centre de maintenance des commutations NI

Figure 1. Le Centre NI Switch Health affiche un test de relais terminé et le rapport HTML qui en résulte.

Les modules de commutation sont testés en envoyant un signal via une combinaison de routes sur chaque carte pour vérifier l’état de chaque relais. Une fois le test terminé, chaque relais est jugé fonctionnel, bloqué ouvert, bloqué fermé ou non vérifié en raison de défaillances sur la carte qui empêchent le relais d’être testé. Une fois les tests fonctionnels terminés, certains modules de commutation sont soumis à d’autres tests où chaque relais est testé pour détecter les changements de résistance, renvoyant une mise en garde pour tous les relais avec un grand changement de résistance. Les résultats des tests sont superposés sur un diagramme de carte de relais et répertoriés dans un tableau avec l’emplacement de la topologie du logiciel, afin que vous puissiez localiser physiquement les relais nécessitant un remplacement et identifier les routes susceptibles d’être affectées.

Figure 2 Le test de relais intégré fournit à la fois l’emplacement physique et l’emplacement de la topologie logicielle pour les relais défaillants.

Pour éviter que les signaux utilisés dans le test de relais ne se connectent accidentellement à des circuits externes, le NI Switch Health Center exige que tous les câbles ou interfaces de test interchangeables (ITA) soient déconnectés du module de commutation NI. Pour NI SwitchBlock, le circuit de verrouillage de sécurité empêche le test de relais de s’exécuter tant que toutes les connexions externes n’ont pas été déconnectées. Ce même circuit est également utilisé pour déconnecter les cartes relais du bus analogique lorsque les connecteurs avant sont exposés, ce qui rend les cartes relais sûres pour les doigts. 

Figure 3. Le NI Switch Health Center est un guichet unique pour le comptage des cycles de relais et les tests de relais intégrés.

À la fin de chaque test de relais, vous avez la possibilité de générer un rapport documentant l’état de tous les relais de chaque carte relais avec leur nombre de cycles. Le rapport est créé en HTML et comprend des liens qui vous amènent en ligne à la page modèle de chaque carte relais de votre système. Des schémas matériels pour chaque carte relais sont également inclus pour identifier l'emplacement physique des relais à remplacer.

Figure 4. Générer et stocker des rapports HTML pour suivre l'état des relais au fil du temps.

La plupart des modules de commutation NI offrent des options de remplacement de champ pour les relais qui sont arrivés en fin de vie ou qui se sont avérés être court-circuités ou bloqués ouverts. L'Aide NI Switches comprend une rubrique « Remplacement de relais » pour chaque carte de relais avec des informations sur le fabricant du relais ainsi que des instructions pour remplacer un relais. Une fois la procédure de remplacement terminée, vous pouvez vous reporter à la rubrique Réinitialiser un compte de relais pour suivre la durée de vie du nouveau relais. 

Par exemple, vous trouverez des instructions détaillées pour remplacer les relais sur le NI 2810, ainsi que le fabricant du relais et les informations sur le numéro de référence, dans le fichier d'aide NI Switches, comme le montre la figure 5.

Figure 5. L'Aide NI Switches comprend une section sur le remplacement de relais pour chaque module de commutation NI.

Les kits de remplacement de relais pour les modules de commutation NI contiennent généralement 10 relais.

Remarque : Si un relais fortement utilisé doit être remplacé alors que l'appareil est encore sous garantie, suivre les instructions du document d'Aide et remplacer correctement le relais vous-même n'affecte pas la garantie. 

Si la plupart des relais d'une des cartes relais doivent être remplacés en même temps ou si l'une des cartes est endommagée, vous pouvez contacter le support technique sur ni.com et prendre des dispositions pour renvoyer toute la carte relais à NI pour remplacement. Cela peut souvent être moins cher que d’acheter un tout nouveau module.

Étant donné que les relais mécaniques ont une durée de vie limitée, il est important de maintenir un comptage précis des cycles de relais pour garantir la fiabilité du système de test. Les modules de commutation NI offrent un suivi embarqué du nombre de relais, que vous pouvez visualiser dans le Centre NI Switch Health ou NI-SWITCH Soft Front Panel, ou via le driver NI-SWITCH. Les comptes de relais sont stockés sur le matériel de commutation, ce qui facilite la surveillance de l’activation du relais si le matériel est déplacé entre les systèmes. En utilisant ces informations, vous pouvez effectuer une maintenance préventive du relais, détecter un code de commutation inefficace et, dans certaines applications, prolonger la durée de vie de votre carte relais en équilibrant l’utilisation du relais sur l’ensemble de la carte.

Figure 6. Le NI Switch Health Center affiche des comptes de cycles de relais pour une fiabilité à long terme.

Lors de la sélection d’un relais pour une application, une caractéristique importante à prendre en compte est son espérance de vie, qui est généralement spécifiée dans les cycles de relais. Un cycle est défini comme l'action d'ouvrir et de fermer le relais. La plupart des produits de commutation fournissent des durées de vie mécaniques et électriques attendues.

La durée de vie mécanique est le nombre typique de cycles qu’un relais peut supporter dans des conditions de commutation sèche (commuté sans charge électrique) et est basée sur la fatigue du métal dans l’armature de flexion ou l’interrupteur Reed. Ce nombre tend à dépasser de plusieurs ordres de grandeur la durée de vie électrique et est rarement atteint dans les systèmes de commutation. 

La commutation de signaux électriques actifs, en particulier de signaux haute puissance, provoque un arc autour des contacts du relais. Cet arc produit des piqûres sur la surface de contact et accélère l'usure du contact. La spécification de durée de vie électrique est le nombre de cycles de commutation, sous charge, avant que la résistance de contact ne dépasse une certaine valeur, ou, dans le cas des relais Reed, la soudure des contacts Reed Switch se ferme. Cette spécification de durée de vie électrique est souvent utilisée comme limite de cycle pour un relais donné ; cependant, elle ne peut pas être utilisée comme indicateur avancé de défaillance du relais, sauf si la charge commutée dans votre système de test correspond à la charge utilisée pour déterminer la spécification du relais.

Vous pouvez utiliser le suivi du nombre de relais pour déterminer une espérance de vie plus précise pour chacun de vos relais et leurs charges respectives. De plus, s’il est surveillé, le suivi peut être utilisé pour anticiper les défaillances de relais au fil du temps. Vous pouvez lire ces informations à partir du matériel à tout moment à l'aide du driver NI-SWITCH et les intégrer dans votre code de test pour fournir des mises en garde de l'opérateur si les relais dépassent leur espérance de vie électrique.

Avec le temps, vous pouvez remarquer de grands écarts entre les comptes de relais causés par un code de commutation inefficace. Par exemple, si vous connectez un signal d'une colonne de la carte relais 1 à une colonne de la carte relais 2 en utilisant le bus analogique 0, vous devez fermer les relais de chaque colonne à la première ligne de chaque carte, puis fermer les relais du bus analogique de chaque carte pour vous connecter au bus analogique 0 (voir la route rouge de la figure 4). Si vous voulez ensuite vous connecter de la même colonne de la carte relais 1 à une autre colonne de la carte relais 2, le moyen le plus efficace d’effectuer la connexion est de changer simplement le relais ligne à colonne de la carte relais B et de laisser les trois relais restants fermés (voir la route verte de la figure 4). Cependant, si votre logiciel déconnecte les quatre relais avant de connecter la deuxième route, alors trois des quatre relais effectuent un cycle inutile.

Figure 7. Trois des quatre relais sont partagés pour la route rouge et la route verte. Garder ces relais fermés lorsque vous passez du rouge au vert minimise les cycles de relais.

Pour optimiser votre code de commutation, l'API NI Switch Executive inclut le VI Connect and Disconnect, qui examine les deux chemins et laisse les relais communs aux deux routes fermés pour minimiser l'activation des relais. Vous pouvez aussi résoudre certains de ces problèmes en fermant les relais surutilisés pendant toute la durée du test en utilisant le mode multiconnexion.

Lorsque les signaux différentiels sont acheminés à travers des matrices à 1 fil, près de la moitié des relais sont laissés inutilisés, comme le montre la figure 5. Vous pouvez vérifier ce type d’utilisation des relais par le suivi du nombre de relais et l’équilibrer avec des changements logiciels et des changements mineurs dans le câblage pour la commutation qui utilise le routage de signaux ligne-colonne.

Figure 8. La commutation de signaux différentiels produit souvent des relais inutilisés. Permuter le HI et le LO du DMM et effectuer quelques petits changements dans le logiciel équilibre l’utilisation du relais.

Figure n°9. Dans les systèmes qui utilisent le routage de signaux colonne à colonne, vous pouvez équilibrer l’utilisation des relais pour les signaux différentiels sans modifier le câblage externe.

Étant donné que la température peut avoir un impact sur les niveaux de résistance et les lectures de données, la surveillance de la température du module permet aux utilisateurs de mieux comprendre et de prendre en compte leurs conditions de test. Certains modules de commutation NI PXI sont dotés de capteurs de température intégrés qui rapportent des relevés de température, que vous pouvez visualiser dans le Centre NI Switch Health ou NI-SWITCH Soft Front Panel, ou via le driver NI-SWITCH.

Figure 10. Le driver NI-SWITCH donne accès à la température de la carte via le nœud de propriété niSwitch

Certains modules de commutation NI PXI incluent des tests de relais résistifs intégrés, une fonctionnalité supplémentaire du Switch Health Center, capable de vérifier les variations des résistances de relais. De grandes variations de la résistance de contact au fil du temps peuvent indiquer qu'un relais approche ou est en fin de vie. Le NI Switch Health Center teste les variations de résistance en utilisant le test de résistance de relais intégré. Lorsque vous exécutez un test de relais avec le NI Switch Health Center, vous pouvez visualiser le changement de résistance entre les relais individuels pour déterminer si un relais approche de la fin de sa durée de vie utile. Pour chaque relais, plusieurs mesures de résistance sont prises et rapportées, y compris la variation de résistance minimale, maximale et moyenne. Le test de résistance de relais intégré rapporte le changement de résistance par rapport à une résistance de référence mesurée au moment de la fabrication du dispositif. Un changement important de résistance par rapport à la ligne de base indique que le relais devra bientôt être remplacé. 

Figure 11. Le NI Switch Health Center affiche la température de la carte et les changements de résistance du relais.

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