Anspruchsvolle Test- und Messanforderungen mit PXI meistern

Jedes Jahr kommen neue Produkte und Systeme mit mehr Komfort und Intelligenz auf den Markt – meist zu niedrigeren Preisen als die Vorgängermodelle. Die Grundprämisse unserer marktgetriebenen Wirtschaft ist die Notwendigkeit, neue Produkte zu entwickeln, die die Kunden dann kaufen – letztendlich ist die Technologie die Triebfeder der Wirtschaft. Und schätzen wir nicht alle neue Technologien? Parallel dazu müssen auch Test-Technologien und ihre Implementierungen kontinuierlich Schritthalten und sich entsprechend weiterentwickeln. Zum Anforderungsprofil moderner Tests gehören Aspekte wie vermehrte Simulation von Sensoren, Fehlersimulation, höhere Datenraten und gesteigerte Präzision. All diesen Kriterien muss Rechnung getragen werden, während gleichzeitig der Testdurchsatz steigen und die Kosten sinken sollen. Teststrategien waren schon immer für unsere Branche eine anspruchsvolle Herausforderung. Aktuell scheinen die Anforderungen an den Test jedoch noch an Schärfe dazugewonnen zu haben.

Glücklicherweise hat die Test- und Messtechnikbranche neue Lösungen entwickelt, um den aktuellen Anforderungen zu genügen. In vielen Fällen besteht die Lösung in einer modularen Instrumentierungsarchitektur auf PXI-Basis (PCI eXtensions for Instrumentation), die ihre Eignung als bemerkenswert flexible Plattform bereits bewiesen hat. Im Laufe der letzten 17 Jahre haben die mehr als 60 Mitglieder der PXI Systems Alliance (PXISA) beständig Innovationen auf den Markt gebracht und Module entwickelt, die den Anforderungen der aktuellsten Technologien gerecht werden. So wurden auf PXI-Basis Test- und Messtechniklösungen entwickelt, die es bei anderen Plattformen nicht gibt.

Warum ist PXI so erfolgreich?

Einige der Gründe für den Erfolg von PXI sind offensichtlich. Viele Lieferanten, noch viel mehr Produkte und zahlreiche frühere Anwendungserfolge zählen zu den wichtigsten Gründen. Sieht man etwas genauer hin, erkennt man noch weitere Kriterien für den Erfolg. Dazu zählen die Auswahlmöglichkeiten bei der Software: Zahlreiche Programmiersprachen einschließlich Echtzeit-Betriebssystemen sowie Spezialsoftware für Anwendungen wie HILS (Hardware In the Loop Simulation) erleichtern entscheidend die PXI-Implementierung. Zudem punktet PXI mit einer guten Anschlussmöglichkeit, denn die beste Hardware nützt nichts, wenn man sie nicht mit dem Prüfling verbinden kann. Glücklicherweise gibt es Lieferanten, die hochpolige Steckverbinder entwickelt haben, die gut zu PXI passen. Auch beflügelt PXI die Kreativität der Anbieter: Die geringe Größe von 3HE wurde damals (im Jahr 1997, als die PXI-Spezifikation freigegeben wurde) als Einschränkung empfunden. Man ging davon aus, dass die geringe Größe, vor allem im Vergleich mit VXI, die erreichbare Bandbreite und Funktionsdichte beschränken würde. Glücklicherweise war dem nicht so. Schaltsysteme mit 4.000 bis hin zu 8.000 Relais in einer einzigen Matrix, 1.000 V Isolation und einer HF-Instrumentierung von bis zu 26 GHz und darüber hinaus sind nur ein paar Beispiele, was mit PXI möglich ist.

Ein weiterer Aspekt ist das Zusammenspiel mit anderen Plattformen: In vielen Fällen sind hybride Testsysteme der Normalfall. Gründe hierfür sind beispielsweise die Verfügbarkeit von passenden Messgeräten, Budgetlimitierungen, die eine Wiederverwendung von Hardware erzwingen sowie partielle Wiederverwendung und/oder Erweiterung vorhandener Testsysteme. Es hat sich gezeigt, dass PXI mit den Anforderungen dieser Umgebungen sehr gut zurechtkommt. Nicht unwesentlich sind überdies die Systemintegratoren. Dieses Segment der Testbranche hat die PXI-Plattform als Lösungsbasis für zahlreiche Anwendungen gewählt. Ihre Fähigkeiten, die PXI-Systeme effizient einzusetzen, machen einen Großteil des Erfolgs aus.

PXI in der Praxis

Da im Rahmen dieses Artikels nicht alle PXI-Vorzüge angemessen dargestellt werden können, geht es im Folgenden primär um Anwendungen, bei denen für den Test Teile der Betriebsumgebung eines Prüflings simuliert werden müssen. Diese Simulationen werden mittels PXI-Systeme realisiert. Natürlich ist jedes Testsystem eine Art Simulator, da es das Auto, den PC oder sonstige Systeme nachbildet, in die der Prüfling letztendlich verbaut werden wird. Neue Anwendungen erfordern jedoch neue Simulationsverfahren.

Die Aufzählung benennt einige Fallstudien, bei denen PXI einen wichtigen Teil der erforderlichen Teststrategie realisiert und in einigen Fällen zu deutlicher Vereinfachung geführt hat. Einige dieser Anwendungen sind sehr speziell, sodass man nicht zwingend auf die Idee kommt, dass modernste Testverfahren, geschweige denn Simulationen, erforderlich wären. In jedem Fall jedoch war PXI ein wichtiger Bestandteil der Teststrategie.

Fehlersimulation bei Automotive-Steuergeräten (Automotive ECU Fault Insertion)

In diesem Fall wird durch PXI-Systeme eine offene Plattform für HILS-Anforderungen realisiert. In Verbindung mit der großen Vielfalt an verfügbarer Hardware von Pickering Interfaces und zahlreichen anderen Anbietern entstand eine hochgradig flexible und kostengünstige Alternative zu proprietären Systemen. Die Modularität und Offenheit des PXI-Ansatzes ermöglichte es dem Systemintegrator, eine hochgradig skalierbare Lösung zu entwickeln, die ausreichend Potenzial für künftige Weiterentwicklungen beinhaltet.

Test der Satellitennutzlast (Satellite Payload Testing)

In diesem Fall hat der Kunde entschieden, sich bei der Spezifizierung der Hardware für die Simulationsanforderungen nicht auf herkömmliche Tools und Strategien zu beschränken. Stattdessen hat man einen unvoreingenommenen Blick auf das geworfen, was möglich und verfügbar war. Das Ziel war, eine technisch optimale Lösung im Rahmen eines vorgegebenen Budgets zu finden. Es wurde beschlossen, bei der Hardware hauptsächlich auf den PXI-Standard zu setzen, wobei Pickering Interfaces als einer der Hauptlieferanten ausgewählt wurde. Die Begründung für diese Entscheidung ergab sich aus einer Feststellung dieses Kunden: „Die Lösung passte zu unseren Anforderungen. Wir mussten unsere Anforderungen nicht an die Lösung anpassen.“

Temperatursimulation für Dieselmotoren (Diesel Engine Temperature Simulation)

In diesem Fall, in dem zahlreiche Stimulus- und Messeinheiten bereits als PXI-Module vorhanden waren und die Anforderung bestand, RTOS-Software zu unterstützen, wurde die PXI-Plattform als natürliche Wahl betrachtet, um neue Produktdesigns zu entwickeln. Die dann realisierte Lösung bestand aus einem 3HE-PXI-Modul (Modell 40-262), das sechs RTD-Simulationskanäle (in einem Slot) oder 18 Kanäle (in zwei Slots) unterstützte.

Die drei aufgeführten Applikationen verdeutlichen, dass PXI-Produkte die für zahlreiche Anwendungen benötigten Signale simulieren können. Das betrifft Branchen wie Konsumelektronik, Transportwesen und Luft- und Raumfahrt gleichermaßen. Mit PXI lässt sich die Kompaktheit erzielen, die für Systeme im Prüffeld erforderlich ist. Die erreichbare Genauigkeit entspricht den Kundenanforderungen, zahlreiche Spezialanforderungen wie RTOS-Softwareumgebung sind ebenfalls kein Problem.

(mrc)