Implementazione e Test del Sistema Embedded Prima della Messa in Servizio

Indipendentemente dal fatto che vogliamo ammetterlo o meno, la maggior parte dei progetti che vengono implementati sul campo sono sistemi embedded. Potrebbero non eseguire un sistema operativo Linux completo e potrebbero non avere processori enormi o FPGA, ma eseguono comunque del codice per fornire la loro funzionalità di base all'utente finale. Guardando alla fascia alta del panorama elettronico, come il settore militare e aerospaziale, l'aumento nel tempo dei sistemi embedded implementati è sbalorditivo. Oltre a fattori di forma molto aggressivi nel design, questi sistemi devono essere altamente affidabili e sottoposti a test approfonditi.

La questione dei test nei sistemi embedded riguarda ovviamente la funzionalità di base, ma ci sono anche grandi preoccupazioni per l'affidabilità dei sistemi embedded di oggi. In questo articolo, esaminerò alcuni degli approcci ai test dei sistemi embedded, specificamente per quanto riguarda l'alimentazione, i test funzionali e l'affidabilità termica.

Test Funzionali dei Sistemi Embedded

Il test funzionale di base per il tuo sistema embedded deve avvenire nel codice e fisicamente esaminando il PCB. Se hai progettato il prototipo iniziale utilizzando un approccio di progettazione per la testabilità (DFT), sarà molto più facile qualificare rapidamente i sistemi e identificare i problemi se presenti.

In un altro articolo, abbiamo delineato alcuni approcci che possono essere implementati nel codice per aiutare a validare i sistemi embedded da una prospettiva funzionale. Questo coinvolge indicatori di codice e segnali di errore, ma questa non è l'unica maniera di affrontare il design fisico per il testing funzionale. Nella maggior parte dei casi, è necessario posizionare il design su una panchina e monitorare sia il codice che il segnale/alimentazione sulla panchina.

Qualsiasi di questi approcci può aiutarti ad accelerare alcuni dei test funzionali principali, monitorando allo stesso tempo alimentazione e segnale. Questi tipi di banchi di prova possono diventare piuttosto complessi poiché avrai più strumenti in funzione contemporaneamente con il tuo sistema di test.

Affidabilità Termica

Un altro aspetto dei sistemi embedded che risulta piuttosto difficile, specialmente nei sistemi ad alta affidabilità, è l'affidabilità termica. I sistemi embedded possono utilizzare molta energia e quindi generare molto calore, quindi devono essere qualificati termicamente. L'obiettivo principale è garantire che possano operare entro le specifiche e che non si spengano a causa di sovraccarico termico. Per i test termici, considera quali di queste specifiche si applicano:

• C'è un limite di temperatura interna nel tuo involucro?
• C'è un limite di temperatura al tatto per il case?
• Ci sono limiti specifici di temperatura per componenti, come alcuni sensori?
• Si tenta di mantenere una specifica termica utilizzando solo il raffreddamento passivo?

Tutti questi punti determineranno dove e come misuri la temperatura nel sistema mentre è in funzione.

Le misurazioni della temperatura in un sistema embedded durante il funzionamento sono piuttosto semplici. Per il progettista individuale senza un grande budget, è possibile imparare molto sul proprio sistema embedded semplicemente utilizzando il termocoppia di tipo K che viene fornito insieme a un multimetro. Questo fornirà misurazioni della temperatura puntuali nel design. Se si dispone di più multimetri, utilizzare il termocoppia preconfezionato e collegarlo a punti specifici dove le misurazioni della temperatura sono più importanti. Questi punti possono essere il processore principale, i regolatori di potenza principali, la custodia stessa o l'aria all'interno della custodia.

Termocoppia di tipo K

Impostate tutto e lasciate funzionare il sistema fino a quando non raggiunge la sua temperatura di equilibrio. A seconda delle dimensioni e del meccanismo di raffreddamento nel sistema, il tempo necessario affinché il sistema raggiunga la sua temperatura di equilibrio potrebbe essere piuttosto lungo. Dovrete impostare i vostri multimetri e lasciarli in funzione per un po' di tempo mentre monitorate gli altri strumenti.

Una volta che la distribuzione della temperatura raggiunge l'equilibrio, considera l'utilizzo di una telecamera termica per ottenere la distribuzione della temperatura durante il funzionamento. Penso che sia importante farlo sull'involucro, specialmente se l'involucro ha un requisito di temperatura al tatto. Se il tuo sistema embedded ha un'alimentazione integrata, questi involucri possono diventare molto caldi, e l'utente non sarà in grado di toccare o maneggiare il sistema se non viene implementato un raffreddamento attivo o passivo direttamente sull'involucro.

Se hai un problema con il calore eccessivo nel design, estrai il PCB dall'involucro e misura direttamente la distribuzione della temperatura con una telecamera termica. Se scatti alcune immagini con una telecamera, sarai in grado di vedere direttamente dove si trovano i componenti più caldi e quali temperature possono raggiungere. Questo è molto importante poiché informerà la strategia di raffreddamento da adottare in futuro.

Se il tuo involucro sta creando un effetto forno a causa dei componenti caldi, potrebbe essere necessario ridisegnare l'involucro o la strategia di raffreddamento. Leggi l'articolo collegato qui sotto per conoscere alcune strategie di design dell'involucro che possono aiutare a mantenere fresco un sistema embedded.

• Scopri perché il tuo involucro può trasformarsi in un forno

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