#電源設計 #模組化量測 #PXI/PXIe #FPGA #電池管理系統BMS #電源量測單元SMU #汽車電子 #電子控制單元ECU #硬體迴路HIL
【可編程模組量測,實現應用的「細緻差異化」】
日常生活中,小至手機、大到電動交通工具都曾傳出電池安全疑慮;這多半是因驗證過於倉促草率、不夠完整嚴謹之故。鋰電池由於電解質有機溶劑易燃、易爆,本就容易發生意外,電池管理系統 (BMS) 的保護機制十分重要,量測上有三大要點:過充測試、過放測試與外部短路模擬。手機鋰電池的正常工作電壓約在 3.2V ~ 4.2V,若過充電能轉成熱能有熱爆危險,但過放、電壓小於 3V 亦須立即切斷電路,否則將破壞電池化學物質排列、導致電量減少而造成永久傷害。
一旦外部出現瞬間短路亦須斷電,以免電池的充放電狀況失控。此外,電池老化會引起內阻升高、將釋放出的電能轉換成熱能,使裝置機體發熱,更需注意 BMS 溫度的檢測控管。大功率的電動車/油電混合車或航空載具在完成商品化後,還需進一步結合電子控制單元 (ECU) 和油電系統進行「硬體迴路」(HIL) 對各種使用情境的嚴格測試,確保符合安全性及各種工業標準才能正式量產。然而,傳統手動實機測試很難得到完整測試資料,有些場景更不容許實境演練。
相較於箱型機台 (standalone) 外加選配的量測方式,開放模組儀器較具彈性優勢,將測試選擇權 (option) 直接保留給客戶;透過開放式介面和簡單的基礎編程語言,軟體工程師能隨心所欲建構高度客製化的量測範本,「一以貫之」所有工作環節——不論是研發實驗「一致性」(Compliance) 驗證或產線測試皆適用,不須煞費苦心做資料轉檔和相關性分析。
欲掌握暫態響應、改善電路設計,速度一定要夠快,卻不能因此失真。如何定義邊緣規格是關鍵!模組化加上「可編程」的量測工具,可讓用戶依個別需求、客製化無窮多種的暫態參數組合與各種負載的待測物達到最佳匹配;與只能使用儀器預先設定好的幾組參數微調量測內容相比,系統商更能細緻化展現應用開發的差異性,例如:I-V 的拉升和定值時序。
延伸閱讀:
《NI:驗證不嚴謹乃危害電源系統之禍源》
http://compotechasia.com/a/____/2016/1114/34036.html
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【量測玩轉「積木」概念】
眾所周知,所有電子產品都需經過「量化檢測」考驗,必須在規格制訂之初就考慮到後續可行性,因此量測業者往往是最能掌握趨勢與技術的先知,亦是當然受益者。不過,量測市場正在發生質變:模組化產品快速席捲市場。這是因傳統量測機台開發少則 2、3年,多則 7、8年,追不上行動通訊的飛快演進之故;而奠基於 PXI 開放平台的量測模組易於分拆、整合,若有介接、整合需要,還可透過通用基礎程式語言編程,相當方便。
另一方面,連網裝置爆炸式的推陳出新,從 PC、手機、平板、IoT 裝置,現在就連電視和汽車也入列,導致元件所要擔負的功能越來越多,例如:功率放大器不再只有放大功率功能,還包括高階濾波、電源管理和類比與數位的資料轉換;若是在 20 年前,要手動開關測試並不難;但要應對當今如此複雜的測試任務,若要逐一輪換好幾種功能機台、不停手動測試,十分浪費時間且累人。選購量測模組化儀器前,不妨先從下列面向審視自身需求:
★對精確度要求或誤差容忍度有多高?
★偏好專業功能性深度量測,或多項複合式簡易量測?
★對軟體定義無線電 (SDR) 設計的經驗值與熟稔度?
★儀器供應商對軟體開發環境的支援能力?
★所開發的產品,是否有在最短時間內、與最新通訊標準「亦步亦趨」的壓力?
★是否需要教育訓練或顧問服務?
★是否有多項仍在服役中的儀器,卻苦無妥善管理之法?
★預期儀器堪用年限有多久?存續期間的量測成本或資產折舊?
延伸閱讀:
《規格演進快、量測複雜,模組化儀器撐竿跳》
http://compotechasia.com/a/____/2016/0814/32914.html
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【設計模擬測試→生產驗證,步步為營】
5G 是個大頻寬與物聯網 (IoT) 窄頻並行不悖的世界,揭幕「少量多樣」的嶄新生產型態,驅使設備供應商須將試運行時程提前,在研發設計之初就著重驗證工作,並思考如何提供加值服務以提升獲利。另一方面,IoT 將是未來推動無線通訊的主要動力;而各類智能裝置 (Smart Devices) 的百花齊放,對 5G 亦有推波助瀾效果。然而,量測工作若還是停留在過去「以待測物為核心」思維,將面臨諸多挑戰;於是,造就模組化儀器如雨後春筍般躍上枱面。
隨著終端裝置趨於「多能工」,只能執行單一量測功能的機台已不敷使用。首先,若使用單機功能量測,必須準備多款機台,工程浩大且量測成本高;其次,下世代的測試往往須涵蓋 2G、3G、4G 和 Wi-Fi,5G 時代導入新頻段後,測試將更複雜!若要像過去以手動調頻逐一測試網路相容性,費事又耗時。於是,以開放平台為基礎的自動化測試設備 (ATE) 繼之而起。使用者不須受限於儀器供應商的制式測試項目,可依個別量測需求、靈活「訂製」適用機台。
以 PXI 模組化量測儀器取代堆疊式設備,可在同一個平台上實現以電源量測單元 (SMU) 測試無線通訊協定或功率、以 DAQ 擷取感測器資料。更重要的是,PXI 可減少從設計到製造的驗證時間;以往基於成本考量,不同工作階段所使用的量測儀器各異,但每轉換一次,工程師就須花費很多時間進行相關性分析;現透過 PXI 開放標準,可將量測功能模組整合到的 ATE 或測試線,從最前端的研發到量產都使用同一套儀器完成,省時省力。
此外,隨著軟體重要性日增,測試範圍不只限於硬體,彈性的「軟體定義無線電」 (Software Defined Radio, SDR) 量測平台開始大行其道,方便使用者分析。
延伸閱讀:
《不只有生產驗證!「模擬測試」及早發現缺陷》
http://compotechasia.com/a/____/2016/0813/32906.html
#國家儀器NI #WLAN Measurement Suite #802.11ax
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