Soluciones a los Desafíos del Diseño de Sistemas ATE de Alta Potencia

Entonces, su tarea es diseñar un nuevo sistema de equipo de prueba automatizado (ATE) de alta potencia para un nuevo producto. Su desafío es diseñar un sistema de prueba con el máximo rendimiento de prueba para probar completamente el producto dentro de un presupuesto predefinido. Oh, sí, el sistema debe ser confiable para evitar la pérdida de tiempo de producción. El sistema debe estar en línea en todo momento, excepto en las paradas de mantenimiento. Además, tanto el capital como los costos operativos anuales del sistema deben ser lo más bajos posible; y debe ocupar una pequeña cantidad de espacio de producción. Ah, una última cosa. Tiene una fecha límite para poner el sistema en funcionamiento y debe cumplir con los objetivos de rendimiento de producción. De lo contrario, las pérdidas de ingresos estarán en su cabeza.

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Figura 1. Desafíos de rendimiento frente a costo.

Permítanos ayudarlo a cumplir con todos sus requisitos para que pueda dormir como un bebé.

Nos centraremos en un elemento crítico en el diseño de un sistema ATE de alta potencia: los instrumentos de potencia. La definición de los requisitos de energía para el sistema ATE afecta significativamente qué tan bien el sistema logra los objetivos de rendimiento de prueba maximizado, costos minimizados y alta confiabilidad.

Cumplimiento de los requisitos de rendimiento de las pruebas con una capacidad de prueba maximizada

De hecho, debe asegurarse de que su fuente de alimentación tenga el rendimiento de salida para cumplir con los requisitos de prueba existentes. También debe considerar las necesidades futuras, como que un fabricante de vehículos eléctricos (EV) aumente el voltaje de la batería en un modelo futuro. Si bien una fuente de alimentación de CC con una característica de salida rectangular puede ser satisfactoria para los requisitos del sistema ATE original, los nuevos cambios en el diseño del producto podrían obligarlo a comprar una nueva fuente de alimentación, ya que la característica de salida rectangular no puede adaptarse a los nuevos requisitos.

Una característica de salida de rango automático, como se muestra en la Figura 1, genera voltajes más altos y puede suministrar corrientes más altas que las fuentes de alimentación equivalentes con características de salida rectangulares. La figura 1 contrasta una fuente de alimentación EA Elektro-Automatik (EA) de 30 kW con dos fuentes de alimentación convencionales de salida de 22 kW. Tenga en cuenta que el suministro de EA puede generar un voltaje y una corriente sustancialmente más altos que los dos suministros de salida rectangulares. Además, mientras que las fuentes de salida rectangulares convencionales solo pueden entregar la máxima potencia de salida en su voltaje de salida máximo y corriente máxima (la esquina superior derecha del rectángulo de salida), la fuente de salida de rango automático brinda potencia completa a lo largo de la curva entre los dos puntos, ( 1500 V, 20 A) y (500 V, 60 A).

EA tiene suministros de rango automático que son únicos en proporcionar un verdadero rango automático y entregar potencia completa hasta 1/3 del voltaje de salida máximo. Esta capacidad le permite probar un producto que funciona en un amplio rango de voltaje y realizar pruebas de sobrevoltaje y subvoltaje con una sola fuente de alimentación. El uso de una fuente de alimentación de salida rectangular podría requerir el uso de al menos dos fuentes de alimentación.

Por ejemplo, si un fabricante de EV convierte a 900 V o más de un diseño de batería de 400 V, puede usar la misma fuente de alimentación de rango automático en el sistema de prueba de batería EV. Esto ahorra el costo total de capital del sistema de prueba. Podría haber seleccionado una fuente de alimentación de salida rectangular de mayor potencia para planificar cambios futuros. Aún así, el suministro de mayor potencia lo penaliza con costos de capital más altos y podría ocupar más espacio en la fábrica.

Figura 1. Característica de salida de rango automático (curva roja) en comparación con las fuentes de alimentación de salida rectangulares convencionales (líneas azules). La fuente de alimentación de rango automático emite la potencia máxima a lo largo de la curva roja entre 500 V y 1500 V. Las fuentes rectangulares emiten la potencia máxima solo en un punto, el punto superior derecho de la línea.

Lo mismo es cierto para las cargas electrónicas. Cargas electrónicas de rango automático, como la nueva Serie EA-ELR 1000, proporciona más capacidad de disipación con rangos de voltaje y corriente más amplios, lo que le permite minimizar el vataje de carga total necesario para probar un producto. Una carga electrónica de menor potencia puede reducir tanto el tamaño físico del sistema de prueba como el costo del sistema de prueba.

Cumplimiento de requisitos de prueba complejos con una solución simplificada

Maximizar el rendimiento de las pruebas garantiza que el sistema pueda probar los estándares nacionales e internacionales. Los sistemas de aviónica, los sistemas automotrices y otros productos requieren pruebas según estándares que pueden implicar la generación de formas de onda complejas. La interfaz de un generador de señales en el sistema para modular una fuente de alimentación de CC agrega un instrumento adicional al sistema de prueba y agrega complejidad al sistema de prueba. Los suministros EA y las cargas electrónicas de CC ofrecen un generador de funciones integrado que puede generar formas de onda estándar y personalizadas de manera fácil y segura. La figura 2 muestra la variedad de formas de onda que pueden producir (o hundirse para una carga) tanto las fuentes de alimentación como las cargas de EA. Además, las fuentes de alimentación y las cargas de EA pueden simular baterías, celdas de combustible y energía solar.

Figura 2. Formas de onda que puede generar un instrumento EA. La imagen en la parte superior derecha ilustra el alcance de las formas de onda estándar y personalizadas disponibles. La pantalla de PC debajo de las formas de onda muestra un ejemplo de los parámetros que el software EA Power Control puede usar para crear una forma de onda.

Características de la celda para pruebas más realistas de productos alimentados por estas fuentes. Por lo tanto, mediante el uso de fuentes de alimentación y cargas de CC de EA, puede reducir la complejidad de ATE al eliminar la necesidad de instrumentación adicional y no comprometer los requisitos de prueba. Esto ahorra costos de capital y tamaño del sistema de prueba.

La necesidad de adquirir y controlar menos instrumentos permite un desarrollo más rápido. Un sistema simplificado le brinda una mayor probabilidad de hacer la transición de un sistema ATE validado a la producción según lo programado, lo que permite maximizar la generación de ingresos.

Minimización de los costos de capital y los costos operativos anuales con equipos de fuente de alimentación de CC bidireccional

Los objetivos de costo tienden a competir con la necesidad de cumplir con los requisitos de rendimiento del sistema de prueba. Esos objetivos contradictorios pueden hacer que busque ceder en algunos aspectos del rendimiento del instrumento para mantener los costos dentro del presupuesto de capital. La instrumentación de rango automático de EA puede permitir el uso de un instrumento de menor potencia en comparación con un instrumento de potencia con una característica de salida/entrada rectangular. Además, como se mencionó, el generador de funciones incorporado ahorra un instrumento adicional para los requisitos de generación de señales.

Si el sistema ATE no requiere suministro y sumidero simultáneos, puede seleccionar una fuente de alimentación de CC bidireccional para realizar ambas funciones. Ver Figura 3. Además, utilizando instrumentos de alta capacidad, como el Serie EA-PUB 10000 6U Las fuentes de alimentación de CC bidireccionales programables con una potencia de 60 kW brindan numerosas oportunidades para ahorrar en la cantidad de instrumentos necesarios para un sistema de prueba de alta potencia. La instrumentación de energía de alta capacidad puede ayudarlo a construir el sistema ATE dentro de las limitaciones presupuestarias.

Figura 3. Una fuente de alimentación de CC bidireccional combina una fuente y una carga electrónica en un diagrama de instrucciones

Ahorro de costos operativos anuales con cargas regenerativas

La eficiencia de las fuentes de alimentación y las cargas electrónicas es un factor enorme que afecta los costos operativos anuales. Debe buscar instrumentación de potencia que tenga una alta eficiencia. Considere fuentes de alimentación con circuitos de corrección del factor de potencia activa que proporcionen un factor de potencia de aproximadamente 0.99 y fuentes de alimentación conmutadas de alta eficiencia.

Además, considere la instrumentación que devuelve energía a la red eléctrica. Las fuentes de alimentación bidireccionales de CC regenerativas y las cargas regenerativas pueden devolver una cantidad significativa de energía a la red eléctrica; en el caso de EA Elektro-Automatik, sus cargas y suministros regenerativos pueden devolver hasta el 96% de la energía absorbida a la red.

La selección de instrumentación de energía de alta eficiencia puede ahorrar un consumo de energía sustancial, lo que ahorra costos de servicios públicos. Además, la instrumentación de mayor eficiencia y la instrumentación regenerativa funcionan más frías, lo que puede reducir significativamente los costos de capital y de servicios públicos anuales para mantener el sistema ATE a una temperatura segura.

Ahorro de gastos generales de fabricación

Con menos instrumentos y de menor potencia, el sistema ATE puede ser más pequeño. Cuando el sistema de prueba requiere una capacidad de 30 kW o hasta 60 kW, los suministros EA con alta densidad de potencia permiten que los tamaños de los instrumentos sean de solo 4U y 6U, respectivamente. Los instrumentos de potencia 6U, la serie industrial de EA, tienen la densidad de potencia más alta disponible.

Con la instrumentación de EA, es posible que pueda evitar la necesidad de un bastidor de prueba adicional; o bien, puede construir dos sistemas en un bastidor de alimentación de CC. Si puede comprimir su sistema de prueba, puede ahorrar un valioso espacio en el piso de fabricación, lo que reduce los gastos generales del costo de la prueba. El espacio liberado puede permitir la adición de más sistemas de prueba para permitir una mayor capacidad de producción dentro del espacio existente, lo que genera mayores ingresos.

Maximización de la confiabilidad del sistema

El tiempo de inactividad del sistema ATE ralentiza la producción, lo que provoca la cancelación de pedidos y la pérdida de ingresos. Es por ello que la gerencia exige una alta confiabilidad del sistema ATE. Hay varios factores que afectan la confiabilidad:

• Selección de instrumentos
• El diseño del sistema
• Procedimientos de calibración
• Servicio y soporte del fabricante.

El uso de instrumentación de alta eficiencia e instrumentación regenerativa mejora la confiabilidad. Los instrumentos más eficientes funcionan a una temperatura más baja y ejercen menos presión sobre los componentes, y los instrumentos son menos susceptibles a fallas que la instrumentación de potencia convencional. Además, los productos de EA cumplen con los estándares CE, UL y CSA. Obtener la aprobación de un laboratorio de pruebas reconocido a nivel nacional genera confianza en la calidad y confiabilidad del producto. Todos los productos incluyen una garantía estándar de 2 años con opciones de garantía de 3 o 5 años para que pueda demostrar un menor costo anual de propiedad.

El diseño de la ventilación y el enfriamiento adecuados en el bastidor de prueba, el uso de la técnica de conexión a tierra adecuada y el cumplimiento de las medidas de seguridad del bastidor de prueba garantizan mediciones estables y de buena calidad. Deberá prestar atención a todos los detalles de diseño para mejorar la confiabilidad del sistema para un rendimiento óptimo y un alto tiempo de actividad del sistema. EA tiene experiencia en la construcción de bastidores de alimentación de CC (consulte la Figura 4) y puede brindarle orientación.

Figura 4. Los racks de alimentación de CC de EA cumplen con los estándares de seguridad y proporcionan una conexión a tierra y un cableado de distribución de energía adecuados.

Muchos de ustedes, particularmente si están en la industria de la aviación o la industria automotriz, requerirán evidencia de la calibración del sistema ATE según estándares internacionales como Z540 e ISO 17025. Las calibraciones de alta calidad permiten confiar en que los instrumentos mantendrán su calibración durante al menos el tiempo especificado. intervalo de tiempo. Esto le permite predecir con más cuidado cuándo se necesita un tiempo de inactividad del sistema, evitando interrupciones no planificadas en la producción.

Deberá considerar el soporte que puede obtener de su proveedor de instrumentación de potencia. Esto es especialmente importante cuando la ingeniería y la fabricación del sistema de prueba se encuentran en diferentes ubicaciones. Eso sugiere la necesidad de un socio con capacidades de soporte global.

EA puede asociarse contigo para superar tus desafíos

El diseño de un sistema ATE rentable, de alto rendimiento, compacto y energéticamente eficiente implica numerosos desafíos. Asegúrese de consultarnos para superar los desafíos de rendimiento, costo, espacio y necesidades futuras. EA tiene instrumentación de energía compacta y de bajo consumo con las funciones que necesita para lograr un sistema ATE de alto rendimiento dentro del presupuesto asignado. EA lo ayuda a maximizar el rendimiento y minimizar los costos operativos anuales durante el ciclo de vida del sistema ATE. Con nuestro apoyo, disfrute de esas noches de descanso. Obtenga más información en www.eapowered.com.

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