office(at)engineering.li +423 262 68 08

Testsystem „Red Pitaya“

Projektaufgabe

Kosteneffizientes, automatisiertes, modulares Testsystem zur Unterstützung einer Produktvalidierung.

Ziel und Zweck des Testsystems

Zur Unterstützung einer Produkt-Validierung wurde kosteneffiziente Mess- und Steuertechnik evaluiert und geprüft. Während des Projekts wurde die Entscheidung getroffen, eine spezifische Lösung zur Abdeckung der Validierungs-Anforderungen zu entwickeln.

Modulares Testsystem „RedPitaya“

Zusammengefasst umfasst das „RedPitaya – Mesurement & Control Tool“ derzeit folgende Features:

  • Testautomatisierung (Testsequenzen)
  • Prüfstandsteuerung
  • Datenlogging / Messtechnik
  • FPGA basierte high-speed Charakterisierung von digitalen Signalen
  • integrierte E-Tests (Versorgung der DUTs mit beliebig modulierter Versorgungsspannung)
  • Datenmanagement (FTP down- und upload der Input- und Outputdaten)
  • Skalierbarkeit (Betrieb von beliebig vielen parallelen Systemen)
  • Dual Betrieb (Betrieb von 2 synchronisierten Systemen als Master / Slave)

Das System kann für zukünftige Aufgaben flexibel erweitert und angepasst werden.

Wie funktioniert’s?

Das Testsystem ist mit einer grossen Anzahl kundenspezifischer Schnittstellen ausgerüstet. Diese werden für die Ansteuerung und das Datenlogging des DUT, des Prüfstands und der Referenzsensoren verwendet. Das Testsystem kann flexibel auf steigende Kundenbedürfnisse erweitert und angepasst werden.

Schnittstellen des Testsystems

Automatisiertes Testsystem „RedPitaya“

Das RedPitaya Testsystem zeichnet fortlaufend die Sensordaten an der Kundenschnittstelle des zu validierenden Produkts (DUT) auf.
Neben den Signalen des DUTs können zusätzlich auch Daten des Prüfstands aufgezeichnet werden („Testrig Signals“).

Nimmt der RedPitaya eine steuernde Aufgabe im Test ein, werden die Betriebszustände des Prüfstands vom RedPitaya System vorgegeben und variiert („Testrig Control“).

Testrig Ansteuerung, Testrig Signale und DUT Signale

Das zu validierende Produkt (DUT) wird vom RedPitaya Messsystem während des Tests mit Energie versorgt. Zur Durchführung von Tests bei unterschiedlichen Versorgungsspannungen oder für E-Tests ist es möglich die Versorgungsspannung des DUTs beliebig zu variieren und definierte Profile wiederzugeben.

Modulierte Versorgungsspannung des DUT (E-Tests)

Das Messsystem ist modular und skalierbar konzipiert. Für den Betrieb EINES DUTs ist EIN RedPitaya Messsystem erforderlich. Da in Prüfständen meist zwei DUTS parallel betrieben werden, können zwei Messsysteme zu einem synchron laufenden Gesamtsystem (Master / Slave) verschaltet werden. Dabei werden die Testsequenz und die Messdatenerfassung von beiden Messsystemen synchronisiert. Die Prüfstandsansteuerung erfolgt durch das Mastersystem.

Die Anzahl Gesamtsysteme ist nicht limitiert. Es können beliebig viele Messsysteme parallel auf das Netzlaufwerk (NAS) zugreifen. Jedes Messsystems kommuniziert ausschließlich mit dem NAS – die Messsysteme unter sich unterhalten keine Kommunikationsverbindung. Auch im Master / Slave Modus wird nur der zeitliche Ablauf synchronisiert, eine eigentliche „Kommunikation“ findet nicht statt.

Datenorgansation und Modularität

Systemarchitektur

Zentrales Element des Messystems ist das RedPitaya v1.1 Modul. Dabei handelt es sich um ein universell verwendbares Instrumentation-Modul für den Labor gebrauch. Die Hardware ist closed-, die Software aber open-Source. Als Betriebssystem ist Linux installiert.

Herzstück des Moduls ist ein leistungsfähriger Xilinx Zynq 7010 SOC mit einem „Dual core ARM CORTEX A9“ Prozessor und frei programmierbarem FPGA. Zudem bringt das Modul eine grosszügige Auswahl an zusätzlicher Peripherie und Schnittstellen mit.

Systemarchitektur