차세대 스위치: 밀도, 가격, 그리고 스펙

내용

ATE의 해결과제

디자인 엔지니어의 궁극적인 개발 목적은 혁신적인 최상의 제품을 개발하는 것입니다. 그러나 테스트 또는 자동화 테스트 기기 (ATE) 엔지니어의 경우, 동일한 제품을 개발한다고 하더라도 그 양상은 매우 다릅니다. 흔히 개발물을 테스트하기 위해 혁신이 필요합니다. 다행히도 테스트 및 측정 산업은 지난 수 년 동안 고도로 정밀하며 반응이 뛰어난 계측을 제공하였으므로 필요한 검증 확인이 수행될 수 있었습니다. 이와 같은 여러 측정이 수행되는 각기 다른 플랫폼이 존재하기 때문에 시스템의 디자인 요구를 충족하기 위해 상당량의 비교 과정이 필요합니다.

이상적인 측정 기기와 적합한 소프트웨어 패키지가 선택되었다 하더라도 여전히 빠진 부분이 있습니다. 일정 형태의 스위칭 또는 신호 라우팅은 계측기의 채널수를 확장해야 하거나, 최적의 기기 사용 및 테스트 처리량을 위해 필요한 측정 유연성을 제공해야 합니다. 스위칭은 측정 디바이스보다 더욱 더 상품화되어 있기 때문에 수많은 벤더 및 통합업체가 솔루션을 제공하고 있습니다. 그러나, 대부분의 계측과 달리 스위칭 선택을 위해서는 해상도와 주파수에 초점이 맞추어지지 않습니다. 다시 말해, 스위칭 시스템은 흔히 채널수와 채널당 가격에 기반하여 선택되거나 제거됩니다. 스위치 벤더는 반드시 이 두 가지 조건을 만족해야 하며 그렇지 않을 경우 경쟁에서 뒤쳐집니다.

흔히 스위칭 하드웨어와 개발 시간이 자동화 테스트 시스템 비용의 최고 반액까지 차지한다고 알려져있습니다. 이같은 막대한 시간과 비용이 걸려있으므로, 릴레이 밀도 및 채널당 비용 그 이상의 가치를 프로세스에 부가하는 것이 중요합니다. 내쇼날인스트루먼트는 테스트 시스템의 개발 시간과 모듈형 방식을 개선하기 위해 5가지 추가 요소에 초점을 맞춥니다. 이같은 기능은 SPECS 머리글자로 요약됩니다.


· Superior software support-최상의 소프트웨어 지원
· Predictable switch lifetime-예측가능한 스위치 수명
· Ensured quality and reliability-보장된 품질과 안정성
· Compliance and safety-준수와 안전
· Scanning support-스캐닝 지원

이 모든 요소는 소프트웨어 통합에서 안전에 이르기까지 테스트 개발 프로세스에 가치를 부가하는 요소입니다. 다음을 명심하십시오. 밀도 및 채널당 가격은 오늘날 매우 중요합니다. NI는 PXI 및 SCXI 플랫폼에서 합리적인 가격으로 고밀도 매트릭스, 멀티플렉서, 범용, RF 및 릴레이 드라이브 모듈을 제공합니다. 그러나, SPECS의 요소는 유지 관리 및 시장 출시 시간에 중대한 변화를 가져오므로 미래에도 중대한 역할을 합니다. 각 요소가 ATE 디자인에 어떻게 적합한지 이해하기 위해 각각 요소를 살펴보겠습니다.

최상의 소프트웨어 지원 (S:Superior Software Support)

모든 테스트 시스템의 각 요소를 결합하기 위해서는 효율적이며 직관적인 소프트웨어 환경이 필수적입니다. 테스트 코드의 신속한 개발과 배포를 가능하게 하는 여러 소프트웨어 패키지가 시중에 판매되고 있으므로 (특히, NI LabVIEW 7 Express 및 NI TestStand 3.0) 각기 다른 조건에 있는 테스트 엔지니어들은 고급 테스트 시스템을 개발할 수 있습니다. NI는 사용자 선택 하드웨어 플랫폼과 소프트웨어 통합의 중요성을 인식하고 있습니다.

모든 NI 스위치 모듈은 업계 표준 어플리케이션 소프트웨어 툴과 통합을 위해 특별 제작되었습니다. 예를 들어, NI-SWITCH 드라이버 API는 NI 스위치 모듈을 식별하기 위한 원시 LabVIEW I/O 제어를 제공하며, LabVIEW 7 Express의 새로운 에러 핸들링을 통해 에러 체크를 단순화합니다. 또한, 모든 NI-SWITCH 예제는 NI 예제 탐색기에서 검색 가능하므로, 모든 NI 소프트웨어 환경 내에서 잘 구축된 예제 프로그램 데이터베이스로 편리하게 액세스할 수 있습니다.

NI-SWITCH 드라이버는 또한 NI Spy를 통한 개선된 디버깅, NI LabWindows™/CVI 사용자 보호, 어플리케이션 개발 환경 통합을 위한 여러가지 기능을 지원합니다. IVI-호환 드라이버인 NI-SWITCH 드라이버는 C++, Visual Basic, LabWindows/CVI, 또는 LabVIEW에서 프로그래밍할 때 사용하기 쉬운 인터페이스를 통해 NI 스위치의 완벽한 기능을 반출합니다.

기존의 프로그래밍 환경과 테스트 관리 소프트웨어 이외에도, 스위치 특정 소프트웨어 패키지가 소개되고 있습니다. EDN이 실시하는 2002년 최고의 제품 Top 100에 선정된 NI Switch Executive는 지능형 스위치 관리 및 라우팅 어플리케이션입니다. NI Switch Executive를 사용하면 스위치 모듈, 외부 접속, 신호 연결의 구성 및 명명 작업을 인터랙티브하게 수행함으로써 개발 생산성을 증대할 수 있습니다. 내쇼날인스트루먼트 TestStand, LabVIEW, LabWindows/CVI, Measurement Studio와 함께 사용해 스위치 프로그래밍에서의 테스트 코드 재사용과 시스템 성능을 향상시킬 수 있습니다.


그림 1: NI Switch Executive는 스위치 시스템에서 측정을 위해 적합한 루트를 자동 결정합니다.




(For more information on NI Switch Executive, visit ni.com/switchexecutive)

예측가능한 스위치 수명 (P:Predictable Switch Lifetime)

릴레이 수명은 스위치 모듈에 보편적으로 기재된 사양입니다. 릴레이 수명은 보통 약 십만 또는 백만 주기이며, 스위치 모듈에서 볼 수 있는 릴레이 유형에 따라 다양합니다. 내쇼날인스트루먼트는 각기 다른 수명이 있는 전자기계, 리드 및 솔리드 상태 릴레이를 제공합니다.

그러나 유지 보수 측면에서, 모듈 및 해당 릴레이 유형 뿐 아니라 각 릴레이가 몇 번이나 구동되는지를 추적하는 것은 어려운 일입니다. 테스트 시스템을 매우 유심히 살펴보지 않는다면 어려운 일이기 때문입니다.

본 과정을 더욱 간소화하기 위해 모든 새로운 NI 스위치 모듈은 모듈 온보드의 릴레이 주기 수를 추적하고 저장합니다. 엔지니어들은 스위치 모듈의 수명이 끝날 무렵을 예측하기 위해 릴레이 수를 사용합니다. 본 기능을 통해 예방차원의 유지 보수를 수행할 수 있으며 많은 비용 손실을 발생하는 비사용 시간을 피할 수 있습니다.

그림 2와 같이 릴레이 수 정보는 LabVIEW에서 NI-SWITCH API를 통해 편리하게 접근 가능합니다.


그림 2: 릴레이 수 정보는 NI-SWITCH API를 사용하여 추출됩니다.

유사한 함수 호출이 텍스트 기반 언어 (LabWindows/CVI, C++ 또는 Visual Basic)에서도 사용가능합니다.

보장된 품질과 안정성 (E:Ensured Quality and Reliability)


스위칭 시스템은 거친 제조 환경에서 사용됩니다. 따라서 온도, 진동 또는 전원 변동이 발생할 때를 대비해 충분한 내구성을 갖춘 기기를 사용하는 것이 중요합니다. 충분히 견고하지 않은 기기를 사용하면 대규모 투자가 순식간에 사라질 수 있습니다.

모든 NI 스위치 모듈은 안정성과 품질 표준에 적합하도록 HALT (Highly Accelerated Life Testing)를 만족해야 합니다. HALT는 제품의 취약성 파악을 위해 일반 배송, 저장 및 사용 레벨 그 이상으로 제품을 강조하는 R&D 프로세스입니다. 모듈의 일반적인 강조 예로는 온도 변화, 전원 주기 및 6-축 임의 진동 등이 있습니다. 개발 단계에서 이러한 프로세스를 거치면 제조 (또는 생산) 과정에서 결함이 노출될 가능성이 적습니다.

준수 및 안전 (C:Compliance and Safety)

모든 NI 스위치 모듈이 출시되기 이전에 적합한 인증 기구로부터 반드시 인증을 받아야 합니다. 국가, 주 또는 공국 등에 따라 각 지역 내에서 사용되기 위해 인증이 필요합니다. CE와 같은 일부 인증의 경우, 사내에서 진행됩니다. 그러나 여러 모듈의 경우 타사 인증 기구의 추가 인증 테스트가 필요합니다.


그림 3: NI 스위치 모듈은 적합한 전압 레벨에 맞게 인증됩니다.


60VDC 또는 30VAC 및 42.2Vp 보다 큰 전압 범위가 있는 모든 NI 모듈은 고전압 모듈로 간주됩니다. 본 모듈은 모든 안전 규정을 만족하기 위해 UL (및 VDE 또는 Demko, 필요시)에 의해 인증됩니다. 특히, 다음의 표준은 고전압 모듈에서 반드시 만족됩니다.

안전
IEC 61010-1, EN 61010-1
UL 3111-1, UL 61010B-1
CAN/CSA C22.2 No. 1010.1

전자기계 호환성
방출 ........................... EN 55011 Class A at 10 m FCC Part 15A above 1 GHz
면역............................. EN 61326:1997 + A2:2001, 표 1
EMC/EMI........................... CE, C-Tick, and FCC Part 15 (Class A) Compliant

CE 준수
Low-Voltage Directive (safety) .................................................73/23/EEC
Electromagnetic Compatibility Directive (EMC) ......................89/336/EEC

스캐닝 지원 (S:Scanning Support)

처리량 극대화는 자동화 테스트 어플리케이션에서 보편적인 요구 조건입니다. 시스템 처리량을 향상하기 위해 여러 NI 스위치 모듈은 스캐닝을 지원합니다. 스캐닝은 연결 목록을 스위치 모듈에 다운로드하고 호스트 프로세서로부터 어떤 간섭 없이 이벤트 (트리거)를 사용하여 목록을 순환함으로써 처리량을 향상합니다.

스캐닝의 가장 효율적인 방식은 하드웨어 타임 핸드쉐이킹입니다. 그 이유는 스위치 모듈과 계측기간의 2-방향 통신을 사용하기 때문입니다. 예를 들어, 계측기가 디지털 멀티미터 (DMM)라면, 스위치가 스캔 목록에서 다음 연결을 닫도록 트리거하는 각 측정 후에 디지털 펄스를 발생시킵니다. 각 스캔 목록 연결 이후에, 스위치는 DMM이 다음 측정을 수행하도록 트리거링하는 펄스를 발생시킵니다. 본 과정은 전체 측정 시퀀스가 하드웨어 타임이며 추가 소프트웨어 지연이 없기 때문에 최적의 처리량을 보장합니다.


그림 4: 스캐닝에는 측정 디바이스와 스위치간의 통신이 포함되므로 시스템의 처리량을 극대화합니다.

완벽한 솔루션

혁신적인 제품을 테스트하기 위해서는 밀도 및 가격 그 이상을 구현하는 혁신적인 테스트 시스템이 필요합니다. ATE 엔지니어들은 테스트 시스템을 구성하는 동시에 다른 요소를 살펴봄으로써 많은 이점을 얻습니다. SPECS는 NI 스위치 모듈이 제공하는 기능 목록을 열거하며, 이를 통해 번거로움을 줄이고 유지보수를 향상하며 제품 개발 주기의 시장 출시 시간을 앞당깁니다.

LabWindows 마크는 Microsoft사의 라이센스 하에서 사용됩니다. Windows는 미국 및 여러 나라에서 Microsoft 사의 등록 상표입니다.