Test-Scripts für programmierbare Stromquellen

Eine programmierbare Stromquelle, die über Test-Scripts gesteuert werden kann. GW Instek

Test-Applikationen im Entwicklungs- und Fertigungsbereich erfordern oftmals programmierbare Stromquellen. Diese sollen ein komplexes Muster aus zeitlich genau definierten Spannungs- und Stromverläufen automatisch ablaufen lassen. So etwas umzusetzen kann teure Hardware erfordern und viel Zeit beanspruchen. Intelligente Stromquellen, die eigenständig ein Script ausführen, ermöglichen komplizierte Prüfmuster zu einem günstigen Preis. Der Einsatzbereich dieser Methode ist denkbar groß, beispielsweise Anstiegszeitsteuerung für Alterungstests von Bauteilen, Treppenformen für Auslöseschwellen von Sicherungen und vieles mehr.

Vorteile einer Stromquelle mit Script-Unterstützung

Um komplexe Signalformen automatisch ablaufen zu lassen, gibt es verschiedene klassische Ansätze. Einer davon ist die Stromquelle über eine Schnittstelle zum Beispiel USB oder LAN mit einem externen PC zu verbinden. Ein vom Hersteller bereitgestelltes oder selbst erstelltes Testprogramm steuert dann die Stromquelle. Das Verfahren eine Script-fähige Stromquelle einzusetzen, hat dagegen folgende Vorteile:

• Es sind keine Programmierkenntnisse erforderlich. Man kann sich auf die Stromquelle konzentrieren, da keine Programmiersprache wie C# eingesetzt wird. Das Script ist sehr schnell und intuitiv begreifbar. Wer die Funktionen und Parameter der Stromquelle versteht, kommt mit dem im Script eingesetzten Format sofort zurecht.
• Die automatischen Abläufe werden von der Stromquelle selbst ausgeführt. Es ist kein zusätzlicher externer Controller-PC erforderlich, um das Script laufen zu lassen.
• Um ein Script zu erstellen, benötigt man lediglich Excel. Fortgeschrittene Excel-Kenntnisse sind nicht erforderlich.
• In der Funktion bewährte Scripts können leicht auf mehrere Teststationen, also weitere Stromquellen, verteilt werden.
• Ein schneller Wechsel von Prüflingstypen wird unterstützt. Passende vorbereitete Scripts können am Frontpanel ausgewählt werden.
• Sehr teure Stromquellen zum Beispiel mit ARB-Funktion oder teuren Schnittstellen zum Beispiel GPIB können vermieden werden.

Erstellung eines Scripts

Zum Einsteigen in die Struktur eines Scripts wird zunächst ein fiktives Testsignal erzeugt. Daran lässt sich erkennen, wie intuitiv die Idee dieser Methode ist. Später im Text werden zur Verdeutlichung Beispiele aus der Praxis skizziert.

Das Signal soll wie in Bild 1 dargestellt aussehen: es gibt einen Zyklus, der zweimal wiederholt wird. Die Pegel für Strom und Spannung sind voneinander unabhängig. Ein Zyklus besteht aus 9 verschiedenen Pegeln, die sich schrittweise ändern.

Bild 1: Ein fiktives Testsignal. Stantronic Instruments

Das Script in Bild 2 erzeugt dieses Testsignal. Um es für Einsteiger übersichtlich zu halten, ist die Tabelle auf die wesentlichen Spalten gekürzt worden. Das Script besteht aus zwei Abschnitten, einer Kopfzeile (grün markiert) und einem Datenblock (gelb markiert) mit folgender Funktion:

• Kopfzeile. Das Script hat einen Kopf in Zeile 1 und 2. Hier wird die Anzahl der gewünschten Zyklen angegeben: Cycle Number ist also 2. Entsprechend der Anzahl der 9 Schritte (9 Werte) innerhalb eines Zyklus wird ebenfalls in der Kopfzeile der Beginn und das Ende des Zyklus eingetragen: also Start Step = 1 und End Step = 9. Die Kopfzeile beherrscht auch andere Betriebsarten wie zum Beispiel Loops, auf die an dieser Stelle nicht eingegangen wird.
• Datenblock. Der Kopfzeile folgen in Form eines „Lookup Table“ die Blockdaten für den Zyklus. Entsprechend der Anzahl der 9 Pegel innerhalb eines Zyklus hat damit der Datenblock in der Grundstruktur 9 Zeilen (Step), die in den Zeilen 5 bis 13 dargestellt sind. Hier werden in weiteren Tabellenspalten für jeden Schritt einzeln die Parameter der Stromquelle eingestellt. Beachten Sie hierzu die Überschriften in Zeile 4. Dazu gehört die Aktivierung des Ausganges, die Zeitdauer des Pegels, Spannung beziehungsweise Strom und weitere.
  

  Bild 2: Das Script erzeugt das fiktive Testsignal aus Bild 1. Stantronic Instruments

Das lässt sich folgendermaßen lesen: In Zeile 5 bleibt der Ausgang für 2 s ausgeschaltet. In Zeile 6 wird der Ausgang eingeschaltet und die Spannung auf 80 V eingestellt und der Strom auf 7 A begrenzt.

Weitere Parameter im Datenblock

Der Datenblock enthält weitere Spalten, die zusätzliche Parameter der Stromquelle im aktuellen Schritt kontrollieren. Solche Parameter sind in der Industrie meist bekannt oder im Handbuch erklärt. Bild 3 zeigt eine kurze Übersicht um darzustellen, dass eine Kontrolle durch das Script umfassend möglich ist:

Laden und Benutzung des Scripts

Bild 3: Die Steuerung durch das Script ist umfassend möglich. Stantronic Instruments

Bild 4: Die Frontplatte der Stromquelle ermöglicht über die Standardtasten und Displays den Umgang mit den Scripts. Stantronic Instruments

Das fertige Script wird auf einen USB-Stick gespeichert und dieser in den USB-Port der Stromquelle eingesteckt. Die Frontplatte der Stromquelle ermöglicht über die Standardtasten und Displays den Umgang mit den Scripts. Dazu gehört, das Script innerhalb der Stromquelle in einem der zehn verfügbaren Script-Speicher abzulegen und bereits abgelegte Scripts zu aktivieren (Bild 4). Wenn die normale Aktivierungstaste für den Ausgang gedrückt wird, dann wird das Script gestartet. Wenn vorhanden, dann kann das Script auch über einen externen analogen Eingang gestartet werden.

Unterstützung zur korrekten Eingabe

Um schnell ans Ziel zu kommen, hilft die Stromquelle die Scripte korrekt aufzusetzen. Im Falle, dass sich doch ein Syntaxfehler in der Tabelle eingeschlichen hat, wird dies am Frontpanel angezeigt. Ein passender Bericht kann über den USB-Stick abgeholt werden. Handelt es sich zum Beispiel um die Kennnummer 93, wird der Bericht als CSV-Datei abgelegt und enthält eine kurze Erläuterung. In diesem Fall „93→_SEQ_ERR__OCP_TOO_SMALL“. Dies bedeutet, dass der eingetragene Wert für den Überspannungsschutz zu klein ist.

Tipp: die verschiedenen Scriptspeicher können vielfältig eingesetzt werden:

• Beim Schreiben des Scripts zum Austesten von Einstellungen, um den optimalen Prüfablauf und die beste Parametrisierung zu finden
• Um auf einem bestimmten Prüfling verschiedene Testszenarien aufzusetzen, wie zum Beispiel ein Schnelltest, der nach Erfolg in einen Dauertest umgewandelt wird.
• Den schnellen Wechsel von verschiedenen Prüflingstypen auf einer einzigen Teststation zu ermöglichen.

Auf der nächsten Seite finden Sie eine Vielzahl von Beispielen aus der Praxis.

Beispiele aus der Praxis

Bild 5: Test-Script für Lebensdauertest. Stantronic Instruments

Bild 5 präsentiert ein Test-Script für Lebensdauertest. Zum Beispiel Langzeittests für Leuchten, Heizquellen und so weiter. In diesem Testablaufbeispiel wird der der Ausgang 18 Stunden ein- und 6 Stunden ausgeschaltet, wiederholend über einen Zeitraum von 100 Tagen.

Bild 6: Test Script zum Test von rückstellbaren PPTC-Sicherungen. Stantronic Instruments

Bild 6 stellt ein Test-Script zum Test von rückstellbaren PPTC-Sicherungen vor. Das Beispiel für eine rückstellbare PPTC-Sicherung prüft die open-circuit-Eigenschaften durch einen Stromanstieg von 0 bis 3 A in 16-stufiger Auflösung. Das Test-Script kann eine Abfolge von verschiedenen Strömen bei Konstantspannungseinstellung ausführen, um die Eigenschaften bei Auslösen und Rückstellung einer PPTC-Sicherung zu testen.

Bild 7: Test-Script zur Ausgabe eines Pulsmusters. Stantronic Instruments

Bild 7 zeigt ein Test-Script zur Ausgabe eines Pulsmusters. Einstellungen: Einstellen und Ausführen eines Testablaufes mit 6 mal Umschalten zwischen 12 V/s und 5 V/s mit festeingestelltem Strom von 3 A.

Bild 8: Test-Script zur Steuerung der Anstiegszeit für einen Schnell-Alterungstest. Stantronic Instruments

Bild 8 zeigt eine Test-Script zur Steuerung der Anstiegszeit für einen Schnell-Alterungstest. Die Ausgangsspannung steigt von 0 V auf 5 V in 50 s bei einer Stromeinstellung von 10 A. Diese Einstellung bleibt 30 Minuten lang unverändert mit anschließend automatischer Abschaltung.

Bild 9: Test-Script zur Erzeugung von Burst Noise. Stantronic Instruments

Bild 9 zeigt ein Test-Script zur Erzeugung von Burst Noise. Die Grafik zeigt die ideale Wellenform. Jedoch hängt diese von der Spannungseinstellung und der Bandbreite der jeweils verwendeten Stromquelle ab. Burst-Signale werden mitten in der Konstantspannung angewendet. Das Beispiel zeigt eine kontinuierliche Ausgangsspannung, die einen Burst-Impuls zwischen 12 V und 8 V erzeugt. Jedes Burst-Signal ist 100 ms und die gesamte Dauer der Burst-Signale ist 1,5 s. Es tritt alle 10 Minuten (600 s) der 12 V Konstantausgangsspannung auf.

(jj)