Funktionstester für NI-Schaltmodule

Abbildung 1. Das NI Switch Health Center zeigt einen abgeschlossenen Relaistest und das resultierende HTML-Protokoll.

Schaltmodule werden durch Senden eines Signals über eine Kombination von Verbindungswegen auf jeder Karte getestet, um den Zustand jedes Relais zu überprüfen. Nach Abschluss des Tests wird festgestellt, dass jedes Relais funktionsfähig, offen, geschlossen oder nicht verifiziert ist, da das Relais aufgrund von Fehlern auf der Karte nicht getestet werden kann. Nach Abschluss der Funktionstests werden bestimmte Schaltmodule weiteren Tests unterzogen, bei denen jedes Relais auf Widerstandsänderungen getestet wird und eine Warnung für Relais mit einer großen Widerstandsänderung ausgegeben wird. Testergebnisse werden in einem Relaiskartendiagramm überlagert und in einer Tabelle mit dem Speicherort der Softwaretopologie aufgeführt, so dass Sie Relais, die ersetzt werden müssen, physisch finden und Routen identifizieren können, die möglicherweise betroffen sind.

Abbildung 2: Der integrierte Relaistest liefert sowohl den physikalischen Standort als auch den Standort der Softwaretopologie für ausfallende Relais.

Um zu verhindern, dass die im Relaistest verwendeten Signale unbeabsichtigt mit externen Schaltkreisen verbunden werden, muss das NI Switch Health Center alle Kabel oder austauschbaren Testschnittstellen (ITAs) vom NI-Schaltmodul trennen. Bei NI SwitchBlock verhindert die Sicherheitsverriegelungsschaltung, dass der Relaistest ausgeführt wird, bis alle externen Verbindungen getrennt wurden. Die gleiche Schaltung wird auch verwendet, um Relaiskarten vom Analogbus zu trennen, wenn die vorderen Anschlüsse freiliegen, wodurch die Relaiskarten fingersicher sind. 

Abbildung 3. Das NI Switch Health Center ist eine zentrale Anlaufstelle für Relaiszykluszählungen und integrierte Relaistests.

Am Ende jedes Relaistests haben Sie die Möglichkeit, einen Bericht zu erstellen, der den Zustand aller Relais auf jeder Relaiskarte einschließlich ihrer Zyklusanzahl dokumentiert. Das Protokoll wird in HTML erstellt und enthält Links, die Sie online zur Modellseite für jede Relaiskarte in Ihrem System führen. Hardwarediagramme für jede Relaiskarte sind ebenfalls enthalten, um die physische Position der zu ersetzenden Relais zu ermitteln.

Abbildung 4. Erzeugt und speichert HTML-Protokolle, um den Zustand des Relais im Laufe der Zeit zu verfolgen.

Die meisten Schaltmodule von NI bieten Feldaustauschoptionen für Relais, die das Ende ihrer Lebensdauer erreicht haben oder kurzgeschlossen oder offen stecken. In der NI Switches Help finden Sie unter "Relaistausch" für jede Relaiskarte eine Überschrift mit Angaben zum Relaishersteller sowie Anleitungen zum Austausch eines Relais. Nach Abschluss des Austauschvorgangs können Sie unter Zurücksetzen einer Relaiszählung die Lebensdauer des neuen Relais verfolgen. 

Eine detaillierte Anleitung zum Austausch der Relais am NI 2810 finden Sie z. B. zusammen mit Angaben zum Relaishersteller und zur Artikelnummer in der NI Switches Help File (siehe Abbildung 5).

Abbildung 5. Die NI Switches Help enthält einen Abschnitt zum Relaisersatz für jedes NI-Schaltmodul.

Relais-Ersatzpakete für Schaltmodule von NI enthalten in der Regel 10 Relais.

Hinweis: Sollte ein stark beanspruchtes Relais ausgetauscht werden müssen, während das Gerät noch unter Garantie steht, hat dies keinen Einfluss auf die Garantie. 

Wenn die meisten Relais auf einer der Relaiskarten gleichzeitig ausgetauscht werden müssen oder wenn eine der Karten beschädigt ist, wenden Sie sich an den Support auf ni.com und vereinbaren Sie die Rücksendung der gesamten Relaiskarte an NI. Dies kann oft billiger sein als der Kauf eines neuen Moduls.

Da mechanische Relais eine endliche Lebensdauer haben, ist die Einhaltung einer genauen Anzahl von Relaiszyklen wichtig, um die Zuverlässigkeit des Testsystems zu gewährleisten. NI-Switch-Module bieten eine integrierte Relaiszählung, die im NI Switch Health Center oder NI-SWITCH Soft Front Panel oder über den NI-SWITCH Treiber angezeigt werden kann. Die Anzahl der Relais wird auf der Schalthardware gespeichert, wodurch die Relaisbetätigung leicht überwacht werden kann, wenn Hardware zwischen Systemen verschoben wird. Anhand dieser Informationen können Sie eine vorbeugende Relaiswartung durchführen, ineffizienten Schaltcode erkennen und in einigen Anwendungen die Lebensdauer Ihrer Relaiskarte verlängern, indem Sie die Relaisauslastung auf der gesamten Karte ausbalancieren.

Abbildung 6. Das NI Switch Health Center zeigt Relaiszykluszählungen für langfristige Zuverlässigkeit an.

Bei der Auswahl eines Relais für eine Anwendung ist eine wichtige Eigenschaft die Lebensdauer, die üblicherweise in Relaiszyklen angegeben wird. Ein Zyklus ist definiert als das Öffnen und Schließen des Relais. Die meisten Schaltprodukte bieten mechanische und elektrische Lebensdauern.

Die mechanische Lebensdauer ist die typische Periodenanzahl, die ein Relais unter trockenen Schaltbedingungen (ohne elektrische Last geschaltet) aushalten kann, und basiert auf Metallermüdung im Biegeanker oder Reedschalter. Diese Zahl liegt tendenziell mehrere Größenordnungen über der elektrischen Lebensdauer und wird in Schaltsystemen selten erreicht. 

Das Schalten von aktiven elektrischen Signalen, insbesondere von Hochleistungssignalen, führt zu Lichtbögen über die Relaiskontakte. Dieser Lichtbogen erzeugt Gruben an der Kontaktfläche und beschleunigt den Kontaktverschleiß. Die Angabe der elektrischen Lebensdauer ist die Anzahl der Schaltzyklen unter Last, bevor der Übergangswiderstand über einen bestimmten Wert steigt, oder bei Reedrelais die Schweißnaht der Reedschaltkontakte. Diese elektrische Lebensdauer wird oft als Periodenbegrenzung für ein bestimmtes Relais verwendet. Sie kann jedoch nicht als Frühindikator für Relaisfehler verwendet werden, es sei denn, die Last, die in Ihrem Testsystem geschaltet wird, stimmt mit der Last überein, mit der die Relaisspezifikation bestimmt wurde.

Mit Hilfe der Relaiszählungsverfolgung können Sie eine genauere Lebensdauer für jedes Ihrer Relais und die jeweilige Last bestimmen. Darüber hinaus kann bei Überwachung die Nachverfolgung verwendet werden, um Relaisausfälle im Laufe der Zeit zu antizipieren. Mit dem NI-SWITCH Treiber können Sie diese Informationen jederzeit von der Hardware lesen und in Ihren Testcode integrieren, um Bedienerwarnungen zu erhalten, wenn Relais ihre elektrische Lebensdauer überschreiten.

Im Laufe der Zeit können Sie große Unterschiede zwischen den Relaiszählungen bemerken, die durch ineffizienten Schaltcode verursacht werden. Wenn Sie z. B. über den Analogbus 0 ein Signal von einer Spalte auf Relaiskarte 1 mit einer Spalte auf Relaiskarte 2 verbinden, müssen Sie die Relais für jede Spalte bis zur ersten Zeile jeder Karte schließen und dann die Analogbusrelais jeder Karte schließen, um eine Verbindung mit Analogbus 0 herzustellen (siehe rote Route in Abbildung 4). Wenn Sie dann eine Verbindung von derselben Spalte auf Relaiskarte 1 zu einer anderen Spalte auf Relaiskarte 2 herstellen möchten, stellen Sie die Verbindung am einfachsten her, indem Sie die Zeile in Spalte Relais auf Relaiskarte B ändern und die verbleibenden drei Relais geschlossen lassen (siehe die grüne Route in Abbildung 4). Wenn Ihre Software jedoch alle vier Relais trennt, bevor Sie die zweite Verbindung herstellen, werden drei der vier Relais unnötigerweise durchlaufen.

Abbildung 7: Drei der vier Relais sind für die rote und die grüne Route gemeinsam. Wenn diese Relais beim Umschalten von Rot auf Grün geschlossen bleiben, werden Relaiszyklen minimiert.

Zur Optimierung Ihres Schaltcodes enthält die NI Switch Executive API das VI Verbinden und Trennen, das beide Pfade untersucht und Relais für beide Wege geschlossen lässt, um die Relaisbetätigung zu minimieren. Alternativ können Sie einige dieser Probleme beheben, indem Sie die überlasteten Relais für die Dauer des Tests im Multiconnect-Modus schließen.

Wenn differentielle Signale durch 1-Draht-Matrizen geführt werden, bleibt fast die Hälfte der Relais ungenutzt (siehe Abbildung 5). Sie können diese Art der Relaisauslastung durch Nachverfolgen der Relaisanzahl überprüfen und mit Änderungen in der Software und geringfügigen Änderungen in der Verdrahtung für das Schalten mit Zeilen-Spalten-Signalführung ausgleichen.

Abbildung 8: Das Schalten differentieller Signale führt oft zu ungenutzten Relais. Durch Austausch des High- und Low-Pegels des Digitalmultimeters und kleine Änderungen in der Software wird die Relaisauslastung ausgeglichen.

Abbildung 9. Bei Systemen mit spaltenweiser Signalführung können Sie die Relaisauslastung für differentielle Signale ausgleichen, ohne externe Verbindungen zu ändern.

Da die Temperatur die Widerstandswerte und Messwerte beeinflussen kann, ermöglicht die Überwachung der Modultemperatur dem Benutzer, seine Testbedingungen besser zu verstehen und zu berücksichtigen. Einige NI-PXI-Schaltmodule verfügen über integrierte Temperatursensoren, die Temperaturmesswerte melden, die im NI Switch Health Center oder NI-SWITCH Soft Front Panel oder über den NI-SWITCH Treiber angezeigt werden können.

Abbildung 10: Der NI-SWITCH Treiber ermöglicht über den Eigenschaftsknoten "niSwitch" den Zugriff auf die Temperatur der Karte.

Einige NI-PXI-Schaltmodule enthalten integrierte Widerstandsrelaistests, eine zusätzliche Funktion des Switch Health Centers, mit der Änderungen an Relaiswiderständen überprüft werden können. Große Änderungen des Kontaktwiderstands im Laufe der Zeit können darauf hinweisen, dass sich ein Relais dem Ende der Lebensdauer nähert oder dieses erreicht hat. Das NI Switch Health Center prüft mit Hilfe des integrierten Relaiswiderstandstests Widerstandsänderungen. Wenn Sie einen Relaistest mit dem NI Switch Health Center durchführen, können Sie die Widerstandsänderung einzelner Relais anzeigen, um festzustellen, ob sich ein Relais dem Ende seiner Lebensdauer nähert. Für jedes Relais werden mehrere Widerstandsmessungen durchgeführt und gemeldet, einschließlich der minimalen, maximalen und durchschnittlichen Widerstandsänderung. Der integrierte Relaiswiderstandstest zeigt die Widerstandsänderung relativ zu einem Grundwiderstand an, der zum Zeitpunkt der Herstellung des Geräts gemessen wurde. Eine starke Widerstandsänderung gegenüber der Basislinie deutet darauf hin, dass das Relais bald ersetzt werden muss. 

Abbildung 11: Im NI Switch Health Center werden Temperatur und Änderungen des Relaiswiderstands angezeigt.

• Hier lernen Sie, wie Sie eine Verbindung mit dem NI SwitchBlock herstellen. 
• Konfigurieren Sie einen NI SwitchBlock für Ihre Anwendung
• Weitere Informationen zu NI Switch Executive