NI スイッチヘルスセンター

図1.NI Switchヘルスセンターには、完了したリレーテストとその結果のHTMLレポートが表示されます。

スイッチモジュールは、各カード上の複数の経路を組み合わせて信号を送信し、各リレーの状態を確認することでテストされます。テストが終了すると、各リレーが正常に機能しているか、開いたままか、閉じたままか、または基板上の障害によりテストできず未検証であるかが判定されます。機能テストの完了後、特定のスイッチモジュールでは、各リレーの抵抗変化をテストし、抵抗変化が大きいリレーには警告を返します。テスト結果はリレーカードダイアグラムにオーバーレイされ、ソフトウェアトポロジの位置とともに表にリストされます。これにより、交換が必要なリレーを物理的に特定し、影響を受ける可能性のある経路を特定できます。

図2. 統合リレーテストは、不具合のあるリレーの物理的位置とソフトウェアトポロジ位置の両方を提供します。

リレーテストで使用される信号が意図せず外部回路に接続されることを防ぐため、NI Switchヘルスセンターではケーブルまたは交換可能なテストインタフェース (ITA) をNI Switchモジュールから取り外す必要があります。NIスイッチブロックのセーフティインターロック回路により、すべての外部接続が解除されるまでリレーテストは実行されません。フロントコネクタが露出している場合、リレーカードをアナログバスから切り離す際にも、この回路が使用されます。リレーカードを指で触れても安全な状態にします。 

図3.NI スイッチヘルスセンターは、リレーサイクルカウントおよび統合リレーテストのワンストップショップです。

各リレーテストの完了時に、各リレーカード上のすべてのリレーの状態およびサイクルカウントを記載したレポートを生成できます。レポートはHTML形式で作成され、システム内の各リレーカードのモデルページにオンラインで移動するためのリンクが含まれています。各リレーカードのハードウェア図も含まれており、交換が必要なリレーの物理的場所を確認することができます。

図4.HTMLレポートを生成して保存し、リレーの状態を追跡します。

ほとんどのNI スイッチモジュールでは、寿命末期または短絡状態または開いたままになっているリレーのフィールド交換オプションを提供しています。『NI スイッチヘルプ』には、各リレーカードの「リレーの交換」のトピック見出しとリレーの製造元情報、およびリレーの交換方法が記載されています。交換手順が完了したら、「リレーカウントをリセットする」トピックを参照して、新しいリレーの寿命を追跡できます。 

たとえば、図5に示すように、NI スイッチヘルプファイルには、NI 2810のリレーの交換手順、リレーの製造元、製品番号などの情報が記載されています。

図5. 『NI スイッチヘルプ』には、各NI スイッチモジュールのリレー交換に関するセクションが含まれています。

NIスイッチモジュールのリレー交換キットには、通常10個のリレーが含まれています。

メモ:ユニットの保証期間が満たないうちに酷使したリレーを交換する必要がある場合、『ヘルプ』にある手順に従ってリレーを正しく交換しても保証契約に影響はありません。 

1カード内のほとんどのリレーを交換する必要がある場合、またはボードの1つが破損している場合、ni.com/jpのサポートまでご連絡いただき、リレーを交換するためにカード全体をNIまで送付してください。多くの場合、新規モジュールを購入するよりも低コストです。

メカニカルリレーの寿命には限界があるため、テストシステムの信頼性を保持するためにリレーサイクルの正確なカウントを保つことが重要になります。NIスイッチモジュールは、NIスイッチヘルスセンター、NI-SWITCHソフトフロントパネル、またはNI-SWITCHドライバでオンボードリレーカウントの追跡状態を表示することができます。リレーカウントはスイッチハードウェア上に保管されるため、システム間でハードウェアを移動した場合でもリレーの作動を容易に監視することができます。この情報を使用して、リレーの保守や非効率的なスイッチコードの検知を行い、またアプリケーションによってはボード上のリレー使用を均等化することでカードの寿命を延長することができます。

図6. NI スイッチヘルスセンターは、長期信頼性のためにリレーサイクルカウントを表示します。

アプリケーションで使用するリレーを選択する際に注意すべき重要な特徴はリレー寿命で、通常リレーサイクルで指定されます。1サイクルはリレーが1度開いて閉じる動作として定義されています。ほとんどのスイッチ製品には、機械的寿命と電気的寿命とがあります。

機械的寿命は、リレーがドライ切り替え状態（電気負荷がない状態での切り替え）で保持できる標準のサイクル数で、屈折アーマチュアまたはリードスイッチ内の金属部分の消耗に基づきます。この値は電気的寿命を数桁上回る傾向があり、スイッチシステムではほとんど発生しません。 

アクティブな電気的信号 (特に高電力信号) を切り替えると、リレー接点でアーク放電が起こります。このアーク放電によって接点の表面にくぼみができ、接点の摩耗が速まります。電気的寿命の仕様は、電気的負荷下で、接点抵抗が特定の値を超えるまで、またはリードリレーの場合はリード接点が溶接を閉じるまでのスイッチサイクル数です。この電気的寿命の仕様は、1リレーにおけるサイクル制限としてよく使用されますが、テストシステムで使用する負荷とリレー仕様で記される負荷が同じでない限り、リレー不具合の主要目安として使用することはできません。

リレーカウントトラッキングを使用して、各リレーのより正確な寿命予測および負荷を決定することができます。さらに、監視されている場合、追跡を使用して時間の経過とともにリレー障害を予測することができます。この情報は、NI-SWITCHドライバを使用してハードウェアからいつでも読み取ることができ、それをテストコードに統合してリレーの電気的寿命が超越した場合に警告を発行するようにできます。

時間の経過とともに、非効率なスイッチングコードが原因でリレーカウントに大きな差異が生じる場合があります。たとえば、アナログバス0を使用してリレーカード1の列からリレーカード2の列に信号を接続する場合、各列のリレーを各カードの最初の行に閉じてから、各カードのアナログバスリレーを閉じてアナログバス0に接続する必要があります（図4の赤い経路を参照）。その後、リレーカード1の同じ列からリレーカード2の別の列に接続する場合、最も効率的な方法は、リレーカードBの行を列リレーに変更し、残りの3つのリレーを閉じたままにしておくことです（図4の緑の経路を参照）。ただし、2番目の経路を接続する前にソフトウェアが4つのリレーをすべて接続解除すると、4つのリレーのうち3つのリレーが不必要に循環します。

図7:4つのリレーのうち3つは、赤ルートと緑ルートの両方で共有されます。赤から緑への切り替え時にこれらのリレーを閉じておくと、リレーサイクルが最小限に抑えられます。

スイッチコードを最適化するために、NI Switch Executive APIには「接続と切断」VIが含まれています。このVIは、両方のパスを検証し、リレー動作を最小限に抑えるために両方の経路に共通するリレーを閉じたままにします。または、マルチ接続モードを使用して、テスト中に酷使されているリレーを閉じることで、これらの問題の一部を解決できます。

差動信号が単線式マトリクスを介して経路設定される場合、図5に示すように、リレーのほぼ半分が未使用のままになります。このタイプのリレー使用率は、リレーカウントの追跡によって検証でき、行列信号経路を使用するスイッチでのソフトウェアの変更や配線のわずかな変更とのバランスを取ることができます。

図8.差動信号を切り替えると、リレーが使用されなくなることがよくあります。DMMのHIとLOを交換し、ソフトウェアで小さな変更を加えることでリレー使用率のバランスを取ります。

図9.列間の信号経路設定を使用するシステムでは、外部配線を変更せずに差動信号のリレー利用率を調整できます。

温度は抵抗レベルやデータ読み取り値に影響を与えるため、モジュールの温度を監視することで、ユーザはテスト条件をよりよく理解し、説明することができます。一部のNI PXIスイッチモジュールには、温度の読み取り値を報告するオンボード温度センサがあります。この温度センサは、NI スイッチヘルスセンターまたはNI-SWITCHソフトフロントパネル、またはNI-SWITCHドライバで表示できます。

図10. NI-SWITCHドライバは、niSwitchプロパティノードを介してボード温度にアクセス可能

NI PXIスイッチモジュールには、リレー抵抗の変化をチェックするスイッチヘルスセンターの追加機能である統合抵抗リレーテストが含まれています。時間の経過による接点抵抗の大きな変化は、リレーの寿命が末期であるか終わりであることを示しています。NI スイッチヘルスセンターは、統合リレー抵抗テストを使用して抵抗変化をテストします。NI Switch Health Centerでリレーテストを実行すると、全体の各リレーにおける抵抗変化が表示され、リレーの寿命が末期であるかどうか確認できます。各リレーでは、最小、最大、および平均抵抗の変化を含む複数の抵抗測定が行われ、レポートされます。統合リレー抵抗テストは、デバイスの製造時に測定されたベースラインの抵抗値を基に抵抗の変化をレポートします。ベースラインから大幅に変化した抵抗値は、近い将来リレーを交換する必要があることを示します。 

図11.NI スイッチヘルスセンターは、ボード温度とリレー抵抗の変化を表示します。

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