​OSL crea un sistema universal de pruebas automatizadas para fuente de alimentación de carga útil satelital

Fundamentos del Convertidor DC-DC

Un convertidor DC-DC es un dispositivo eléctrico que convierte fuentes de corriente continua (DC) de un nivel de voltaje a otro. En otras palabras, un convertidor DC-DC toma un voltaje de entrada DC y genera un voltaje DC diferente. Los sistemas de administración de energía, como los convertidores DC-DC, administran o convierten la energía dentro de sistemas más grandes, como los que se encuentran en las cargas útiles de los satélites, para aplicaciones como bajo-conversión y alto-conversión de una fuente de corriente continua de un nivel de voltaje a otro.

^{Figura 1: Diagrama de bloques del convertidor DC-DC}

Requisitos del convertidor DC-DC

Ya sea al realizar validación del diseño antes de la fabricación o al evaluar un convertidor DC-DC para su posible uso en un sistema de carga útil satelital, la necesidad de pruebas repetibles y precisas es esencial. Las secuencias de prueba estándar del convertidor DC-DC miden criterios de rendimiento como precisión de voltaje, eficiencia, regulación de línea/carga y respuesta transitoria.

Se diseñan e implementan cientos de convertidores DC-DC con diferentes especificaciones. El convertidor DC-DC, que en este caso es el DUT, debe pasar por diferentes fases, incluyendo fabricación, sintonización de componentes, pruebas y validación, y en muchos casos la fase que más tiempo consume es el ajuste y las pruebas de componentes. 

En la sintonización, se deben emular múltiples resistores y capacitores para verificar el rendimiento del+ DUT. En las configuraciones de prueba tradicionales, estos valores se cambian manualmente cada vez. Después de sintonizar, se evalúa el rendimiento del DUT para verificar que los valores de salida permanezcan dentro de los umbrales de requisitos. Se deben realizar múltiples pruebas con diferentes instrumentos en diferentes configuraciones de prueba, y los resultados de la prueba generalmente se capturan manualmente. Además, el DUT debe probarse en diferentes condiciones ambientales. En general, para completar la prueba de rendimiento del DUT en todas las fases, este proceso suele tardar al menos un mes. 

La solución

Optimized Solutions (OSL) es un partner de NI y un proveedor líder de servicios de ingeniería de productos para construir según las especificaciones, firmware embebido y servicios completos de administración del ciclo de vida del desarrollo de productos. Fundada en 2005 y ubicada en el estado indio de Gujarat, OSL tiene presencia en toda la India con el apoyo de más de 100 ingenieros. OSL proporciona soluciones y servicios de alta calidad para las industrias espacial, de defensa y OEM.

Esta solución se basa en la plataforma NI PXI Express para sintonización y pruebas (T&T) y pruebas y evaluación (T&E) a nivel de tarjeta para diferentes tipos de convertidores DC-DC. La solución cumple con los requisitos del cliente para aumentar el rendimiento y minimizar los esfuerzos manuales y los errores humanos en las pruebas. También aborda la necesidad de automatizar el proceso de T&T en todas las fases de los DUTs del convertidor DC-DC. El sistema NI PXI Express controla los instrumentos a través del software de aplicación de pruebas desarrollado con LabVIEW. La solución se personaliza para cumplir con requisitos específicos y permite probar dos DUTs simultáneamente con diferentes algoritmos de sintonización en un solo ATS.

^{Figura 2: Arquitectura del sistema}

El sistema NI PXI Express controla las fuentes de alimentación requeridas, las cargas electrónicas y otros equipos de medidas modulares. Además, adquiere los datos de la prueba y analiza los datos para evaluar el rendimiento del DUT. La solución está configurada en un rack fácilmente transportable para permitir su uso en todas las ubicaciones. El siguiente hardware NI PXI se utiliza para la solución ATE:

• Chasis PXI PXIe-1095 y PXIe-1092
• Controlador PXIe-8880 y PXIe-8840 con Windows 10
• Fuentes de alimentación:
  • RMX-4104 fuente de alimentación (100 V, 8 A)
  • RMX-4003 carga electrónica de alta potencia (100 W)
  • PXIe-4139 carga electrónica de baja potencia (40 W)
• PXI-2532B módulo de conmutación de matriz
• PXIe-4082 multímetro digital
• PXIe-5172 Osciloscopio 14 bits
• PXIe-4137 Unidad de medida de fuente
• PXIe-6365 módulo de E/S multifunción:
• Módulo PXI de E/S digitales
• PXIe-8431/8 módulo de interfaz serial          

Solución personalizada

Todos los instrumentos modulares mencionados anteriormente se colocan dentro de un rack de 19 pulgadas. Un solo conector en ambas paredes laterales del ATS se conecta al DUT utilizando un soporte de montaje dentro del rack, que se adapta al diseño del DUT específico compartido por el cliente.

El requisito de probar el DUT en diversas condiciones ambientales impulsó al equipo a adaptar el diseño del rack móvil para facilitar el transporte.

Características clave del software

El módulo de configuración de pruebas ofrece los siguientes beneficios:

• Soporte para probar diferentes tipos de DUTs
• Almacenamiento de configuración múltiple para diferentes DUTs
• Capacidad para editar la configuración almacenada y guardarla para diferentes tipos de DUTs
• Componentes ajustables y configurables por el usuario con límites disponibles en la configuración de la prueba
• Secuencias de prueba seleccionables por el usuario
• Secuencias de prueba definidas por el usuario para diferentes fases de prueba

^{Figura 3: Módulo de configuración de pruebas}

El módulo de pruebas ofrece los siguientes beneficios:

• Incluye escáner de código de barras para el DUT
• Según el código de barras los detalles del DUT se muestran con todos los parámetros de prueba obtenidos de la base de datos y mostrados en la GUI
• Según la fase de prueba seleccionada, la aplicación de prueba determina continuar con la sintonización o la prueba
• Verificación del estado del instrumento realizada antes de continuar con la prueba
• Todas las pruebas se ejecutan en una secuencia definida y se genera un reporte personalizado después de completar la prueba

^{Figura 4: Interfaz de usuario del módulo de pruebas}

Características y beneficios clave de la solución:

• Sintonización automatizada de componentes RC
• Probar la reutilización de la configuración para diferentes tipos de DUTs
• Personalización de la secuencia de pruebas según las necesidades del usuario
• Selección de casos de prueba para diferentes fases de prueba
• Verificación del estado del instrumento como verificación previa, antes de proceder a la prueba
• Múltiples características de seguridad para proteger el DUT en caso de operación/condición involuntaria
• Análisis de estabilidad automatizado utilizando transformada rápida de Fourier
• Generación automatizada de reportes de prueba después de completar la prueba
• Recuperación rápida de los resultados de la prueba del DUT
• Comparación de resultados de pruebas de diferentes fases del DUT
• Copia de seguridad automatizada de los resultados de las pruebas en el servidor

Con esta solución ATS, el tiempo de prueba de rendimiento del DUT se ha reducido 10 veces, en comparación con las pruebas manuales. Además, los resultados de las pruebas del DUT son más consistentes y estandarizados a través de una mejor automatización.

Resumen

Con esta solución universal de pruebas automatizadas de convertidores DC-DC, habilitada por la arquitectura modular de NI y herramientas de desarrollo flexibles, OSL ofrece las capacidades deseadas para pruebas de paquetes de carga útil satelital a los usuarios de Indian Space para probar rápidamente DUTs de convertidores DC-DC. La solución puede adaptarse a diferentes casos de prueba con agilidad y flexibilidad, lo que permite escalabilidad y eficiencia al automatizar los reportes. Con esta solución, el tiempo de prueba se puede reducir 10 veces en comparación con las pruebas manuales, con mejor estandarización y análisis de procesamiento posterior de los resultados de la prueba del DUT.