معدات الاختبار الالكترونية

تُستخدم معدات الاختبار الإلكترونية لإنشاء إشارات والتقاط الاستجابات من الأجهزة الإلكترونية قيد الاختبار (DUTs). وبهذه الطريقة، يمكن إثبات التشغيل السليم للجهاز قيد الاختبار أو تتبع الأعطال في الجهاز. يعد استخدام معدات الاختبار الإلكترونية أمرًا ضروريًا لأي عمل جاد على الأنظمة الإلكترونية.

تتطلب الهندسة الإلكترونية العملية والتجميع استخدام العديد من أنواع معدات الاختبار الإلكترونية التي تتراوح من البسيطة للغاية وغير المكلفة (مثل مصباح الاختبار الذي يتكون فقط من مصباح كهربائي وسلك اختبار) إلى المعقدة للغاية والمتطورة مثل معدات الاختبار الآلية (ATE). غالبًا ما تتضمن معدات الاختبار الآلية العديد من هذه الأدوات في أشكال حقيقية ومحاكاة.

بشكل عام، هناك حاجة إلى معدات اختبار أكثر تقدمًا عند تطوير الدوائر والأنظمة مقارنة بما هو مطلوب عند إجراء اختبارات الإنتاج أو عند استكشاف أخطاء وحدات الإنتاج الموجودة في الميدان وإصلاحها. ^{[ بحاجة لمصدر ]}

يتم استخدام العناصر التالية للقياس الأساسي للجهد والتيارات والمكونات في الدائرة قيد الاختبار.

• الفولتميتر (قياس الجهد )
• أوم ميتر (قياس المقاومة )
• الأميتر ، مثل الجلفانومتر أو الملي أمبير (يقيس التيار )
• مقياس متعدد مثل VOM (فولت-أوم-مللي أمبير) أو DMM (مقياس متعدد رقمي) (يقيس كل ما سبق)
• جهاز قياس LCR - جهاز قياس المحاثة (L) والسعة (C) والمقاومة (R) (قياس قيم LCR)

يتم استخدام ما يلي لتحفيز الدائرة قيد الاختبار:

• مصادر الطاقة
• مولد الإشارة
• مولد الأنماط الرقمية
• مولد النبضات

فيما يلي تحليل استجابة الدائرة التي يتم اختبارها:

• راسم الذبذبات (يعرض الجهد أثناء تغيره بمرور الوقت)
• عداد التردد (يقيس التردد )

وربط كل ذلك معًا:

• مجسات الاختبار

أمتار

• فولتميتر الملف اللولبي ( ويغي )
• مقياس التيار الكهربائي (محول التيار)
• جسر ويتستون (يقيس المقاومة بدقة )
• مقياس السعة (قياس السعة )
• جهاز قياس LCR ( يقيس المحاثة والسعة والمقاومة ومجموعاتها )
• جهاز قياس المجالات الكهربائية والمغناطيسية
• مقياس الكهرباء (يقيس الفولتية، حتى الفولتية الصغيرة أحيانًا، من خلال تأثير الشحنة )

• مسبار التردد اللاسلكي
• متتبع الإشارة

• محلل منطقي (اختبار الدوائر الرقمية )
• محلل الطيف (SA) (يقيس الطاقة الطيفية للإشارات)
• محلل البروتوكول (اختبار الوظائف والأداء والتوافق مع البروتوكولات)
• محلل إشارة المتجه (VSA) (مثل SA ولكنه قادر أيضًا على أداء العديد من وظائف فك التشفير الرقمي المفيدة الأخرى)
• جهاز قياس الانعكاس في المجال الزمني (يختبر سلامة الكابلات الطويلة)
• متتبع منحنى أشباه الموصلات

• مولد الإشارة يتميز عادة بنطاق التردد (على سبيل المثال، الترددات الصوتية أو الراديوية) أو نوع الموجة (على سبيل المثال، الجيب، المربع، المنشار، المنحدر، الكاسحة، المعدلة، ...)
• مُصنِّع التردد
• مولد الوظيفة
• مولد الأنماط الرقمية
• مولد النبضات
• حاقن الإشارة ^[1]

• متوسط ​​عربة القطار
• اختبار الاستمرارية
• جهاز اختبار الكابلات
• جهاز اختبار الضغط العالي
• محلل الشبكة (يستخدم لتوصيف شبكة كهربائية من المكونات)
• ضوء الاختبار
• جهاز اختبار الترانزستور
• جهاز اختبار الانابيب
• وحدة قياس المصدر (SMU)، وهي أداة اختبار قادرة على توفير الطاقة وقياس الجهد أو التيار في نفس الوقت.

تُستخدم حاليًا العديد من منصات الأجهزة الإلكترونية المعيارية بشكل شائع لتكوين أنظمة الاختبار والقياس الإلكترونية الآلية. تُستخدم هذه الأنظمة على نطاق واسع في عمليات التفتيش الواردة وضمان الجودة واختبار إنتاج الأجهزة الإلكترونية والتجمعات الفرعية. تربط واجهات الاتصال القياسية في الصناعة مصادر الإشارة بأجهزة القياس في أنظمة " الرفوف والمكدسات " أو الأنظمة القائمة على الهيكل/الإطار الرئيسي، غالبًا تحت سيطرة تطبيق برمجي مخصص يعمل على جهاز كمبيوتر خارجي.

ناقل واجهة الأغراض العامة ( GPIB ) هو معيار IEEE-488 (معيار تم إنشاؤه بواسطة معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات ) يستخدم لتوصيل أجهزة الاستشعار والأجهزة القابلة للبرمجة بجهاز كمبيوتر. GPIB عبارة عن واجهة اتصالات موازية رقمية ذات 8 بتات قادرة على تحقيق عمليات نقل بيانات تزيد عن 8 ميجا بايت/ثانية. يسمح بتسلسل ما يصل إلى 14 جهازًا إلى وحدة تحكم النظام باستخدام موصل 24 سنًا. إنه أحد أكثر واجهات الإدخال/الإخراج شيوعًا الموجودة في الأجهزة ومصمم خصيصًا لتطبيقات التحكم في الأجهزة. قامت مواصفات IEEE-488 بتوحيد هذا الناقل وحددت مواصفاته الكهربائية والميكانيكية والوظيفية، مع تحديد قواعد الاتصال الأساسية للبرمجيات الخاصة به. يعمل GPIB بشكل أفضل للتطبيقات في البيئات الصناعية التي تتطلب اتصالاً قويًا للتحكم في الأجهزة.

تم تطوير معيار GPIB الأصلي في أواخر الستينيات بواسطة شركة Hewlett-Packard لتوصيل والتحكم في الأدوات القابلة للبرمجة التي تصنعها الشركة. أدى تقديم وحدات التحكم الرقمية ومعدات الاختبار القابلة للبرمجة إلى خلق الحاجة إلى واجهة قياسية عالية السرعة للاتصال بين الأدوات ووحدات التحكم من مختلف البائعين. في عام 1975، نشرت IEEE معيار ANSI/IEEE 488–1975، واجهة IEEE الرقمية القياسية للأدوات القابلة للبرمجة، والتي تحتوي على المواصفات الكهربائية والميكانيكية والوظيفية لنظام الواجهة. تم تنقيح هذا المعيار لاحقًا في عام 1978 (IEEE-488.1) و1990 (IEEE-488.2). تتضمن مواصفات IEEE 488.2 الأوامر القياسية للأدوات القابلة للبرمجة (SCPI)، والتي تحدد أوامر محددة يجب على كل فئة من الأدوات اتباعها. يضمن SCPI التوافق والقدرة على التكوين بين هذه الأدوات.

لقد اكتسبت ناقلة IEEE-488 شعبية كبيرة منذ فترة طويلة لأنها سهلة الاستخدام وتستفيد من مجموعة كبيرة من الأدوات والمحفزات القابلة للبرمجة. ومع ذلك، فإن الأنظمة الكبيرة لها القيود التالية:

• تحد سعة مروحة السائق النظام إلى 14 جهازًا بالإضافة إلى وحدة تحكم.
• يحد طول الكابل من مسافة جهاز التحكم إلى مترين لكل جهاز أو 20 مترًا إجمالاً، أيهما أقل. وهذا يفرض مشاكل في النقل على الأنظمة المنتشرة في غرفة أو على الأنظمة التي تتطلب قياسات عن بعد.
• تحد العناوين الأساسية النظام إلى 30 جهازًا بعناوين أساسية. نادرًا ما تستخدم الأجهزة الحديثة عناوين ثانوية، لذا فإن هذا يضع حدًا لحجم النظام يبلغ 30 جهازًا. ^[2]

يحدد معيار LXI بروتوكولات الاتصال لأنظمة الأجهزة واكتساب البيانات باستخدام Ethernet. تعتمد هذه الأنظمة على أجهزة صغيرة ومعيارية تستخدم شبكة محلية مفتوحة منخفضة التكلفة (Ethernet). توفر الأجهزة المتوافقة مع LXI مزايا الحجم والتكامل للأجهزة المعيارية دون قيود التكلفة وعامل الشكل للهندسة المعمارية للبطاقات. من خلال استخدام اتصالات Ethernet، يسمح معيار LXI بالتغليف المرن، والإدخال/الإخراج عالي السرعة، والاستخدام الموحد لاتصال الشبكة المحلية في مجموعة واسعة من التطبيقات التجارية والصناعية والفضائية والعسكرية. يتضمن كل جهاز متوافق مع LXI برنامج تشغيل أداة افتراضية قابلة للتبديل (IVI) لتبسيط الاتصال بالأجهزة غير LXI، حتى تتمكن الأجهزة المتوافقة مع LXI من الاتصال بالأجهزة التي لا تتوافق مع LXI (أي الأجهزة التي تستخدم GPIB وVXI وPXI وما إلى ذلك). هذا يبسط بناء وتشغيل تكوينات هجينة للأجهزة.

تستخدم أجهزة LXI أحيانًا البرمجة النصية باستخدام معالجات نصوص الاختبار المضمنة لتكوين تطبيقات الاختبار والقياس. توفر الأجهزة القائمة على النصوص مرونة معمارية وأداءً محسنًا وتكلفة أقل للعديد من التطبيقات. تعزز البرمجة النصية فوائد أجهزة LXI، وتوفر LXI ميزات تمكن وتعزز البرمجة النصية. على الرغم من أن معايير LXI الحالية للأجهزة لا تتطلب أن تكون الأجهزة قابلة للبرمجة أو تنفيذ البرمجة النصية، إلا أن العديد من الميزات في مواصفات LXI تتوقع أجهزة قابلة للبرمجة وتوفر وظائف مفيدة تعزز قدرات البرمجة النصية على الأجهزة المتوافقة مع LXI. ^[3]

تعد ملحقات VME للأجهزة (VXI) معيارًا كهربائيًا وميكانيكيًا يستخدم بشكل أساسي مع معدات الاختبار الأوتوماتيكية (ATE). يسمح VXI للمعدات من بائعين مختلفين بالعمل معًا في بيئة تحكم وتعبئة مشتركة. VPX (المعروف أيضًا باسم VITA 46) هو معيار ANSI يعتمد على VMEbus مع دعم للنسيج المبدل باستخدام موصل عالي السرعة. يجمع VXI بين مواصفات VMEbus وميزات ناقل الواجهة للأغراض العامة (GPIB) لتلبية احتياجات تطبيقات الأجهزة. قد تكون هناك أيضًا تقنيات أخرى متاحة لوحدات التحكم والمعالجات VME وVPX وVXI.

يتطلب اختيار واجهات ومحولات ناقل VME وVPX وVXI تحليل التقنيات المتاحة. يستخدم ناقل VME الأصلي (VMEbus) بطاقات Eurocards، وهي لوحات دوائر متينة توفر قابسًا مكونًا من 96 سنًا بدلاً من موصل حافة من أجل المتانة. VME64 هو إصدار موسع من VMEbus يوفر عمليات نقل البيانات والعنونة بمعدل 64 بت. تتضمن ميزات VME64 عمليات نقل البيانات غير المتزامنة، ونطاق عنونة بين 16 و40 بت، وعرض مسار البيانات بين 8 و64 بت، وعرض نطاق ترددي يبلغ 80 ميجابت/ثانية. VME64 الموسع (VME64x) هو إصدار محسن من VMEbus الأصلي يتميز بعائلة موصلات مكونة من 160 سنًا، ودبابيس مصدر طاقة 3.3 فولت، وعرض نطاق ترددي يصل إلى 160 ميجابت/ثانية، ومقابض قفل الحاقن/القاذف، وإمكانية التبديل السريع. ينقل VME160 البيانات بسرعة 160 ميجابت/ثانية. ينقل VME320 البيانات بمعدل 320 ميجابت/ثانية. يجمع VXI بين مواصفات VMEbus وخصائص ناقل الواجهة للأغراض العامة (GPIB) لتلبية احتياجات تطبيقات الأجهزة. تتوفر أيضًا واجهات ناقل VME وVPX وVXI ومحولات لتطبيقات VPX. ^[4]

PCI eXtensions for Instrumentation ( PXI )، عبارة عن ناقل محيطي متخصص في أنظمة التحكم في الوقت الفعلي واكتساب البيانات. تم تقديم PXI في عام 1997، ويستخدم عوامل الشكل CompactPCI 3U و 6U ويضيف خطوط تشغيل وناقل محلي ووظائف أخرى مناسبة لتطبيقات القياس. يتم تطوير مواصفات أجهزة وبرامج PXI وصيانتها بواسطة PXI Systems Alliance. ^[5] تنتج أكثر من 50 شركة مصنعة حول العالم أجهزة PXI. ^[6]

يربط الناقل التسلسلي العالمي ( USB ) الأجهزة الطرفية، مثل لوحات المفاتيح والفئران، بأجهزة الكمبيوتر الشخصية. USB هو ناقل توصيل وتشغيل يمكنه التعامل مع ما يصل إلى 127 جهازًا على منفذ واحد، وله معدل إنتاج أقصى نظري يبلغ 480 ميجابت/ثانية (USB عالي السرعة كما تحدده مواصفات USB 2.0). نظرًا لأن منافذ USB هي ميزات قياسية لأجهزة الكمبيوتر الشخصية، فهي تطور طبيعي لتكنولوجيا المنفذ التسلسلي التقليدية. ومع ذلك، لا يتم استخدامه على نطاق واسع في بناء أنظمة الاختبار والقياس الصناعية لعدة أسباب (على سبيل المثال، نادرًا ما تكون كابلات USB من الدرجة الصناعية، وهي حساسة للضوضاء، ولا يتم توصيلها بشكل إيجابي وبالتالي يمكن فصلها بسهولة، والمسافة القصوى بين وحدة التحكم والجهاز محدودة ببضعة أمتار). مثل بعض الاتصالات الأخرى، يتم استخدام USB في المقام الأول للتطبيقات في بيئة المختبر التي لا تتطلب اتصال ناقل قوي.

RS-232 هو مواصفة للاتصالات التسلسلية شائعة الاستخدام في الأجهزة التحليلية والعلمية، وكذلك للتحكم في الأجهزة الطرفية مثل الطابعات. وعلى عكس GPIB، من الممكن باستخدام واجهة RS-232 توصيل جهاز واحد فقط والتحكم فيه في كل مرة. كما أن RS-232 عبارة عن واجهة بطيئة نسبيًا بمعدلات بيانات نموذجية أقل من 20 كيلو بايت/ثانية. RS-232 هو الأنسب للتطبيقات المعملية المتوافقة مع اتصال أبطأ وأقل خشونة.

تستخدم إحدى أحدث منصات أنظمة الاختبار التي تم تطويرها أجهزة مزودة بمعالجات نصية للاختبار مدمجة مع ناقل عالي السرعة. في هذا النهج، يقوم جهاز "رئيسي" بتشغيل نص اختبار (برنامج صغير) يتحكم في تشغيل الأجهزة "التابعة" المختلفة في نظام الاختبار، والتي ترتبط بها عبر مزامنة المشغل عالية السرعة القائمة على شبكة LAN وناقل اتصال بين الوحدات. البرمجة النصية هي كتابة برامج بلغة برمجة نصية لتنسيق تسلسل الإجراءات.

تم تحسين هذا النهج لنقل الرسائل الصغيرة التي تميز تطبيقات الاختبار والقياس. ومع وجود تكلفة شبكة ضئيلة للغاية ومعدل بيانات يبلغ 100 ميجابت/ثانية، فهو أسرع بشكل ملحوظ من GPIB و100BaseT Ethernet في التطبيقات الحقيقية.

تتمثل ميزة هذه المنصة في أن جميع الأجهزة المتصلة تتصرف كنظام متعدد القنوات متكامل بإحكام، بحيث يمكن للمستخدمين توسيع نطاق نظام الاختبار الخاص بهم ليناسب عدد القنوات المطلوبة بتكلفة فعالة. يمكن للنظام المُهيأ على هذا النوع من المنصة أن يقف بمفرده كحل كامل للقياس والأتمتة، مع وحدة رئيسية تتحكم في المصادر والقياس وقرارات النجاح/الفشل والتحكم في تدفق تسلسل الاختبار والتصنيف ومعالج المكونات أو المسبار. يعني دعم خطوط التشغيل المخصصة أنه يمكن تحقيق العمليات المتزامنة بين أجهزة متعددة مزودة بمعالجات نصية اختبارية مدمجة مرتبطة بواسطة هذه الحافلة عالية السرعة دون الحاجة إلى اتصالات تشغيل إضافية. ^[7]

إن إضافة نظام تحويل عالي السرعة إلى تكوين نظام الاختبار يسمح باختبار أجهزة متعددة بشكل أسرع وأكثر فعالية من حيث التكلفة، وهو مصمم لتقليل أخطاء الاختبار والتكاليف. يتطلب تصميم تكوين تحويل نظام الاختبار فهم الإشارات التي سيتم تحويلها والاختبارات التي سيتم إجراؤها، بالإضافة إلى عوامل شكل أجهزة التحويل المتاحة.

• قائمة معدات القياس الكهربائية والإلكترونية
• سحب الحمل ، مصطلح عامي يُطبق على عملية تغيير المقاومة المقدمة لجهاز قيد الاختبار بشكل منهجي

• اتحاد LXI
• معيار NIST 1588
• ICS Electronics. “GPIB 101A Tutorial About the GPIB Bus.”، تم استرجاعه في 29 ديسمبر 2009.
• [1]
• شركة أنظمة الاختبار المتحدة