Eine für alles

Matthias Vogel, Vertriebsleiter Osteuropa, Konrad GmbH

Frühzeitig setzte Konrad bei der Erstellung von Testsystemen auf den modularen Ansatz und realisierte Lösungen fast ausschließlich auf PXI-Basis. Die Verfügbarkeit von Instrumenten für alle erdenklichen Aufgabenstellungen kann inzwischen als ausgezeichnet angesehen werden, dank Unterstützung dieses Industriestandards durch eine Vielzahl von Herstellern.

Dennoch wurden einige wichtige Merkmale für den Baugruppentest seinerzeit, bei der Festlegung der PXI-Spezifikation, nicht adressiert. Der PXI-Standard wurde bewusst breit angelegt, so hat man im Entwicklungslabor teilweise andere Anforderungen an einen Tester, als im Produktionsumfeld. Was sind nun die Anforderungen, die im Fokus der ABex-Erweiterung stehen?

Eine der elementaren Anforderungen war bisher nur schwierig zu lösen – die Signalverschaltung zwischen den Instrumenten und Schaltmatrizen kann bei klassisch implementierten Lösungen nur durch eine starre Verkabelung gelöst werden. Ändern sich kurzfristig Testanforderungen, zieht das unweigerlich eine Änderung in der Verkabelung nach sich. Weiterhin muss ein modernes ATE-System offen für die Integration von Nicht-PXI-Ressourcen sein. Beispiele umfassen größere DC und AC-Quellen sowie elektronische Lasten, die nach wie vor meistens klassisch als externe Geräte integriert werden müssen. Schließlich stellt sich noch die Frage nach einer robusten und langlebigen Prüflingsschnittstelle, die individuell gelöst werden musste.

Bei der Erarbeitung der ABex-Spezifikation stand von Anfang an der Gedanke der Systemerweiterung unter vollkommener Beibehaltung der Kompatibilität zu PXI im Vordergrund. Deshalb wurde ein Weg gefunden, durch Hinzufügung einer Signalbackplane existierende Standard-PXI-Chassis von Herstellern wie National Instruments, um die rechts skizzierte Funktionalität zu erweitern.

Die Backplane verfügt insgesamt über 80 Leitungen, die in Gruppen für die Übertragung von Messsignalen, Powersignalen zur Prüflingsstimulierung sowie weitere Digital I/O Busse aufgeteilt sind. So erlauben insgesamt 30 analoge Leitungen, die auch in 10 differenzielle Leitungspaare mit jeweils eigener Schirmlage konfiguriert werden können, ausreichend Spielraum für die gleichzeitige Übertragung von mehreren Stimuli- und Messergebnissen.

Die Verbindung zwischen PXI-Instrumenten und Backplane kann an jeder beliebigen Position im PXI-System über ABex-Terminalmodule realisiert werden. Derartige Terminalmodule ermöglichen das Signalrouting zwischen Messbus, Instrument und ggf. Prüflingsschnittstelle. Nebenbei befindet sich auf den Terminalmodulen Platz für das Zwischenschalten von Adaptionsplatinen, auf denen angepasste Zusatzelektronik, z.B. zur Signalkonditionierung untergebracht werden kann. Terminalmodule sind für viele gängige PXI-Instrumente bereits verfügbar, darunter DAQ Karten, DMM, Digital I/O Module von National Instruments sowie Relais-Karten, Schaltmatrizen und FPGA-Karten.

Instrumente, die nicht als PXI-Geräte zur Verfügung stehen, können elegant in das Gesamtsystem integriert werden. Dafür wurden auf der Signalbackplane auch auf der Rückseite entsprechende Steckplätze vorgesehen. Mittels spezieller Rear-Module erfolgt die Einspeisung externer Powersignale oder kann zu Debugging-Zwecken jede beliebige Busleitung rückgemessen werden.

Derartige Flexibilität in der Messtechnik ermöglicht universelle Testsysteme. So können in einem 19“ Chassis mit 6 HE, z.B. Funktionstestsysteme für den Automotive-Sektor realisiert werden oder Halbleitertester für den extrem hochperformanten parallelen Test von RFID-Tags realisiert werden. Die Serie der LEON In-Circuit-Tester von Konrad Technologies wurde ebenso um eine ABex-Variante ergänzt und ermöglicht nun ein ICT-System mit 2236 Testpunkten in nur einem Chassis. Der eigentliche Vorteil von ABex erwächst auf der Kombinierbarkeit der unterschiedlichen Testkonzepte. So kann auf nur einer Plattform ein kombiniertes Testsystem für den In-Circuit Test ergänzt um Boundary Scan und einen funktionalen Test durchgeführt werden.

Je nach Anwendungsfall können für ABex sogenannte synthetische Instrumente realisiert werden. Derartige Instrumente werden mit FPGA- bzw. FlexRIO Karten von National Instruments und anwendungsorientierten Terminalmodulen realisiert. Beispiele hierfür sind die Instrumente für den protokollbasierten Test KT-4711 und KT-4712, die sich z.B. für den schnellen Produktionstest von RFID-Tags, Smartcards und ähnlichen Produkten eignen. Ein weiteres Beispiel ist die KT-TM-401 – eine dynamische Digital-I/O-Karte mit 128 galvanisch entkoppelten Kanälen für Pegel bis zu 28 V. Der Einsatzbereich dieses Instrumentes reicht vom schnellen Patterntest bei Automotive Steuergeräten bis zur Ansteuerung langsamer Halbleiterschaltungen. Durch die verwendete FPGA-, bzw. FlexRIO-Technologie wird eine sehr gute Skalierbarkeit und Anpassbarkeit an sich ändernde Aufgabenstellungen ermöglicht.

Eine qualitativ hochwertige und langlebige Schnittstelle ist im Baugruppentest unbedingt erforderlich, vor allem dann, wenn unterschiedliche Produkte und Varianten auf ein und derselben Testeinrichtung geprüft werden. Aus diesem Grund wurde die KT-ABex-Rec21 Prüflings-Schnittstelle entwickelt, die auf Virginia Panel Kontakten basiert. Bei der Konstruktion des ABex-Receivers und ITA-Rahmens (ITA = Interchangeable Test Adapter) wurde konsequent eine Festlegung auf vier Teilungseinheiten pro Schnittstellenmodul gewählt, um eine maximale Flexibilität zu erzielen. Eine Adaptierung auf die Virginia Panel Receiver-Module erfolgt wiederum kabellos über Aufsteckmodule. Die Schnittstelle ermöglicht bis zu 20.000 Kontaktierzyklen ohne Verschleiß an den Kontakten. Sämtliche gängigen Kontakt-Technologien werden unterstützt, darunter klassische 192-polige Niederstromkontakte und Power-Kontakte bis zu 50 A.

Von Konrad Technologies bereits zur Serienreife gebracht und in vielfältigen Testlösungen am Markt im täglichen Einsatz, bietet der ABex-Standard dennoch Raum für Weiterentwicklungen. Darunter die Adaption weiterer PXI-Instrumente und Entwicklung weiterer synthetischer Instrumente für die FlexRIO-Karten. Das Unternehmen hat für dieses Ziel die ABex-Spezifikation veröffentlicht und bietet interessierten Firmen die Mitarbeit in der ABex Systemallianz an. Erste Mitglieder sind bereits beigetreten.

Mit ABex wird die Brücke zum flexiblen Universaltester auf PXI-Basis, durch Hinzufügung einer Analogbus-Backplane sowie eines flexibles Terminal-Modul-Konzeptes gebaut. Dabei fungiert das System auch als Integrationsplattform für nicht-PXI-Systemressourcen. Auf einer Plattform können damit kombinierte Tests, bestehend aus funktionalem Test, In-Circuit-Test und Boundary-Scan-Test realisiert werden. Eine hochwertige und flexible Prüflingsschnittstelle ermöglicht den Einsatz im Produktionsumfeld. Zur Weiterentwicklung der ABex-Plattform wurde die herstellerübergreifende ABex-Systemallianz ins Leben gerufen.