Domanda:
Come testiamo affidabilità e qualità in modo da ridurre al minimo il rischio di guasto della scheda sul campo?
Dan
2012-05-18 01:31:19 UTC
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Stiamo sviluppando un cavo intelligente per un cliente. Il potenziale di mercato è di centinaia di migliaia di unità. Il fornitore che progetta e fornisce le schede (con firmware) che saranno integrate nei cavi sta realizzando dei prototipi. Possiamo facilmente testarli per la corretta funzionalità, ma per quanto riguarda l'affidabilità e la qualità a lungo termine, non sono sicuro del modo migliore per ridurre il rischio di guasti di campo sistemici o ad alta incidenza, che in quelle quantità sarebbero uno scenario da incubo assoluto per una piccola azienda come la nostra. Come testiamo prototipi e campioni di primo articolo di produzione in serie per ridurre il più possibile tale affidabilità e rischio di qualità?

Ho letto qualcosa in un vecchio testo di elettronica che si bloccava: "il calore è il nemico numero uno dei componenti elettronici". Quindi un elemento importante della copertura del test è quello di far funzionare le schede in un ambiente riscaldato, all'estremità del loro raggio operativo progettato / documentato e poi alcuni.
Non azionare alcun componente vicino al limite della sua area sicura: corrente, tensione, potenza dissipata, temperatura. Tenere conto degli estremi più ampi nella varianza tra i componenti. Ad esempio, se un ransistor bipolare deve essere saturato, non dare per scontato di avere \ $ \ beta \ $ di 100. Fornisci una corrente di base che sia un decimo solido della corrente di saturazione.
Prova l'hardware con una corrente instabile. Il power-on-reset e la gestione della perdita di potenza nel microprocessore dovrebbero essere completamente robusti in modo che il sistema si attivi ogni volta e si ripristini in modo affidabile in caso di perdita di alimentazione o abbassamenti di tensione. Un sistema che funziona con un perfetto alimentatore da laboratorio potrebbe mostrare guasti in ambienti con alimentazione sciatta.
Oltre a stressare con il caldo, ci sono altri cattivi. Umidità, vibrazioni, urti, polvere ...
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Cinque risposte:
madrivereric
2012-05-18 02:15:49 UTC
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Esistono diversi modi per affrontare questo problema. In genere si eseguono test in cui il dispositivo viene utilizzato in condizioni di stress per ridurne la durata. Ciò può includere temperatura elevata, cicli di temperatura, vibrazioni, umidità, ecc. A volte il protocollo di test va a vuoto. L'errore può essere riparato e il test può essere ripreso fino al successivo errore, ecc. Spesso vengono eseguiti molti campioni contemporaneamente.

Per ulteriori informazioni, vedere: http://en.wikipedia.org / wiki / Highly_accelerated_life_test

Ci sono molte aziende specializzate in questo tipo di servizio di test. Ti suggerisco di contattare uno di loro.

I nostri ragazzi insistono sul test fino al fallimento in modo che possano eseguire un'analisi weibull adeguata che è molto più istruttiva per conoscere la durata prevista del prodotto.
Olin Lathrop
2012-05-18 02:09:39 UTC
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Il primo passo è il buon senso. Ha un aspetto robusto? Ci sono evidenti punti di stress meccanico? C'è un adeguato scarico della trazione ovunque qualcosa si fletta? Tutti i limiti della scheda tecnica sono rispettati con attenzione in tutti i possibili angoli del normale funzionamento con un margine ragionevole? Il design gestisce l'ovvio abuso previsto? Questo è sia meccanico come qualcuno che lo strattona o calpesta qualsiasi parte di esso, sia elettrico come le scosse ESD. Trova qualcuno che lo abbia già fatto e abbia esperienza con ciò che fallisce. Potrebbe trattarsi di due persone, una meccanica e l'altra elettrica.

Prendi qualche decina di queste cose e abusane. Esegui alcuni test di stress intenzionali con abuso meccanico, cicli di temperatura e umidità, zapping ESD, ecc. Alcuni di questi saranno oltre le specifiche. Il punto è che vuoi che un gruppo fallisca in modo da poter vedere se c'è una tendenza comune a come falliscono. Rendi quella parte più robusta, risciacqua e ripeti.

Devi anche testare le cose per le quali non ti è venuto in mente di provare. Dai un po 'alle persone tecnicamente meno qualificate che conosci. Vuoi persone che non sanno cosa non dovrebbero fare con un cavo. Lascia che alcuni bambini di quattro anni giochino con loro e non cercare di dire loro cosa non fare o limitare ciò che fanno. Supponi che i bambini di quattro anni siano più fantasiosi di te. Puoi decidere in seguito che saltare la corda con il cavo o giocare al tiro alla fune con il cane attraverso una pozzanghera fangosa non sono cose da cui ti proteggerai, ma potresti comunque scoprire alcuni meccanismi di fallimento interessanti. E forse un cane che lo mastica non è poi così fuori linea rispetto al fatto che giace sul pavimento e viene calpestato regolarmente. Non aspettarti che le persone trattino il tuo cavo intelligente meglio di una prolunga. Se è lungo e sottile e sembra che potrebbe essere calpestato, lo sarà.

Grazie per il contributo Olin! Non sono così preoccupato per i fattori esterni poiché la scheda sarà altamente protetta dal sovrastampaggio di Macromelt. La mia più grande preoccupazione sono i fattori intrinseci legati all'uso a lungo termine e non sono sicuro di come simularlo (ad esempio, calore costante per un lungo periodo per vedere se qualche componente si guasta). A proposito, come facevi a sapere che ho un (presto) bambino di 4 anni? :)
Russell McMahon
2012-05-18 07:34:42 UTC
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Quello che hanno detto tutti, più:

Sii molto cauto nel presumere che l ' incapsulamento di Macromelt compensi la cattiva costruzione meccanica o le tensioni nel cablaggio, nei connettori o nei giunti .

Se progetti il risultato con il Macromelt come parte del progetto e includi la conoscenza formale e la tolleranza delle sue caratteristiche meccaniche e dei cambiamenti a lungo termine nel tuo ambiente, allora può essere un parte legittima del tuo sistema. Se è solo "un rivestimento protettivo magico che rende tutto OK", allora puoi finire con una spazzatura ricoperta di plastica.


Parli di schede integrate non fatte da te. Se questi non sono accessibili devono sopravvivere, ma anche se accessibili vorresti che sopravvivessero anche se non sotto la tua responsabilità. Esiste un'adeguata protezione del campo contro EMI, ESD, infiltrazioni di umidità, ... Come fai a saperlo? Chi l'ha detto? Cosa sanno?

Oltre a FMEA di Jason] (http://en.wikipedia.org/wiki/Failure_mode_and_effects_analysis) e i bambini di 4 anni di Olin {forse non questi} puoi provare qualcosa di facile e potenzialmente informativo trovando modi per batterlo automaticamente a morte in modi che potrebbero non essere rappresentativi dell'uso nel mondo reale ma che potrebbero invocare utili fallimenti. ad esempio, metterne uno in un'asciugatrice per alcune ore. O giorni. Passare OK? Provalo a caldo. Trova un modo per agitarlo continuamente avanti e indietro in modo che il cavo ai connettori sia sollecitato. Qualcosa di simile all'azione del tergicristallo, ma è probabile che ci sia qualcosa di precostruito che può essere utilizzato. Alcuni cicli di lavatrice sembrano divertenti. Dovrebbe sopravvivere a quello? Avrebbe bisogno di? Perchè no? Possiedi una betoniera? :-)

Esiste una batteria di backup incorporata per "scaricarsi". È saldato in posizione o in un portabatteria. Quanto forte è necessario colpirlo, stressarlo, tirarlo per far perdere il contatto alla batteria in modo permanente o istantaneo. E qualcos'altro all'interno del "cavo".

C'è un annunciatore piezo? In tal caso, puoi toccarlo o altrimenti sottoporlo a un forte shock meccanico. Se puoi, quanto è grande il transitorio di tensione generato e cosa fa? (L'attrezzatura è morta quando le persone hanno applicato forza a un alloggiamento e hanno sollecitato meccanicamente il piezoelettrico che ha causato sovratensioni.

La temperatura interna è superiore a quella ambiente o è ben ventilata. Se ventilata, come sono l'acqua, le formiche, spider, ... tenuto fuori. Se sigillato, utilizza condensatori elettrolitici in alluminio e qual è la durata di progetto (notando che un Al ecap depotenziato dura meno a lungo a una data temperatura quando è spento rispetto a quando è acceso.).

Verrà congelato o riscaldato a> 60 ° C. Chi lo dice di no? Cosa ne sa? Eventuali conseguenze?

Riesci a collegare una presa al contrario? Chi lo dice? Cosa succede se ti sforzi davvero . (Ho visto connettori DB9 inseriti ruotati di 180 gradi !!!!!!!!).

È coinvolta l'alimentazione di rete. Potete alimentarlo da una rete sbagliata (alta o bassa)? Cosa succede?

Ha un alimentatore esterno? È possibile utilizzare quello sbagliato? Cosa succede? Se si utilizza quello giusto può guastarsi? Se non può guastarsi e cosa succede?

È ROHS c onesto? Questo importa? Perché pensavi che non fosse così?

Serve la certificazione EMC? Chi dice?

Può il bambino di 4 anni ingoiarlo per errore :-)? O, più pertinentemente, una piccola parte staccabile di esso.

Può avere una bassa tensione sui pin del connettore esposti? Se sono bagnati o umidi, possono distruggere il connettore o il dispositivo a causa dell'elettrolisi. (Nel peggiore dei casi, l'elettrolisi può distruggere un connettore in pochi minuti.)

Tutto quanto sopra si traduce in: Hai mantenuto aggiornati i pagamenti per la protezione di Murphy? :-).

Esiste un percorso dal metallo tangibile verso l'interno che lo rende incline all'elettricità statica. Questo è coperto sopra dai test ESD formali, ma essere consapevoli dei mezzi grossolani per rendere ESD meno (o più) suscettibile di causare danni può aiutare.

Sopravviverà al TASER? Non dovrebbe esserci bisogno, ma lo sarà? (Un modo preferito per mettere fuori uso i sistemi di telecamere di sicurezza in alcuni paesi, mi è stato detto).

Jason Morgan
2012-05-18 03:52:23 UTC
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La risposta semplice è progettare per il fallimento, quindi prevenirlo.

Cerca calcoli FMEA, MTBF e affidabilità. Esiste un software commerciale che ti aiuta in questo (Relex è uno che posso ricordare) ma può essere fatto in un foglio di calcolo abbastanza facilmente, anche se è un compito noioso.

Ci sono un gran numero di specifiche mil (ad esempio MIL-HDBK-217) e documenti avionici che discutono la questione dell'affidabilità. Fondamentalmente prendi in considerazione ogni componente, il suo utilizzo, il suo stress, le sue valutazioni, posizione e processo utilizzato per saldarlo, quindi guardando nelle tabelle (nelle specifiche mil) e dai dati del produttore si ottiene una cifra per il suo MTBF. Spesso ciò comporta la ricerca dal produttore di come è fatto.

Considera ogni proprietà fisica, ad es. tensione, corrente, temperatura (in e fuori servizio), vibrazione, potenza, ciclo di lavoro, shock meccanico, ecc.

Una volta che conosci l'MTBF per ogni componente, puoi calcolare quando un'unità si guasterà ( in media). Lo consideri nella durata e nel supporto a vita per il prodotto.

Ad esempio, in genere cerchi di ridurre lo stress sui componenti, sopravvalutandoli per compensare. Per esempio. Per un condensatore che ha 5 V per tutta la sua vita, potresti scegliere una parte da 50 V anziché una parte da 10 V.

FMEA considera cosa accadrà quando ogni componente si guasta. Di solito si considera solo un singolo punto di errore. Per ogni componente (sempre in un foglio di calcolo) decidere cosa accadrà alle prestazioni di quel prodotto se:
esce dalla tolleranza
cortocircuitare
circuiti aperti

Per i dispositivi multi-pin, considera ogni pin separatamente.

Usa un po 'di buon senso per decidere quale potrebbe essere l'abbreviazione e documenta tale decisione.

In alta affidabilità (ad es. Centrali nucleari ) devono prestare maggiore attenzione a considerare (o mitigare) cortometraggi apparentemente impossibili.

Una volta fatto quanto sopra, ti fornirà informazioni da alimentare nuovamente nel design per apportare modifiche che lo miglioreranno per ridurre il rischio di fallimento, quindi farai di nuovo il tutto .....

davidcary
2012-05-18 11:21:07 UTC
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test di caduta

Oltre ai molti buoni suggerimenti qui, potresti prendere in considerazione un test di caduta.

Un test di caduta standard implica "una caduta prova su ogni faccia, bordo e angolo, per un totale di 26 volte su una superficie di calcestruzzo rivestito di compensato. "(Per maggiori dettagli, vedere lo standard militare MIL-STD-810G, METODO 516.6, Procedura IV - Transit Drop). Alcune società di test indipendenti sembrano preferire la caduta direttamente sul cemento nudo.

Ho sentito dire che i test di caduta da 3 metri sono popolari per i telefoni cellulari di consumo. a b c d

Alcune società di test indipendenti sembrano preferire il "test alla distruzione", aumentando gradualmente l'altezza di caduta fino a quando qualcosa non riesce . Esattamente cosa fallisce e come sono preziose le informazioni: spesso queste informazioni ti consentono di modificare il design per renderlo significativamente più robusto con costi di produzione aggiuntivi minimi o nulli.



Questa domanda e risposta è stata tradotta automaticamente dalla lingua inglese. Il contenuto originale è disponibile su stackexchange, che ringraziamo per la licenza cc by-sa 3.0 con cui è distribuito.
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