Strumentazione modulare

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La crescente complessità dei dispositivi e lo sviluppo tecnologico software/hardware implicano l’utilizzo di sistemi di test con un ciclo di vita prolungato nel tempo. Al fine di raggiungere lo scopo, si utilizza un’architettura modulare con hardware e software opportunamente definiti. La strumentazione modulare è ideale per ogni esigenza per lo sviluppo di Automated Test Equipment (ATE).

L’Automated Test Equipment (ATE) è un sistema controllato dal computer che mette alla prova i dispositivi elettronici per funzionalità e prestazioni; inoltre, conduce prove di stress con la minima interazione umana, include l’hardware di controllo, sensori e software che raccoglie e analizza i risultati del test. Oltre al settore dei semiconduttori, l’ATE è utilizzato nelle industrie di produzione automobilistica, apparecchiature mediche e aeree.

Di seguito i vantaggi di una strumentazione modulare:

• Flessibilità: attraverso FPGA è possibile rilasciare algoritmi di analisi in real time per ottenere maggiori prestazioni.
• Integrazione: l’insieme di componenti quali, processore GHz, software, alimentatore e chassis garantisce prestazioni superiori di un ordine di 10/100 volte rispetto ai tradizionali sistemi di test.
• Dimensioni: rispetto a quelli tradizionali stand-alone, le dimensioni sono notevolmente ridotte.
• Produttività: alcuni sistemi PCI/PCI Express possono sfruttare al meglio le caratteristiche del processore, garantendo una latenza 100 volte minore.
• Funzionalità: un’ampia gamma di funzionalità con l’inclusione di vari sistemi di misura, fornisce all’utente uno strumento per soddisfare la misura richiesta.

Da un paio di anni a questa parte, la strumentazione modulare continua a crescere in termini di popolarità per le sue performance e diventa sempre più efficienti nella capacità di effettuare misurazioni multiple in parallelo. Esistono molti tipi di piattaforme modulari: VXI, PXI, PACs, LABView, AXie, USB, GPIB e così via, ognuno con la propria configurazione di bus e relative specifiche, che offrono diversi vantaggi in base all’applicazione.

Le piattaforme maggiormente utilizzate per il controllo e test sono PXI e quelle PC based. PXI offre vantaggi in termini di numero di canali e portabilità mentre nelle altre il sistema si affida al processore del PC per eseguire i test e le misure nel software.

PXI

PCI eXtensions for Instrumentation (PXI) è una delle diverse piattaforme di strumentazione di elettronica modulare in uso corrente. Queste piattaforme vengono utilizzate come base per la costruzione di apparecchiature elettroniche di prova, sistemi di automazione, strumenti di laboratorio modulari nella scienza, e simili. PXI è basata su bus di computer standard di settore con moduli dotati di software personalizzato per gestire il sistema.

Chassis NI PXIe-1066DC di National Instruments

PXI è una piattaforma di strumentazione modulare introdotta originariamente nel 1997 da National Instruments, promossa dalla PXI Systems Alliance formata da 54 membri (PXISA).

PXI è progettata per applicazioni di misura e automazione che richiedono elevate prestazioni e un fattore di forma industriale robusto. Con PXI è possibile selezionare i moduli da un certo numero di fornitori e di integrarli in un unico sistema PXI. Un tipico modulo PXI 3U misura circa 100 x 160 mm (4×6 pollici) in termini di dimensioni, e un tipico chassis PXI a 8-slot è 4U di larghezza e può contenere fino a 18 slot PXI.

PXI utilizza la tecnologia basata su PCI per garantire la conformità agli standard e l’interoperabilità del sistema. Ci sono anche aziende specializzate nella scrittura di software per i moduli PXI, così come aziende che forniscono servizi di integrazione hardware-software.
PXI è inoltre basata su CompactPCI e offre tutti i vantaggi dell’architettura PCI comprese prestazioni, adozione industriale e tecnologia COTS.

La maggior parte dei moduli degli strumenti PXI utilizza driver software ospitati su un PC per configurarli come strumenti utili, sfruttando la potenza crescente dei PC per migliorare l’accesso all’hardware e semplificare il software integrato nei moduli. L’architettura open permette all’hardware di essere riconfigurato per fornire nuovi servizi e funzionalità, difficili da emulare in strumenti da banco comparabili.

Multimetro digitale M9181A di Keysight

Keysight Technologies è presente da parecchio tempo sul mercato della strumentazione modulare. Tra i tanti moduli PXI, il multimetro digitale M9181A offre le funzioni di misura più comuni a basso costo; fornisce inoltre sei tipi di misurazione con tutta l’affidabilità e la stabilità tipica di un Keysight PXI DMM.

La soluzione di test MIMO PXI fornisce la possibilità di caratterizzare lo strato physical di dispositivi WLAN, consentendo ai progettisti di convalidare i loro sistemi per far sì che funzionino sotto una varietà di condizioni. La capacità di test include MIMO EVM, isolamento cross-channel e channel flatness.

National Instruments è maggiormente presente sul mercato con la sua strumentazione modulare: lo chassis NI PXIe-1066DC a 18 slot con architettura backplane NI PXIe-1065. Le sue caratteristiche permettono di migliorare il tempo medio tra i guasti (MTBF) e il tempo medio di riparazione (MTTR) per il sistema PXI.

AXie

AdvancedTCA Extension per Strumentazione e Test (AXIe) è uno standard di strumentazione modulare creato da Aeroflex, Keysight Technologies e Test Evolution. AXIe viene utilizzato per strumentazione general-purpose e test di semiconduttori. È basato sui seguenti standard: AdvancedTCA (ATCA), PXI, LXI e IVI.

La serie M8000 Keysight è la soluzione di test BER altamente integrato per la caratterizzazione dello strato physical, convalida e test di conformità. La famiglia di Keysight AXIe Digitizer, invece, combina un’elevata densità di canali per costruire sistemi di acquisizione scalabili e sono compatibili sia con slot AXIe sia AdvancedTCA (ATCA).

VXI

L’architettura di bus VXI è una piattaforma standard per il test automatizzato basato su bus VME. VXI sta per VME eXtensions for Instrumentation, aggiungendo al bus VME ulteriori linee di bus per la temporizzazione e triggering, nonché i requisiti meccanici e protocolli standard per la configurazione, la comunicazione basata su messaggi, l’estensione multi-chassis, e altre caratteristiche.
La struttura base di un sistema VXI è il mainframe che contiene fino a 13 slot in cui possono essere aggiunti vari moduli. Moduli VXI sono tipicamente 6U di altezza (Eurocard) e C-size (a differenza dei moduli di bus VME che sono più comunemente B-size).

National Instruments dispone di un’ampia gamma di interfacce per il controllo del sistema VXI da un sistema PXI remoto, PC o workstation.

Serie M8000 di Keysight

Il controller remoto NI VXI-MXI-Express rappresenta una soluzione flessibile per il controllo di computer stand-alone di sistemi VXI, offrendo al computer host le stesse funzioni di un computer embedded.

I mainframe VXI Keysight forniscono contenitori robusti con sistemi di distribuzione dell’aria, innovativi per il raffreddamento, estremamente silenziosi ed efficienti. Con capacità di alimentazione fino a 1000 watt, è possibile configurare facilmente il sistema, in modo che soddisfi le esigenze del progettista.

Keysight offre anche prodotti I/O per collegare il computer allo strumento, rendendo più facile l’accesso e il controllo, scambio di dati, e creare le applicazioni di test automatizzate. Moduli di acquisizione dati VXI di Keysight forniscono una gamma di soluzioni di switching da DC al microonde con più topologie di commutazione: multiplexer, switch Matrix, switch RF.

Maurizio Di Paolo Emilio

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