Nola Hobetu Euskal Txertegiaren Fiabletasuna

Elektronik industriaren garapena azkarrean joan ahala, aniztasuneko instrumentuak eta neurgailuak asko erabiltzen dira industriako kontroluan eta gizarteko bizitzaren alderdi guztietan. Baita, instrumentuen fiabletasunari buruzko eskarriak ere handitu dira, batez ere IEE-Business-en kudeatutako potentziometroetan. Potentziometroen fiabletasunari buruzko eskarrak zabaldu dira smart meter teknologia estandarean.

Estandare horiek ezartzen dute potentziometroen bataz besteko erabilera denbora gutxienez hamar urte izan behar duela, hau da, garapenerako prozesuan fiabletasun diseinua oso garrantzitsu dela. Baldintza eta denbora jakin batetan funtzio espetsifikoen probabilitatea Mean Time Between Failures (MTBF) bezala ezagutzen da, edo bataz besteko hutsegite arteko denbora. MTBF fiabletasuna neurtzeko neurri arrunta da. Potentziometroen fiabletasun diseinuaren helburuak produktuaren MTBF handitzea eta erabilerako normalizazioa segurtatzeko ditu.

1. Hardware Fiabletasun Diseinua

Potentziometroen Jario Kontsultaraziaren Supresio Diseinua

Ingeniaritzarako datu analisiaren arabera, potentziometro sistemak jario kontsultan sartzen diren interferentziek 70% hartzen dute. Beraz, jario kalitatea hobetzeko lanak oso garrantzitsuak dira sistema osoaren fiabletasunarentzat. Sistema jarioa adina elektrikoetik datorkizunez, jarioaren anti-interferentzia diseinua gehienbat input portuan filtratzea eta momentuko interferentziak supresioa dira.

2. Potentziometroen Ateratzeko Diseinua

Ateratzeko sisteman diseinuak produktu osoaren anti-interferentzia egitasuna eragiten du. Diseinu on bat kanpoeko ingurumeneko interferentziei babesteko eta barneko noisea efektiboki supresioa egin dezake. Hona hemen bi aspektu ikuspegi batzuk sistemaren fiabletasuna hobetzeko:

Digitaleko Ateraeta eta Analogiko Ateraeta Digitaleko signalen ertz askeengatik, digitaleko zirkuituetako korronteak aldaketa pulsezkoak dituzte. Horregatik, analogiko eta digital ateraetatik diseinu bereiztuak egin behar dira potentziometro sistemetan, puntu bakarrean konektatuta. Analogiko eta digital zirkuituek zirkuitu-taulan bere "ateraetara" konektatu behar dute. Honek efektiboki digitaletako pulsezko ateraeta-korronteak analogiko zirkuitutan bat-bat egin dezaketela blokeatzen du. Sistema altu-frekuntzietan badago, interferentzia hau handiagoa da.

Puntu Bakarreko eta Puntu Anitzeko Ateraezpena Frekuntzia baxu sistemaetan, ateraezpena paralelo puntu bakarreko eta serieko puntu bakarreko ateraezpena batzen dira prestazioa hobetzeko. Paralelo puntu bakarreko ateraezpena modulu ugarien ateraetarako harigorrezkoak bat-bat konektatuta dauden puntu bakarreko esaten da. Moduluen ateraetarako potentsialek harigorrezkoak eta gorria duten haria berdina dute. Bere abantaila da komuna ateraetarako gorria ez duela interferentzia bat-bat egin; baina harigorrezkoak gehiegi erabili behar dira.

Serieko puntu bakarreko ateraezpena modulu ugarien artean ateraetarako harigorrezkoa partekatzea da. Ateraetarako harigorrezkoaren gorria desberdina dute modulu desberdinek lurretik. Modulu baten gorria aldatzen doan unean, beste modulu guztiak eragin egiten dute, ateraetarako gorria aldatzen duen arren. Metodorik sinpleena da. Puntu anitzeko ateraezpena altu-frekuntzian erabili ohi da, modulu bakoitzak bere ateraetarako harigorrezkoa zurezko barrerara lotzen duen. Abantailak txikitako ateraetarako harigorrezkoak, gorria txikiak eta komuna ateraetarako gorriak eragindako interferentzia-egunerokoak kendu ditu.

3. Potentziometroen Isolamendu Diseinua

Isolamendu diseinuaren helburu nagusia sorburu-egunerokoak eta zirkuitu-sensibiletatik banatzea da. Isolamendu diseinuaren ezaugarria da potentziometroak bere ingurumenekin komunikatzen baita, baina ez ditu elektrikoki interakzioa. Eragile isolamendu transformatorra, opto-isolamendua, rele isolamendua, isolamendu amplifikadorea eta layout isolamendua daude.

• Transformadoreko Isolamendua Pulse transformadoreak, errotazio kopuru txikiak ditu, banatutako kapasitate txikia (hamarren milaka pikofarade) eta lehengo/ondoren errotazioak nukleoaren alde desberdinetan, isolamendu osagaiei pulse signalentzat erabil daitezke, digital signalen isolamendua lortzeko.

• Opto-Isolamendua Optokoppler bat gehituz, spike pulseak eta norabide desberdineko interferentzia-egunerokoak supresioa egin daiteke. Opto-isolamendua erabiliz, host computer sistema eta potentziometroaren konexio-portuaren artean elektrikoki interakzioa ez da posible, sistemaren anti-interferentzia prestazioa hobetu egiten da. Optokopplerak digital signalak isolatu ditzakete, baina analogiko signalentzat ez dira baliozkoak. Analogiko signalen isolamendu metodo arruntak hauek dira: A. Tension-to-frequency konbertsioa eta ondoren opto-isolamendua, zirkuito konplexuak ematen ditu; B. Diferentziala amplifikadoreak, isolamendu-tension txikiagoa; C. Isolamendu amplifikadoreak, prestazio ona ditu, baina kostu altua da. 

• Rele Isolamendua Relek coil eta kontaktuak elektrikoki ez daude konektatuta, beraz, coilak signalak jaso eta kontaktuak transmititzen ditu, problemaren indarrak eta indarrak txikiak interakzioa eta interferentzia isolatu egiten ditu.

• Layout Isolamendua PCB layoutaren bidez isolamendua lortzen da, indarrak eta indarrak txikiak banatuz.

4. Potentziometroen PCB Anti-Interferentzia Diseinua

PCB-k zirkuitu-osagaien oinarria dira eta haien arteko elektrikoki konektatzen ditu. PCB diseinuaren kalitateak sistema osoaren anti-interferentzia prestazioa eragiten du. PCB diseinuan jarraitzen diren printzipio orokorrak hauek dira:

• Kristal osciladorak CPU pinen ondoan kokatu behar dira. Kristalaren kasu metalikoa gorritu eta seguru egin, eta gero clock area gorri-lineaz bereizi - metodorik erraza da problema asko saihesteko;

• CPU-rentzat frekuntzia baxuko kristalak erabili behar dira, digital zirkuituak posibletasun handienarekin moteltu, sistema prestazio eskerrak betetzen badira;

• CPUren input/output portuak erabili gabekoak ez daude utzi, sistema energia edo gorriari konektatu behar dira, eta hau da chip guztiak;

• Altu-frekuntziko osagaien arteko harigorrezko luzeak minimoan utzi. Input eta output funtzio osagaiak urrun uzten, eta ez daude interferentzia-osagarrien oso gertu;

• Frekuntzia baxu eta indarrak txikiak zirkuituetan gorri-lurrak saihesteko. Saihesteko ezin bada, gorri-lurraren azalera minimoan utzi indarrak txikitzea;

• Sistema harigorrezkoak 90 graduko birak saihesteko, frekuntzia altuak emititzeko saihesteko;

• Sistema input eta output lineak ez daude paraleloan igotzen. Bi konduktorren artean gorri-line bat gehitu interferentzia reaktiboaren saihesteko.

5. Software Fiabletasun Diseinua

5.1 Potentziometroen Digital Filter Diseinua 

Orain, aniztasuneko neurgailu ICak asko erabiltzen dira potentziometroetan. Prozesadore zentralak SPI edo UART bidez komunikatzen ditu neurgailu horiekin, potentzi sistema parametroak lortzeko. Busa interferentzia eguneroko bat edo neurgailuak abnormalki funtzionatzen badu, prozesadore zentralak datu okerrak jaso ditu.

Beraz, softwareko filtroa erabiltzea oso garrantzitsu da. Potentzi parametro arruntentzat, bataz besteko metodoa erabil daiteke: datu puntu 5-6 bildu, maximo eta minimoak kendu, eta bataz besteko kalkulatu. Energia datuentzat, unitate-tan dinamikoki tarte estimatu behar da, neurgailuaren operazio ingurumenarekin bat datorrena; energi datu abnormalek agertzen badira, softwareak datu multzo hori bazter dezake. Metodo gehiago dira mediana filtroa, aritmetiko bataz besteko eta lehen mailako pasabahia. Praktikan frogatu da softwareko filtroak parametroen irakurketa fiabletasuna maximizatzen duela.

5.2 Potentziometroen Datu Redundantzia Diseinua

Sistema fiabletasuna hobetzeko, sistema ezarpen parametroak eta kalibratze parametroak multi-backup diseinuak erabili ditzake. Datu multzo bat korruptuta dagoenean, beste backup multzo bat aktibatu daiteke. Datu segurtasuna eta erroreko ekintzetan datu bertsuraldi probabilitatea handitzeko, datu multzo ugari kokapen desberdinetan gorde behar dira.

5.3 Potentziometroen Datu Verifikazioa eta Operazio Redundantzia Diseinua

Prozesadore zentralak ezarpen edo kalibratze parametroak memorian idazten ditu, interferentzia bat datu okerrak idaztea eragin dezake, baina prozesadoreak ezin du datu idaztako zuzentasuna zehaztu. Datu idaztako zuzena ziurtatzeko, software diseinua "checksum" egiten du datu idazteko, eta checksum datuarekin gorde. Idazteko ekintza bakoitzaren ostean irakurketa egiten da, eta irakurritako datuaren checksuma gorde dugun checksumarekin konparatzen da. Bat etorri ez baldin badute, idazteko ekintza berriz egin behar da datu zuzena idazte arte. Saio-muga gainditu baldin badu, idazteko errorea erakusten da.