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电子测试平台的设计培训 适配箱型 1 2020 3 3 培训目标 1 建立航空电子测试设备开发的基本概念 2 能进行航空电子测试设备的硬件TUA开发 3 能进行航空电子测试设备的软件测试程序开发 4 对简单被测件进行调试 注意事项 1 此教材属公司内部资料 不得外传 2 培训后会有实际项目硬件及软件设计考核 因此需要认真参加培训 2020 3 3 2 一 基本流程 此流程描述的是我公司完成适配箱型电子测试平台项目的总体流程 流程设定参考我公司FB048以及057工程流程 图形中的内容比较笼统 在后面章节中将进行细化讲解 撰写方案及方案评审 前期资料整理消化 整理需求 软件编写及调试 硬件设计及采购 电子测试平台验收 锐普PPT论坛转发学习参考 不得商用 2020 3 3 3 二 前期资料收集及需求整理 需求分析是一个项目的开端 也是项目成功的基石 需求分析没有做好的后果一般会有下列现象 1 导致最终产品的功能遗漏 指标不能达到 不满足客户或CMM手册的要求 2 在项目后期才对设计作更改 浪费时间和成本 3 浪费时间和资源来满足用户并不需要的需求 过度实现一些功能 4 开发出来的产品技术上先进 但不满足用户需求 5 总是需要比较长的时间来达成对产品设计的共识 6 在产品设计 开发和测试工作中对于用户需求的解释不一致 7 设计人员会厌倦因需求不断被重新解释而导致的返工 8 未说明的或不正确的需求会导致员工与客户间的不满9 不稳定的产品 客户的不满意对我们未来的市场造成损失 10 浪费时间 增加成本 目前公司内部还没有形成做好需求分析的工作习惯 2020 3 3 4 2 1指根据客户需求以及我们完成平台设计进行针对性的收集设计输入相关资料 整理出需求 二 前期资料收集及需求整理 设计输入资料一般包括 技术协议或合同 CMM手册 ATLAS测试程序 ARINC相关标准 相同或相近的测试件号以前的测试程序或图纸 2 1 1技术协议或合同 客户一般会在技术协议中对设备需要满足的功能 技术指标或一些特殊要求作出规定 下图为某项目中技术协议的一部分 2020 3 3 5 二 前期资料收集及需求整理 关于CMM手册的使用在下一章节讲解 2 1 2CMM手册 CMM手册是航空测试设备 特别是电子类项目 开发的重要依据 一般情况下 客户以是否能够完全满足CMM手册中测试章节的所有测试步骤作为重要的验收依据 CMM手册具有非常严肃的性质 因此必须在测试内容 功能 性能 精度指标及稳定性等方面满足要求 2020 3 3 6 二 前期资料收集及需求整理 2 1 3ATLAS手册 ATLAS程序手册与CMM手册中的测试章节一样 都是对测试方法和要求的结果的准确描述 只是ATLAS是以程序语言的形式来描述的 2020 3 3 7 ATLAS手册与CMM手册中测试章节的特点 ATLAS程序描述更加精准一些 CMM手册测试章节更加简洁明了 一般情况下公司只会获得其中的一项作为设计依据 关于ATLAS的相语法规范 可参考 ARINC626 StandardATLASLanguageforModularTest 公司提供 atlas到C语言的转换 doc ATLAS626规范内容 doc ATLAS培训手册1 doc ATLAS语言程序结构分析 doc 等辅助参考资料 二 前期资料收集及需求整理 2020 3 3 8 2 1 4ARINC相关标准 ARINC相关标准可以作为设计的有效的补充 一是可以帮助设计人员理解CMM手册中的一些测试步骤 二是可以将在CMM手册中未完全描述清楚的内容更加清晰地描述出来 二 前期资料收集及需求整理 目前最常用的标准有 ARINC429 MARK33DIGITALINFORMATIONTRANSFERSYSTEM DITS ARINC629 MULTI TRANSTERDATABUS ARINC626 STANDARDATLASLANGUAGEFORMODULAERTEST ARINC625 QUALITYMANAGEMENTPROCESSFORTESTPROCEDUREGENERATION ARINC600 AIRTRANSPORTAVIONICSEQUIPMENTINTERFACES 如需获得更详细的信息 可在网站上搜索AeronuaticalRadio Inc公司以获得更加详尽的信息 2020 3 3 9 2 1 5相同或相近的测试件号以前的测试程序或图纸 针对某些件号的被测件测试设备开发 公司已经拥有或者可以找到相关的图纸或资料 使用这些图纸或资料作为参考 可以大大缩短开发周期 提高开发质量 因此在项目设计开发之前询问是否有参考资料也是非常重要的 二 前期资料收集及需求整理 2 2CMM手册中的信息关注点 2 2 1件号 一般在CMM手册的封面中都列出了详细件号 需要特别注意的是不同子件号的CMM手册的ATA号有可能是不一样的 因此需要确定某个ATA号的CMM手册是否覆盖了你所开发的件号 2020 3 3 10 二 前期资料收集及需求整理 2020 3 3 11 2 2 2版本号 版本号是标识此CMM手册是否有效的重要信息 举例来说 如是现在最新的版本号为R5 0 而我们实际上拥有的版本号为R4 0 严格意义上来讲 这本CMM手册是无效的 不能作为设备开发的依据 因此我们在每次进行设备开发之前 确认版本的有效性是非常重要的 版本信息在Recordreversions里面说明 下图表示此本CMM手册的版本为05版 发布日期为2006年6月20日 二 前期资料收集及需求整理 2020 3 3 12 2 2 3查与被测件连接的接头型号 一般来讲 可以从CMM手册中查找到部件本身安装的接头 或者与部件连接的接头 如果是与部件连接的接头 一般会以Matingwith的字眼出现 有关接头的信息可能在CMM手册中的很多地方出现 下面举例说明 二 前期资料收集及需求整理 在CMM手册中描述章节出现 在CMM手册中IPL里出现 2020 3 3 13 二 前期资料收集及需求整理 在CMM手册中描述章节出现 在CMM手册中原理图部分出现 在CMM手册中INTRODUCTION章节出现 2020 3 3 14 2 2 4完成此测试台设计所需要的仪器设备 一般来讲 可以从CMM手册中的Testingandtroubleshooting章节会列出需要用到的仪器设备 虽然我们的最终设计不一定采用与之型号完全相同的设备 但需要满足其功能 精度要求 同时可以在前期快速判断我们制作设备的成本 二 前期资料收集及需求整理 2020 3 3 15 二 前期资料收集及需求整理 引申 等效评估定义 在设计过程中 如果不采用与CMM中要求型号完全一样的仪器设备 而采用其它型号的仪器设备来替代它 我们称之为等效 对替代设备是否完全满足原有设备的功能 性能及指标进行评估 这个过程我们称之为等效评估 等效评估的几个方面 1 替代设备是否满足原有设备的功能 这部分功能可以是只是CMM手册中要用到的功能 举例来讲 CMM手册中原有的数字万用表的功能有电压 电流 电阻 频率等测量功能 CMM手册测试章节中只用到了其电压和电流功能 替代设备只有电压 电流和电阻测量功能 则这个替代设备是可以等效的 2 替代设备是否达到原有设备的精度 这个非常重要 但一般容易忽略 同时这也是客户和适航当局最关心的问题 如CMM手册中的设备精度为1 那我们就不能采用2 5 的设备 如果CMM手册中的设备未列出精度 严格意义上来讲 我们需要通过设备说明书或其它资料 了解其精度并选用满足其精度要求的仪器 2020 3 3 16 2 2 5测试步骤 这是最重要的部分 也是我们设计工作的主要依据 在进行详细设计之前 应当对测试步骤详细阅读 特别是有一些特殊的要求我们要提前了解 以避免在调试过程中不能实现的问题 二 前期资料收集及需求整理 2 3FB048项目需求 2 3 1法航提供的原版需求详见 CDCMS EM EA 2012 03B737NGMCPversionV120121210 pdf 2 3 2公司内部整理的需求报告详见 FB048项目需求分析报告R1 doc 报告还不完整 2 3 3项目需求分析报告编写要求 1 列出技术指标 功能要求 针对电子项目 需要包括测试件号清单 举例如下 2020 3 3 17 二 前期资料收集及需求整理 2020 3 3 18 二 前期资料收集及需求整理 2 列出外观设计要求 体积要求 布局要求 材料要求等内容 2020 3 3 19 二 前期资料收集及需求整理 3 工艺及功能要求 要求详细列出客户和公司对工艺及功能的要求 作为后续设计参与者的重要参考文件 下面为电子自动平台的一些基本需求 SuppliessoftwaredevelopedwithLabViewCVI Interfacebetweenresourcesandtestboxmustbedevelopedsothatthemanualconnectinganddisconnectingisnotrequired Emergencypushbuttonmustbeinstalled Resultbackupcopyforfailandforallresults twofilesmustbecreatedwithnameconvention Folder LRUPartNumber LRUserialnumber Date Time MainrulesofCErecommendationsmustbefollowedbutnoneedtohaveaCEmark CoolingsystemforUUTcanbefittedoutofthetestbench EMIgiveoutbythecoolingfanelectricmotormustbelimitedtopreservetheaccuracyofLRUtest Forcostreduction isolationtestcanbeperformedmanuallyafterasoftwarerequestatthebeginningoftheacceptancetest Nevertheless theacceptancetestresultmustbesavedandprintedincludingalltestsmentionedintheCMM TestsoftwareincodesourcewillhavetobeprovidedbyRuineng Testinprogressinformationmustbeincludedinthemanagementsoftware Numberoftestsfailandpassmustbeincludedinthemanagement ALRUpoweroninformationmustbeincludedinthemanagement Abenchactivityinformationmustbeincludedinthemanagement 2020 3 3 20 二 前期资料收集及需求整理 Fulltestloopisrequested Selectionofoneorseveraltestchaptersisrequested Afullselectedchapter s loop s isrequested Temporaryinhibitionofthemanualinterventionduringloopisrequested Breakonfailisrequested Breakonrequestedstepisrequested Afterbreak possibilitytostoporcontinuethetestmustbepossible Accesstomacrocommand groupofresourcecommands duringbreakmustbepossible Includingdiagnosiscommentsonfailinthesoftware ifbasicallyavailableintheATLASorCMM isrequested Possibilityfortechniciantoaddtroubleshootingdiagnosisforrepairbyupdatinganexcelfileprotectedbypasswordisrequested Aselftestismandatoryinordertotestallfunctionsofthetestbench withadefinedperiodicity byusingthecalibratedcommercialinstruments Anautomaticselftestisrequired soaselftestboxadaptationmustbedeveloppedDuringUUTtest allpowersupplyoutputsmustbecheckedbeforeUUTapplicationManagementsystemsoftwaremenumustseparatelypresentLRUtestandselftestreferencetable 2020 3 3 21 二 前期资料收集及需求整理 为满足上述要求而最终设计出的软件界面 2020 3 3 22 二 前期资料收集及需求整理 4 输出资料方面的要求 应说明包括哪些输出资料 以及使用的语言要求等 举例说明 2020 3 3 23 二 前期资料收集及需求整理 5 主要元器件的选型要求 客户一般情况下对重要器件的选型会有要求或喜好 因此需要在需求整理时明确重要器件的选型要求 2020 3 3 24 二 前期资料收集及需求整理 6 厂房设施要求 与客户在设计前期就提出厂房设施方面的要求是非常重要的 以避免因为前期沟通不到位 导致设备无法进入工作现场 或者是水电气不能满足要求的情况 需要客户现场提供标准车间压缩空气 空气压力不小于0 6MPa 需要客户现场提供115V 400Hz三相电源 功率不小于3KW 需要客户现现场提供28V直流电压 功率不小于XXW 未确定 需要客户提供设备现场安装空间大小 总之 需求分析阶段是将客户以及公司的要求整理出来并文档化 此阶段的输出文档为 需求分析报告 对 需求分析报告 的要求是 1 包括了客户的大大小小的所有要求 无遗漏 2 包括公司对于这类项目的详细要求 继承以前好的设计成果 3 文字描述清晰 使所有参与项目的人通过阅读 需求分析报告 都能清楚项目的详细要求是什么 4 通过编写 需求分析报告 设计人员能真正做到 胸有成竹 2020 3 3 25 三 TUA硬件设计知识 3 1CMM手册典型测试步骤分析 3 1 1初始化设置 一般来讲 为了让被测件能正常工作 会在测试台上作一些初始化设置 所谓的初始化设置 即是将一些送给UUT的信号正确地模拟 使被测件能达到初始化条件 初始化的名称不太一样 如TestSetup Initialization preparefortest等等 如果初始化不正确 很有可能导致UUT不能进入期望的状态 2020 3 3 26 三 TUA硬件设计知识 3 1 2电源测试 一般情况下都会对被测件的加电情况进行测试 如下所示 红色圆圈中即为加电测试的项目 必须在我们的测试报告中要有所体现 请注意下面的 5 条为测试台的状态 不用在测试报告中体现 2020 3 3 27 三 TUA硬件设计知识 3 1 3针对不同MOD号有不同测试结果的表达方法 在测试时 由于改装号不同或子件号不同 可能被测件输出结果会有所不同 这个就需要我们在测试程序中必须区分开来 下面举例说明 2020 3 3 28 三 TUA硬件设计知识 3 1 3ARINC429波形测试 经常会有对ARINC429波形质量的测试 一般测试的指标有高电平电压 低电平电压 零电平电压 波形上升时间 波形下降时间 占空比等指标 测量的方式有差分测量 A线对B线 或对地测量 A线对地或B线对地 测量的方法是通过示波器设置合适的触发点来进行测量的 2020 3 3 29 三 TUA硬件设计知识 3 1 3ARINC429数据测试 如下图 我们则直接从ARINC429通道上接收0 x85994038即可 2020 3 3 30 三 TUA硬件设计知识 对于下面关于ARINC429数据接收时间间隔的测量 目前采用的办法是接收多个 如50 个这个429数据所花的时间 再除以接收到的个数 如50 则计算出平均时间间隔 目前公司采用的ARINC429卡应该有时间间隔测量功能 但没有使用 如果有时间的话 建议更改成后一种方式 对于下面2 b步只需要关注某一位或几位数据的问题 如下 要求第12位为0 则我们将接收到的数据与0 xFFFFF7FFF相或后等于0 x00000000 则认为通过 否则认为不通过 举例 如果要求结果第12位和29位为1 则我们将接收到的数据与0 x10008000相与后判断是否等于0 x10008000即可 2020 3 3 31 三 TUA硬件设计知识 3 1 4通断测试 测试被测件的输出引脚间的通断情况 根据经验 此时一定要采用四线电阻测量法来进行测量 如下图所示中则要求在进行硬件设计时将J1 53与J1 46之间能够采用四线电阻法进行测量 以消除TUA内部切换开关对测量值的影响 J1 53和J1 33也是一样 2020 3 3 32 三 TUA硬件设计知识 3 1 5必须通过观察来实现的测试 像如下的两步必须通过观察来进行的测试 这个硬件上不需要作任何设计 只是软件运行到此时弹出对话框 由用户选择YES或NO来进行确认即可 2020 3 3 33 三 TUA硬件设计知识 3 1 6像下面这样的接地电阻测试和绝缘电阻测试 我们一般采用单独一个测试盒来实现 但在测试软件中需要有测试步骤提示操作人员输入测试值 以形成测试报告 2020 3 3 34 三 TUA硬件设计知识 3 1 7像下面这样的关于被测试台上的灯的检测 实质上是输出的离散信号的检测 目前我们采用的方法是通过上拉电阻接至电源上 然后测试引脚上的电压来实现 但目前的一个问题是 如何设定电压的标准 即CMM手册中说灯亮时 我们经出的电压范围应是多少 2020 3 3 35 三 TUA硬件设计知识 3 1 8设置信号之开关控制 如下图所示 我们都是通过继电器开关来实现的 相对简单 在测试程序中控制开关的通断即可 3 1 9像下图中对被测件的手动设置 在硬件设计中不需要作任何处理 只是在软件中给出对话框 提示用户如何操作 操作完成后点击软件上的OK即可 2020 3 3 36 三 TUA硬件设计知识 3 1 10以CMM34 50 53为例 讲解测试章节中的要求 以CMM手册中第102页为例 讲解Testtools equipmentandmaterial 以CMM手册中第132页开始为例 讲解ReturntoServiceTesting RTS UsingAuliaryBreakoutBox ABB 中的测试要求 以CMM手册中第136 137页为例 讲解测试台的原理图设计依据 3 1 11以136 137页为例 理解CMM手册中原理图的要点 2020 3 3 37 三 TUA硬件设计知识 上图是关于ARINC429的部分 1 其中429DataAnalyzer即我们通常所说的ARINC429收发卡 由于ARINC429属于单向传输 因此需要特别注意是接收通道还是发送通道 2 Oscilloscope即示波器 是用来测试ARINC429波形参数的 需要注意是差分测试还是单线对地测试 如果按单线对地测试连接 则无法测试差分参数 3 其中的电阻和电容是作为ARINC429的负载来使用的 如果电阻值或电容值不对 则有可以能在ARINC429参数测试时测试数值不正确 如上图 如果测试台中涉及到电阻 都需要注意其功率和精度 包括电阻温度改变后对精度的影响 一般情况下 作为离散输入信号的电阻功率不大 但作为离散输出的信号精度都比较大 2020 3 3 38 三 TUA硬件设计知识 如上图 这些开关都可以通过我们的继电器板来实现 一般情况下 需要考虑的问题包括开关触点电流是否满足CMM手册要求 如电源开关测需要大电流信号 另外就是有此特殊动作时间 如关断10ms后再闭合 需要考虑开关是否能实现 如上图 这些都是测试点 需要根据需要连接到示波器或万用表等测量设备上 需要注意的是 硬件上必需保证输出信号不可能连接到一起 2020 3 3 39 三 TUA硬件设计知识 3 2我公司的通常采用的硬件介绍 3 2 1硬件体系介绍 2020 3 3 40 三 TUA硬件设计知识 目前通过资源分配箱进行分配的资源包括 1 115VAC电源2 5VAC电源3 28VDC电源14 28VDC电源25 DMM6 示波器通道1和通道27 定时器信号 未使用 8 计数器信号 未使用 9 220VAC 50HzTUA机箱供电电源10 ARINC429信号 8收8发 11 控制TUA的RS485总线信号需要注意的是 由于接口空间限制 目前ARINC429信号只分配到了TUA1 TUA7 2020 3 3 41 三 TUA硬件设计知识 TUA后面板的硬件资源接口1 TUA后面板的硬件资源接口2 2020 3 3 42 三 TUA硬件设计知识 整个TUA后面板图 2020 3 3 43 3 2 2TUA印制板介绍 三 TUA硬件设计知识 TUA印制板为标准欧规板卡 其尺寸完全遵循欧规标准 2020 3 3 44 三 TUA硬件设计知识 3 2 2 110A双刀单掷开关 6通道 继电器电流10A 线路电流4A 单一触点连接器电流2A 印制板档板上丝印的名称为SW 10A 需要注意理解上述三个电流指标 以计算真正的电流通过能力 在设计TUA时 引脚非常重要 如果设计图上的引脚分配有误 将会导致安装工作全部白费 而且有可能引起烧坏航材的严重后果 下同 2020 3 3 45 三 TUA硬件设计知识 3 2 2 22A单刀MUX开关 一组为5选1 一张卡12组 继电器触点通过电流2A 印制板线路电流0 5A 连接器通过电流2A 印制板档板上丝印的名称为MUX 1 5 因为从物理上就保证了IN 1 IN 5之间不可能有什么两根线能同时接通 因此可以用于对被测件的输出端进行测试点选择中 这也是称之为MUX的原因 同时也要求对被测件的测试点选择必须采用MUX开关 可以是MUX1 5 也可以是MUX1 8 2020 3 3 46 三 TUA硬件设计知识 3 2 2 32A单刀双掷开关 24通道 继电器触点通过电流2A 印制板线路电流0 5A 连接器通过电流2A 印制板档板上丝印的名称为SW 2A SD 2020 3 3 47 三 TUA硬件设计知识 3 2 2 42A双刀MUX开关 一组为8选1 一张卡4组 继电器触点通过电流2A 印制板线路电流0 5A 连接器通过电流2A 印制板档板上丝印的名称为MUX 1 8 2020 3 3 48 三 TUA硬件设计知识 3 2 2 52A双刀单掷开关 18通道 继电器触点通过电流2A 印制板线路电流0 5A 连接器通过电流2A 是否设计 2020 3 3 49 三 TUA硬件设计知识 3 2 2 6PGA 12通道不隔离 输入 30V 输出 26V 输出电流30mA 增益 3 3 16位分辨率 精度 30mA 带宽0 20KHz 辅助输出一路10 0 008V参考电平 输入阻抗 100K欧 输出阻抗 20欧 输出过流保护 2020 3 3 50 三 TUA硬件设计知识 3 2 2 7PGA 6通道隔离 输入 30V 输出 26V 输出电流30mA 增益 3 3 16位分辨率 精度 30mA 带宽0 20KHz 输入阻抗 100K欧 输出阻抗 20欧 输出过流保护 带10V参考输出吗 2020 3 3 51 3 2 2 7直流电压检测板 48通道 0 33V 精度为2 可做GND OPEN和电压信号检测 还未设计 三 TUA硬件设计知识 2020 3 3 52 三 TUA硬件设计知识 3 2 2 8同步器信号板卡 参考26V 400Hz 信号11 8Vrms 输出 50mA 2020 3 3 53 三 TUA硬件设计知识 3 2 3自检功能 自检是ATE设备的重要功能 公司现在的标准是所有ATE设备都必须要有自检功能 所谓自检 就是测试设备通过某种手段确认自身是否处于正常工作状态的过程 3 2 3 1自检接头 2020 3 3 54 三 TUA硬件设计知识 3 2 3 2ARINC429的自检 对于测试台的ARINC输出 发送 通道 则自检包括通过自检接收通道接收输出通道的数据是否正常 同时要求自检示波器检查通道检测电平是否正确 对于测试台的ARINC输入 接收 通道 则自检包括通过自检发送通道检查接收通道是否能正确接收数据 自检功能 测试功能 2020 3 3 55 三 TUA硬件设计知识 3 2 3 3电源检测 自检功能 测试功能 电源自检必须通过自检回路检测电源的输出电压 频率 限交流 以及电源控制开关是否正常 即开关闭合时和断开时都需要测试电压 2020 3 3 56 三 TUA硬件设计知识 3 2 3 4被测件离散输入的自检 目前采用的方法是 如果离散输入为OPEN GND 则采用连接到DMM来测试电阻 如果离散输入为 28V GND 则采用连接到DMM来测试电压 测试电子目前存在的一个问题是 由于中间经过的继电器较多 经常测出来的电阻值较大 达到20欧以上 如何解决这个问题 2020 3 3 57 三 TUA硬件设计知识 3 2 3 5对于离散输出的自检 对于这部分功能的自检 则需要在第5 7 10 11 15和16脚上分别通过开关模拟接到地或断开时 检测电压来判断回路是否正常 3 2 3 5对于TUA箱内功率电阻的自检 如果存在TUA箱内有功率电阻的情况 则需要将电阻的两端通过4线电阻测量的方式进行电阻测试 需要注意的是 测量时不能将任何一端接至地 2020 3 3 58 三 TUA硬件设计知识 3 2 4以G7500为例 讲解TUA原理设计 G7500 03CMM手册 34 50 57G7500 03TUA原理图 FB048 DY 10 pdf 3 2 5TUA设计检查表 2020 3 3 59 三 TUA硬件设计知识 所选用接头能完全防错插 即在TUA面板上所使用的接头型号与键位是唯一的 且未使用Y50X这样接头厂家设计存在问题的接头 具有自检功能设计 前面板所选用的接头遵循以下规则 如果有电信号输出的插座均采用孔连接而不是针连接 所有的供电电源开关前均有万用表测试点 以在开关闭合前检查供电电源是否正确 所有的被测件的输出点 都是用MUX开关连接 不会出现因为任何开关连接的情况而将两个或两个以上的输出点短接到一起 所有的电源供电回路的开关 96芯接插件 TUA前面板接插件以及导线均满足电流通过能力的要求 ARIN429线是采用双绞屏蔽设计 2020 3