Hardware-Übersicht

1.1SP-400 Mainframe

• Mainframe-Größe: 4 HE 19‘‘-Rack
• 4 Steckplätze für SP-Module
• 4 Steckplätze für zusätzliche Europakarten (160x100mm)

SP-Module (SPM):

• Matrixschaltung
• Lastschaltung und Unterbringung von Lasten
• interne oder externe Unterbringung von Lasten
• 8-Kanal-Sense-Bus (z. B. Strommessung)
• Simulationsschaltungen
• Kommunikationsgeräte
• Signalaufbereitung
• prüflingsspezifische Topologie
• …

Weitere Beschriftungen im Schaltbild:

• µC-Board (SPC-64): 64 Schaltausgänge
• Supply-Board: 24V / Sicherung 16A, EMV-Filter
• TCP/IP, +24V / 16A, Sense-Bus, Error State
• Verkabelung zum DUT-Adapter oder systemintern
• Optional: zum System-Fixture-Interface, zum DUT-Adapter oder zu externen Lasten

1.2SP-1200 Mainframe

• Mainframe-Größe: 7 HE 19‘‘-Rack
• 12 Steckplätze für SP-Module
• 6 Lüfter zur Kühlung der Lasten

1.2.1Vorder- und Rückansicht

Vorderansicht (Seite der Schaltmodule):

• 12 Steckplätze zur Bestückung mit Schaltmodulen (6 HE)
• Frontplatte mit Ein/Aus-Schalter und Steckplatz-ID (1 HE)
• 3x Lüfter direkt unter den SP-Modulen zur Kühlung der Lasten

Rückansicht (µC-Seite):

• Backplane-Interface mit Sense-Bussen, Error State und Status-LED
• Versorgungssteckplatz mit 24Vdc-Steckverbinder und Sicherung 16A
• µController-Karte für Schaltmodule mit Ethernet, Trigger/Debug und Status-LED (1 pro Schaltmodul erforderlich)
• SP-1200 Backplane (12 Steckplätze)
• Kabelschnittstellen-Steckverbinder der Schaltmodule

1.2.2Rack-Versorgungssteckplatz

Anforderungen an die Spannungsversorgung des SP-1200: 24Vdc, max. 16A

• Überstromschutz: Sicherung 16A, schaltbar
• Schnellsteckverbinder für den 24Vdc-Versorgungseingang (Steckverbinder im Lieferumfang)

1.2.3Backplane-Interface-Karte

Signalanbindung der SP-1200 Backplane an externe Geräte und Systeme.

• Status-LEDs: Power (24V) vorhanden, Error State, TCP/IP-Kommunikation
• Reset-Taster zum Setzen der Standard-IP-Adresse
• Breakout des analogen Sense-Busses: 4x SMB-Steckverbinder
• Breakout des Error State: Schließerkontakt (NO) für externe Interlock-Schleife

1.2.4µController-Karte der Schaltmodule

• 64x Relaistreiberausgänge (schaltend gegen GND; 300mA/Kanal; 10A gesamt)
• 32x analoge Eingangskanäle (4x8 MUX; 12bit; 3,3V)
• 8x Dig. I/O, konfigurierbar
• 1x CAN-, 1x SPI-Kommunikation

• Status-LEDs: Power (24V) vorhanden, Status von µC und SP-Modul, Error State des Mainframes, TCP/IP-Kommunikation
• Breakout-Steckverbinder für Dig. I/O und CAN
• Breakout der Ethernet-Schnittstelle: zusätzliche TCP/IP-Schnittstelle für lokales LAN (prüfsystemintern)

1.2.5Programmierbares ID-Modul

• Kleines ID-Modul auf Basis von CAN-Kommunikation
• EEPROM für Kundendaten mit Lese-/Schreibzugriff
• Feste, weltweit eindeutige ID
• Direkter Anschluss an den Auxiliary-Steckverbinder des SPC-64, Lesen und Schreiben über TCP/IP des SPC-64
• Einfache Konfiguration über die SW SP Editor

Anwendungsfälle:

• in Unterkomponenten wie DUT-Adaptern oder Fixture-Interface-Boxen zur automatischen Identifikation
• Übertragung system- oder adapterbezogener Daten (z. B. Kalibrierdaten, Kontaktierungszähler, ..)

1.3Modulportfolio SP-1200 (Q1/22)

1.3.1Lastkartenmodule -LC

1.3.2Matrixmodule -MX

1.3.3Fehlersimulationsmodule -FS

1.3.4Weitere Module

1.3.5Stand-alone-Module -STA

Stand-alone-Module der Switching Platform:

• Stand-alone-Lösungen für verteilte Schaltaufgaben (kein SP-Mainframe erforderlich)
• typischer Formfaktor: kleines Aluminiumgehäuse mit LxBxH ~190x125x60mm
• Anschlüsse: TCP/IP-Schnittstelle des Systemcontrollers, Versorgungsspannung (z. B. 24Vdc), alle weitere spezifische Hardware (z. B. Leistungsrelais, Kontroll-LEDs, ..)
• vollständige Integration in die SP-Software (Konfiguration, Einstellungen, Alias-Namen, Debugging-Fenster, ..)
• einfache Integration als Add-on in jede bestehende SP-Topologie (z. B. Anschluss an eine freie TCP/IP-Buchse eines SPC-64)
• Hinweis: SPM-…-STA-Produkte haben einen anderen Formfaktor und sind nicht für den Einsatz in SP-Mainframes vorgesehen

1.4SP-Module

1.4.1SPM-700401-LC-MF (MOS-FET)

• 4x Kanäle: 70A dauerhaft EIN; 85A max. 40 s EIN / 80 s AUS; 100A max. 20 s EIN / 50 s AUS
• Strommessung ca. 1% (±85A)
• Strom- und Temperaturüberwachung
• Leiterplattentemperatur in Abhängigkeit vom Strom (3 Lüfter ein):

Unter dem Kühlkörper: MOS-FET-Halbleiterschalter mit Leckstrom < 1µA.

Stromwandler mit ca. 1% Genauigkeit, offsetreferenziert. Empfindlichkeit: 25mV/A; Vout: -2,125V .. 2,125V (= -85A..85A).

Beispiel: Schalten von Netzteilen

SPM-700401-LC-MF zum Schalten von Netzteilausgängen (bis 70A) auf den Prüfling (Beispielkonfiguration).

Mit zwei parallel geschalteten MOSFET-Kanälen lassen sich ca. 150A schalten.

Schaltbild

• 4 Kanäle, je 70 A, 60V
• Integrierte Stromwandler (ca. 1%), Ausgangsspannung auf Sense-Bus 1..4 schaltbar; Stromwert auch über Kommunikation abrufbar (reduzierte Genauigkeit)
• Onboard-Diagnose (Selbsttest: Relaiszustand offen/geschlossen, Funktion der Stromwandler)
• Überstrom- und Übertemperaturüberwachung -> Kanal wird geöffnet
• Interne Unterbringung von Lasten und externer Last-Breakout

Lastszenarien

Hochstromlast zwischen DUT-Pins schalten, mit integrierter Strommessung (ca. 1%):

Extern untergebrachte Hochstromlast zwischen DUT-Pins schalten, mit integrierter Strommessung (ca. 1%):

Hochstrom-Netzteil direkt mit dem Prüfling verbinden, mit integrierter Strommessung (ca. 1%):

Schalten unter Last (Hot Switching) dank MOSFET-Schaltern möglich.

1.4.2SPM-300602-LC

• 6x2 Kanäle 30A (40A max. 60 s)
• Strommessung ca. 1% (±40A)
• Strom- und Temperaturüberwachung
• Interne Diagnose

Beschriftete Komponenten: Klemmen für Kurzschlussbrücken und Breakout-Steckverbinder; Klemmen für externe Temperatursensoren; identische Steckverbinder für Last oder Kabel; Lastrelais 30A; Stromwandler; Backplane-Steckverbinder zur µC-Karte (SPC).

SPM-300602-LC-E: Schaltbild

• 6x2 Kanäle, je 30 A (40 A kurzzeitig ca. 1 Minute), 60V
• Integrierte Stromwandler (ca. 1%), Ausgangsspannung auf Sense-Bus 1..4 schaltbar; Stromwert auch über Kommunikation abrufbar (reduzierte Genauigkeit)
• Onboard-Diagnose (Selbsttest: Relaiszustand offen/geschlossen, Sicherung, Funktion der Stromwandler)
• Überstrom- und Übertemperaturüberwachung -> Kanal wird geöffnet
• Interne Unterbringung von Lasten und externer Last-Breakout

Stromwandler: -40..40A, ~ 1%. Sense 1: COM 1,5; Sense 2: COM 2,6; Sense 3: COM 3; Sense 4: COM4.

SPM-300602-LC-P: Schaltbild

SPM-300602-LC mit Option –P = Lastmontageplatte.

Lastszenarien

2 verschiedene Hochstromlasten zwischen DUT-Pins schalten, mit integrierter Strommessung (ca. 1%):

2 verschiedene extern untergebrachte Hochstromlasten zwischen DUT-Pins schalten, mit integrierter Strommessung (ca. 1%):

Hochstrom-Netzteil direkt mit dem Prüfling verbinden, mit integrierter Strommessung (ca. 1%):

Schalten unter Last (Hot Switching) nicht möglich.

1.4.3SPM-100802-LC

• 8x2 Kanäle 10A, 60V, abgesichert
• Jeder Kanal konfigurierbar als Zweifachlast oder Einzelkanal
• Strommessung über Shunt, Stromwandler oder in Reihe geschaltetes DMM

Beschriftete Komponenten: Lastplatine mit Kurzschlussklemmen und Breakout-Steckverbindern; Lastrelais 10A; Relais zum Umschalten auf die In-Line-Strommessung per DMM; mittelträge Sicherungen 10A; Steckverbinder für den Kabelanschluss; Konfigurationsbereich für Kanäle und Strommessung; Backplane-Steckverbinder zur µC-Karte (SPC).

Strommessung

Standard-Shunts: 25mOhm, 50mOhm, 1Ohm, 10Ohm (0,5..0,05%); max. Dauerleistung 3W; andere Werte auf Anfrage.

Stromwandler: -12A .. 12A, ~1% Genauigkeit, 200kHz; Vout offsetreferenziert; Empfindlichkeit: 104,2mV/A; Vout: -1,250V .. 1,250V (= -12A..12A).

Jeder der 8 Lastkanäle kann mit Shunt oder Stromwandler konfiguriert werden. Im Standard-Lieferzustand ist die Karte unbestückt (keine Shunts oder Stromwandler). Auf Anfrage sind auch bestückte oder separate Shunts bzw. CT-Module möglich.

Schaltbild

• 8x2 Kanäle, je 10 A, 60V, 4x Power-Bus max. 18A
• Shunt oder Stromwandler, Ausgangsspannung auf Sense-Bus 1..4 schaltbar; 4 parallele Strommessungen: Kan. 1..4 auf Sense 1 & 3 und Kan. 5..8 auf Sense 2 & 4
• Direkte In-Line-Strommessung per DMM auf jedem Kanal
• Lastplatine mit Breakout-Steckverbindern und Klemmen für Kurzschlüsse und kleinere Lasten

Beispiel einer Lastkonfiguration

SPM-100802-LC mit spezifischer Lastkonfiguration einschließlich Original-Motorinduktivitäten (Beispielkonfiguration).

1.4.4SPM-026401-LC

• 64x Kanäle Form A, 2A, 60V
• 4x Power-Bus-Leitungen 10A
• Rücklesen des Relaiszustands über 2. Kontakt
• Lastplatine für einfache Lastkonfiguration und Breakout-Steckverbinder

Beschriftete Komponenten: Lastmontagebereiche, PB-Konfiguration und Breakout-Steckverbinder; Kurzschlussbrücken für NO-Kanäle (ohne Last); identische Steckverbinder für Last oder Kabel; Lastrelais 2A; Backplane-Steckverbinder zur µC-Karte (SPC).

Schaltbild

• 64 Kanäle je 2 A, 60V & 4x Power-Bus-Leitungen, je 10A
• Überwachung des Relaisschaltzustands über 2. Kontakt
• Lastplatine zur Montage interner Lasten und für externen Lastzugang
• inklusive 64 Kurzschlussbrücken und externem kabelseitigem Steckverbinder

Lastszenarien

Alle 64 Kanäle als Form-A-Relaiskontakte (SPST) mit max. 2A Strom nutzen (Standard-Lieferzustand mit allen 64 Brücken auf der Lastplatine):

Intern untergebrachte Lasten zwischen DUT-Pins schalten:

Intern untergebrachte Lasten auf 4x Power-Bus-Leitungen schalten (max. 10A je PB-Leitung):

Extern untergebrachte Lasten zwischen DUT-Pins oder auf 4x Power-Bus-Leitungen schalten (max. 10A je PB-Leitung):

1.4.5SPM-021604-MX

• 16x4 Matrix-Koppelpunkte, 2A, 60V
• 4x Spaltenleitungen für max. 10A
• 16x Zeilenleitungen 2A, abgesichert
• Rücklesen des Relaiszustands über 2. Kontakt
• Breakout-Steckverbinder für Zeilen & Spalten

Schaltbild

• Matrix-Topologie 16x4 (16 Zeilen/Kanäle auf 4 Spalten)
• Jede Zeile/jeder Kanal max. 2A, 60V, inkl. Sicherung
• Jede Spalte max. 10A
• Überwachung des Relaisschaltzustands über 2. Kontakt
• Lastplatine für externen Zugang zu Kanälen und Zeilen
• inklusive externem kabelseitigem Steckverbinder

1.4.6SPM-023206-MX

• 32x6 Matrix-Koppelpunkte, 2A, 60V
• 6x Spaltenleitungen für max. 10A
• 32x Zeilenleitungen 2A, abgesichert
• Rücklesen des Relaiszustands über 2. Kontakt
• Breakout-Steckverbinder für Zeilen & Spalten

Schaltbild

• Matrix-Topologie 32x6 (32 Zeilen/Kanäle auf 6 Spalten)
• Jede Zeile/jeder Kanal max. 2A, 60V, inkl. Sicherung
• Jede Spalte max. 10A
• Überwachung des Relaisschaltzustands über 2. Kontakt
• Breakout-Steckverbinder für externen Zugang zu Kanälen und Zeilen
• inklusive externem kabelseitigem Steckverbinder

1.4.7SPM-1000201-ME-CMM

• 2x CMM-III oder CMM-IV auf einem SP-Modulträger
• Strommessung mit automatischer Bereichswahl von 1µA- 100A auf 2 Kanälen
• erweiterbar auf max. 8 CMMs
• interne Diagnose über Schleifenstrom
• Standard-Werkskalibrierung oder DAkkS-Kalibrierung
• Volle Unterstützung durch die SP-SW: Stromwerte über TCP/IP-Befehle auslesen

1.4.8SPM-300802-FS

• 8x Fehlersimulationskanäle 30A, 60V
• 2x Fault-Bus 40A (60A kurzzeitig)
• LED-Anzeigen, interne Diagnose
• Hochleistungs-Breakout-Steckverbinder

1.4.9SPM-020802-FS-D-FI

• 8x differenzielle Kanäle 2A, 60V
• 2x Fault-Bus 40A (60A kurzzeitig)
• 2x schnelle Unterbrecher (Fast Interrupter; MOSFET, 2A, 40A)
• Interne Diagnose

1.4.10SPM-022002-FS

• 20x Fehlersimulationskanäle 2A, 60V
• 2x Fault-Bus 40A (60A kurzzeitig)
• Interne Diagnose

1.4.11SPM-DRV-001-STA

• 32x Open-Drain-Ausgänge 2,5A, 50V
• 32x Open-Drain-Ausgänge 0,3A, 30V
• 32x Dig. Eingänge LVTTL max. 30V
• 8x Relais Form A (Schließer) 2A
• 2x Temperatursensoreingänge
• Gesamtstrom 16A
• Ausgang für externen Lüfter
• Error-State-Kontakt (Öffner)
• Interne Diagnose & LED-Anzeigen

Schalten von Leistungsrelais und Schützen für hohe Leistungsanforderungen: 32x 2,5A/50V & 32x 0,3A/30V & Gesamtstrom 16A.

Automatisches Rücklesen der AUX-Hilfskontakte der Schütze, um korrekte Schaltzustände sicherzustellen: Dig. IN und Dig. OUT lassen sich per SW-Konfiguration verknüpfen; stimmt der AUX-Zustand nicht überein, wird ein Fehler gemeldet.

Kompaktes Stand-alone-Modul, TCP/IP-Kommunikation, verteilte Topologien.

Blockschaltbild

1.5Systemintegration des SP-1200

Systemintegration 19‘‘-Schrank, 38HE:

• 2x PXI-Chassis mit je 18 Steckplätzen
• 2x SP-1200 Mainframe mit je 12 Steckplätzen
• 4x Netzteilkanäle (1x 1500W, 4x 100W)
• Rack für zusätzliche HW (3HE)
• optional USV oder zusätzliches Netzteil

• Instrument Access für die Verbindung der Messgeräte mit der Matrix
• Fixture-Interface mit Tisch (für Nadelbettadapter) oder klappbar (für die Integration in Fertigungslinien)
• Standard-Lastverkabelung von den SP-Modulen zum VPC-Interface
• Netzteile und USV
• SP-Module mit montierten Lasten oder Last-Breakout zum externen Lastrack
• Einfacher Zugang zu den Schaltmodulen über die Schrankrücktür
• Die Lüfter des SP-1200 (3 je Mainframe) sorgen für zusätzliche Kühlung im Rack

1.6TCP/IP-Topologie

• Rack-IDs: 0x0 .. 0xE (= 0..14)
• SP-400 Steckplätze: 0x1..0x4 (= 0..4)
• SP-1200 Steckplätze: 0x1..0xC (= 0..12)
• Max. SP-Module: 15x SP-1200 = 180 Module
• IP-Bereich: 192.168.111.1..236
• Die TCP/IP-Schnittstellen der µC-Karten können zum Kaskadieren von SP-Mainframes genutzt werden
• Die IP-Adresse jedes Mainframes wird auf der Backplane-Interface-Karte (SPB) eingestellt

Weitere Beschriftungen im Diagramm:

• Systemcontroller: 192.168.111.240
• -STA 192.168.111.013: direkt vom HUB oder vom SPC-64; Rack-ID: 0x0 (DIP 5..8), Steckplatz: 0x0D (DIP 1..4)
• -STA 192.168.111.237: direkt vom HUB oder vom SPC-64; Rack-ID: 0xE (DIP 5..8), Steckplatz: 0x0D (DIP 1..4)

1.7Bildergalerie SP-1200