze aktualizovat bìhem asi 1 ms). snadno generovat generátorem Vysoká komunikaèní rychlost libovolných digitálních pulsù, sbìrnice VXI dovoluje napø. 73A-270. v systémové øídicí jednotce Prùbìh klepání motoru lze jen provádìt bìhem latence jiné úkoly, èímž se potøebné doby mìøení dále sníží. Dvouhodnotové signály ze spínaèù (napø. zkrat na zem) lze simulovat pomocí digitálních V/V modulù s lokální pamìtí (napø. VX4820) nebo pøímých V/V modulù (napø. VX4802). Je-li tøeba spínat vyšší výkony, lze použít reléový budiè s otevøeným kolektorem (napø. 73A-308) a jím budit externí výkonová relé. Simulace snímaèù dynamických Tato kategorie signálù pokrývá : Signál od klikového høídele : signál o kmitoètu øádovì khz, jehož frekvence a amplituda jsou úmìrné otáèkám motoru. Amplituda tohoto signálu mùže dosahovat i 100V a je typicky konstruována jako sled šedesáti pulsù se dvìma chybìjícími periodami, které odpovídají horní úvrati pístu. Signál o rychlosti vozidla : sled pulsù, který reprezentuje otáèky silnièních kol. Klepání motoru : signál kmitoètu øádovì khz, který je generován v èasovém okénku fázovì synchronizovaném s horní úvratí. I když dynamické signály mají kmitoèet vìtší než 1 khz, je zmìna kmitoètu nebo amplitudy (modulace) pomalejší. Požadovaná rozlišovací schopnost pro pøesnou reprodukci signálù je kolem 1 µs, ale modulaci lze simulovat s rozlišením na 1 ms. Typicky se pro simulaci otáèek klikového høídele používá vysoce výkonný generátor libovolných prùbìhù (ARB), napø. Tektronix VX4790A. Vysoká rychlost vzorkování a dlouhá pamì až do 1 milionu bodù dovolují, aby generátor ARB pøesnì generoval signál až do velmi obtížnì simulovat na tradièních zaøízeních typu "rack and stack", protože je potøeba pøesná synchronizace se signálem od klikového høídele. V systému VXI lze využít spouštìcí vodièe pro synchronizaci dvou generátorù libovolných prùbìhù, z nichž jeden generuje prùbìh klepání a druhý generuje prùbìh otáèek klikového høídele. Simulace zátìže Protože smyslem použití jednotky ECU pro øízení motoru je pøesná kontrola vstøikování paliva a zapalování, musí testovací pøístroj simulovat zátìže ECU a sledovat signály, které tato jednotka generuje. Zátìže lze 5 simulovat buï pomocí pasivních komponent, nebo elektronicky, použitím generátoru libovolných prùbìhù, který budí externí zátìž v reálném èase. Elektronické zátìže poskytují vìtší pružnost a pøizpùsobivost ve srovnání s øešením na bázi pasivních komponent, rovnìž umožòují snadnou simulaci chybových podmínek. Mìøení Aby bylo možno urèovat úèinek zmìn vstupních parametrù na výstupy ECU, je tøeba soubìžnì s generováním signálù provádìt analogová a digitální mìøení. Tato mìøení zahrnují mìøení napìtí, amplitudy i èasového intervalu mezi dvìma jevy (jako napø. mezi horní úvratí a zapalováním). Mìøení èasových intervalù lze provádìt pomocí dvoukanálového digitalizujícího èasovaèe/èítaèe (73A-541), který ukládá až 2000 èasovacích jevù do dvouportové pamìti, což umožòuje systémové hodnoty vyèítat do øídící jednotky soubìžnì s jejich zápisem. Hradlová mìøení, používající spouštìcí vodièe sbìrnice VXI, dovolují v reálném èase monitorovat zmìny v èasování zapalování s rozlišením 100 µs. Pro testování limit a pro monitorování poruchových signálù se nejlépe hodí analogové komparátory (VX4286/7), jejichž vlastnosti (napø. rozhodovací úroveò) jsou plnì programovatelné. Flexibilita architektury VXI dovoluje používat tentýž pøístroj jako 32-ti kanálový multimetr nebo jako 32-ti kanálový analyzátor èasových intervalù s rozlišovací schopností 10ms. Mìøení, která souvisejí s amplitudou, se bìžnì provádìjí digitalizátory pøi rozlišovací schopnosti 12 bitù a pøi maximální vzorkovací frekvenci 10 MHz. Modul Tektronix VX4240 nabízí délku záznamu až do jednoho milionu bodù a vestavìný procesor pro digitální zpracování signálù bez nutnosti pøenosu dat. Zakázkové moduly VXIbus Nelze-li splnit specifický požadavek standardními produkty, lze relativnì snadno

6 implementovat øešení na zakázku. Takové øešení je zpravidla vytvoøeno pomocí vývojových karet VXI. Tyto karty pøedstavují nenákladný základ pro vývoj zakázkových obvodù tím, že zajiš ují ze systému napájecí napìtí a obsahují vestavìné komunikaèní rozhraní. Navíc, protože sbìrnice VXI pøedstavuje rozšíøení sbìrnice VME, lze J1850 (v USA). V souèasné dobì žádný výrobce pøístrojù VXI komunikaèní kartu ISO 9141 nedodává, pøedevším s ohledem na omezenou velikost trhu a velkou rùznorodost protokolù ISO 9141, které je tøeba podporovat. Nìkteøí výrobci jednotek ECU si proto vyvinuli autorizované komunikaèní karty ISO 9141 ve formátu VXI, zatímco jiní Úroveò komplexnosti jednotek ECU pøi zajištìní požadované spolehlivosti urèují fakt, že výrobní proces se bez plného funkèního testu neobejde. Klíèové otázky, jimž je tøeba vìnovat pozornost pøi výbìru platformy výrobního testu, zahrnují pomìr ceny a dosahovaných parametrù, opakovatelnost testu, dostupnost standardních nástrojù, spolehlivost Dig I/O DACs ARBs Ampl V F Spínaee Poloha klapky Tlak Koncentrace O Koncentrace O2 Teplota vzduchu Teplota vody Napití baterie Kliková hoídel PSU Stimulace Freq Klepání motoru VXIbus Pulse Generator Digitiser Rychlost vozidla ECU Counter/Timer Mioení Switch Matrix Testovací body Relay Drivers Externí relé v adaptéru snadno použít karty VME. Nìkolik testù jednotek ECU využívá "servisní konektor", který bývá obvykle implementován jako sériové rozhraní. Toto vedení se využívá pro diagnostické úèely, ale mùže být použito také kombinací simulátoru a testovacího pøístroje, což umožní monitorování a konfigurování ECU bìhem testování. Nejpopulárnìjší rozhraní jsou ISO 9141 (v Evropì) a SAE zaintegrovali stávající kartu VME. Výrobní testování elektronických øídicích jednotek ECU Po pøesunu ECU z konstrukce do výrobní fáze se mìní i dùvody pro mìøení. Požadavky na snížené výrobní náklady spolu s vysokými objemy výroby nutnì vyžadují krátké doby testování. Zatímco intenzivní laboratorní testy mohou trvat mnoho minut, výrobní zkouška musí být ukonèena bìhem øádovì vteøin. a minimalizace prostojù mìøicího zaøízení. Pomìr ceny a dosahovaných parametrù (price/performance) Pøístroje VXI se pohybují v podobných cenových relacích jako klasické pøístroje typu "rack and stack", ale nabízejí mnoho provozních výhod, které vedou k daleko lepšímu pomìru ceny a dosahovaných parametrù. U pøístrojù typu "rack and stack" se cíle konstruktérù všeobecnì 6

7 355 zamìøují na uživatelské rozhraní a na pøesnost mìøení. Dodateènì se obvykle pøidává komunikaèní rozhraní GPIB. Naopak pøístroje VXI zahrnují vestavìné rychlé rozhraní a jsou optimalizovány spíše na výkonnost pøi testování než na pøesnost mìøení a uživatelské rozhraní. Díky rychlejším dobám mìøení a komunikaci o vysoké rychlosti jsou doby testování výraznì sníženy. Bìžnì se u systémù VXI dosahuje zlepšení o 400% pøi porovnání s ekvivalentním systémem typu "rack and stack", øízeným sbìrnicí GPIB. Pøenos dat mezi øídicí jednotkou a mìøicími pøístroji mùže využívat širší datovou cestu (16 bitù oproti 8 bitùm) a používat blokové pøenosy sbìrnice VME, což vede k teoretické rychlosti pøenosu až 40 Mbytù / s. Za reálných podmínek bylo již dosaženo datových rychlostí až 12 Mbytù / s, což vynikne pøi porovnání s typickými pøenosovými rychlostmi GPIB, které jsou nižší než 100 Kbytù / s. Dalšího zlepšení rychlosti lze dosáhnout pøesunutím èásti komunikace na technické vybavení, které je souèástí sbìrnice VXI (napø. lokální sbìrnice), pøípadnì použitím kombinovaných ("inteligentnìjších") modulù. 610 Lokální sbìrnice VXI je intermodulová sbìrnice dovolující velmi vysoké rychlosti pøenosu dat mezi pøístroji. Je ideálnì vhodná pro aplikace v reálném èase, jako je napø. digitální zpracování signálù (Digital Signal Processing - DSP) a v tìchto aplikacích se hojnì používá. Pøístroje se zabudovanou inteligencí snižují množství dat, které je tøeba pøedávat mezi systémovou øídící jednotkou a pøístrojem. Napøíklad pamì pro výrobní test, použít podobnou prùbìhy 1 MB v generátoru a standardní øadu pøístrojù. Tato libovolných prùbìhù Tektronix standardizace, spolu s potøebou VX4790A mùže být rozdìlena na menšího poètu typù speciálního stránky se 64K slovy, pøièemž testovacího zaøízení, vede ke každá obsahuje odlišný prùbìh. snížení rozsahu dokumentace, Namísto zavádìní prùbìhu ze podpory a nákladù na údržbu. systémové øídicí jednotky pokaždé, K tomu ještì lze pøièíst snížení když se provádí odlišný test, øídící nákladù na vývoj. jednotka dá prostì pokyn pøístroji, aby provádìl výstup z jiné stránky. Tato technika nabízí obrovské èasové úspory tím, že odpadnou zbyteèné pøenosy dat. Opakovatelnost testu Opakovatelnost testu lze zlepšit tím, že pro synchronizaci pøístrojù v systému se použijí spouštìcí vodièe sbìrnice VXI. Vzhledem ke kratším kabelovým propojením mezi pøístroji a jednotkou ECU zlepšuje opakovatelnost testu i zmenšená velikost systému. Dlouhá kabelová propojení, typická pro systémy "rack and stack", je èiní citlivìjšími vùèi indukovanému elektrickému šumu. Jak již bylo uvedeno, zmenšení velikosti systému rovnìž snižuje nároky na podlahovou plochu i celkové zatížení podlahy. Standardizovaný soubor nástrojù Použitím systému VXI lze, jak pro ovìøování konstrukce, tak i pro Nižší náklady na údržbu. Systém pro výrobní testování jednotek ECU musí mít vysokou využitelnost. Systémy na bázi VXI nabízejí nízké udržovací náklady a vysokou spolehlivost (støední doby mezi poruchami pøístrojù bývají èasto delší než hodin). Vysoká spolehlivost je dùležitá, ale dojde-li k poruše, jak dlouhou dobu potøebuje systém na zotavení? Systémy VXI nabízejí snížení doby údržby - výmìna pøístroje trvá èasto ménì než pìt minut a po obnovì napájení systému by pøístroje mìly být pøipraveny k práci v dobì kratší než pìt vteøin. Moderní šasi VXI, jako napø. Tektronix VX1410A, používá zásuvný napájecí zdroj, jehož doba výmìny je kratší než 5 minut. Navíc rozsáhlý samoèinný test dovoluje velmi rychle zjistit, ve kterém modulu došlo k poruše. Jeho odpojení a výmìna již probìhne rychle. Programové vybavení systému VXI Jak jsme se již pøesvìdèili, pøístroje VXI mohou snížit nebo dokonce odstranit potøebu použití operaèního systému pro práci v reálném èase a mohou tím pøispìt ke snižování nákladù na systémové a programové vybavení. Jak bylo uvedeno, pseudostatické zmìny výstupù na základì

8 Rohde&Schwarz - Praha s.r.o. Pod Kaštany Praha 6 Tel: (02) , Fax (02) rscz@rohde.mail602.cz namìøených hodnot, napø. 1x za vteøinu, je možno chápat jako by v reálném èase nepracovaly. Pokud se pøece jen požaduje možnost práce v reálném èase, mùže být programové vybavení øešeno hostitelským zpùsobem, a to buï v systémové øídící jednotce, nebo v jednoúèelových modulech VXI nebo VME (napø. digitální signálové procesory). Dopad na náklady vývoje programù je ale významný. Používání pøístrojù VXI pro systémovou synchronizaci Navíc, k tradièním mìøicím a stimulaèním funkcím, lze jednotku systému èinností spojených se synchronizací bìhu systému. Tím, že se øídící jednotka zbaví synchronizaèních povinností, není již nutné používat operaèní systém pro práci v reálném èase a v dùsledku toho lze zjednodušit architekturu systémového programového vybavení. Vyšší úrovnì pøesnosti èasování a determinismu lze též dosáhnout pomocí jednoúèelového technického vybavení pro zajištìní systémové synchronizace. Použijeme-li pro zajištìní systémové synchronizace a komunikace s pøístrojovou technikou a její øízení poèítaè PC, pøístroje VXI používat pro synchronizování pøístrojových lze snížit rozlišovací schopnost funkcí v rámci kombinace èasování v nejlepším pøípadì na simulátoru a testovacího pøístroje. pøibližnì 1 ms. Použitím Generátory libovolných digitálních technického vybavení VXI, pulsù lze používat pro urèeného pro systémovou synchronizování jevù souvisejících synchronizaci, se rozlišovací s dobou bìhu, a to tím, že se schopnost sníží pod 1 ms. spouštìcími vodièi sbìrnice VXI vysílají hodinová data do dalších pøístrojù a do øídící jednotky Závìry VXI pøedstavuje po stránce systému. Tentýž pøístroj mùže nákladù vysoce efektivní základ rovnìž generovat pøerušovací pro navrhování, ovìøování a signál a tím zcela zbavit øídící výrobu kombinovaných systémù simulátor a testovací pøístroj. VXI nabízí skuteènì otevøenou platformu architektury, která umožòuje snadnou systémovou integraci. Vynikající schopnosti technického vybavení, ve spojení s lokální inteligencí pøístrojù, dovolují pøesnou a pomìrnì jednoduchou systémovou integraci. Použití VXI pro testovací aplikace v oblasti elektroniky motorových vozidel není pøirozenì omezeno na aplikace pro øízení motorù; naopak air bagy, pøístrojové desky ABS a aktivní pérování pøedstavují vesmìs z tohoto hlediska ideální aplikace. Tradièní systémy typu "rack and stack" jsou velké, jejich integrace je nákladná a mají pomìrnì špatné pracovní charakteristiky v reálném èase. Zakázkové systémy mohou zajistit požadované pracovní charakteristiky, ale jejich implementace a podpora jsou nákladné. Rovnìž nenabízejí dostateènì flexibilní øešení, které by vyhovovalo mìnícím se požadavkùm trhu. Flexibilita systému VXI je pøipravena razantnì modernizovat testování elektroniky motorových vozidel. Pozvánka : Chcete-li se o mìøicích systémech VXI dozvìdet víc, rádi se s vámi setkáme na semináøi o tìchto systémech, který pøipravujeme na konec øíjna. Rezervujte si jeden den pro seznámení s touto moderní a perspektivní technologií, jíž nespornì patøí budoucnost! 1997