Նախապատմություն՝ առկա պաշարներին կողմնորոշված մեթոդաբանություն

Ստանդարտ ինժեներական դասընթացները սովորաբար ենթադրում են բաղադրիչների անսահմանափակ գնումներ՝ նախ սահմանվում են պահանջները, իսկ հետո գնվում են իդեալական մասերը։ Ի հակադրություն՝ ցածր բյուջեով ուսումնական լաբորատորիաները և մատակարարման սահմանափակումներ ունեցող միջավայրերը պահանջում են գործող սարքավորում կառուցել առկա պաշարներից։ Առկա պաշարներին կողմնորոշված (Stock-Oriented) մեթոդաբանությունը ստիպում է համակարգի նախագիծը լիովին հարմարվել արդեն առկա բաղադրիչներին՝ առանց ընդլայնման հատուկ միկրոսխեմաներ պատվիրելու։

Արդյունաբերական խնդրի սահմանում

Փոքրածավալ արտադրության և ուսումնական միջավայրերում որակի ստուգումը հենվում է թվային մուլտիմետրի (DMM) զոնդերով ձեռքով ստուգման վրա։ Այս մոտեցումն առաջացնում է երեք հիմնական գործառնական խնդիր՝

1. Ցածր թողունակություն. շղթայի ամբողջականության ձեռքով ստուգումը տևում է 8-ից 20 վայրկյան յուրաքանչյուր փորձարկվող սարքի (DUT) համար՝ ստեղծելով ստուգման լուրջ խցանում։

2. Օպերատորի սխալ. ձեռքով զոնդավորման ժամանակ հեշտ է բաց թողնել ստուգման կետեր և տարբեր կերպ մեկնաբանել ցուցմունքները բազմաելուստ տախտակներում։

3. Թաքնված մեխանիկական թերություններ. ձեռքով ստուգման ժամանակ DUT-ը աշխատասեղանին հարթ դնելիս սեղմակների թույլ պտուտակված ընկույզները սեղմվում են տպատախտակի անցքերին՝ քողարկելով չամրացված ամրակները և տալով կեղծ PASS արդյունքներ։

Առևտրային ATE հարթակները լուծում են այս խնդիրները, բայց թանկ են, և դրանց ձեռքբերումը ժամանակ է պահանջում։ Այս նախագիծն արձագանքում է արագագործ, զրոյական արժեքով ATE կայանքի կարիքին՝ կառուցված միկրոկարգավորիչի ռեսուրսների խիստ սահմանափակումների պայմաններում։

Հիմնական նպատակներ

1. Զրոյական գնման ծախս. ստեղծել գործող ATE հարթակ՝ օգտագործելով բացառապես առկա պաշարների բաղադրիչներ

2. Թողունակության առավելագույնի հասցնում. փորձարկման ցիկլի ընդհանուր ժամանակը կրճատել մինչև 0.5 վայրկյանից պակաս յուրաքանչյուր միավորի համար։

3. Թերությունների ընդգրկում. հուսալիորեն հայտնաբերել էլեկտրական խզումները, կարճ միացումները և ամրակների մեխանիկական հավաքման խափանումները։

Գործառական պահանջներ

1. Փորձարկման ավտոմատ գործարկում. համակարգը պետք է ավտոմատ կերպով սկսի փորձարկման սկանավորումը DUT-ի մեխանիկական միացման պահին՝ առանց կոճակների ձեռքով սեղմման։

2. Մեխանիկական խափանումների բացահայտում. փորձարկման հարմարանքը պետք է կիրառի ֆիզիկական հպման ուժ՝ սեղմակների չամրացված ամրակները տեղաշարժելու և ստուգման ընթացքում մեխանիկական հավաքման թերությունները հուսալիորեն բացահայտելու համար։

3. Թիրախային պրոֆիլի ընտրություն. համակարգը պետք է ունենա ֆիզիկական ապարատային փոխարկիչ, որը թույլ կտա օպերատորին ընտրել թիրախային տախտակների տարբեր պրոֆիլների միջև։

4. Բազմալիքային խափանումների ախտորոշում. փորձարկման ձախողման դեպքում համակարգը պետք է հաղորդի ցանկացած անսարք հանգույցի ճշգրիտ ինդեքսը կամ ալիքը՝ մի քանի միաժամանակյա խափանման վայրերի ցուցադրման աջակցությամբ։

5. PASS/FAIL-ի տարբերակելի ազդանշանում. համակարգը պետք է ապահովի տարբերակելի, միանշանակ տեսողական և ձայնային հետադարձ կապ՝ փորձարկման արդյունքը ազդանշելու համար։

6. Ցիկլի դետերմինիստական ժամանակաչափում. կառավարման հիմնական ցիկլը պետք է կատարվի չարգելափակող տրամաբանությամբ՝ համակարգի ուշացումը 50 մվ-ից ցածր պահելու համար։

Համակարգի ճարտարապետություն և ապարատային նախագծում

Շղթայի սխեմա և ապարատային մոդուլների իրականացում

Համակարգի սխեման սահմանում է ընդհանուր դողով ապարատային ճարտարապետություն, որը բոլոր չափիչ զոնդերը և օգտատիրոջ միջերեսի ծայրամասային սարքերը միավորում է մեկ ATmega328P միկրոկարգավորիչի վրա։ Ֆիզիկապես կառավարման սարքավորումը հավաքված է «սենդվիչի» տեսքով՝ համատեղելով Arduino Uno R3 գնահատման հիմքային տախտակը վրան տեղադրված հատուկ մակետային շիլդի հետ։ Սխեման բաժանված է հինգ հիմնական գործառական բլոկի՝

1. Կենտրոնական միկրոկարգավորիչ (Arduino Uno)

Հիմնական պրոցեսորն աշխատում է 16 MHz հաճախականությամբ և տրամադրում է 20 թվային/անալոգային մուտք-ելքի գիծ։ Ներքին ռեգիստրները դինամիկ կերպով փոխում են ելուստների դերերը՝ ակտիվ սկանավորման ժամանակ բարձր դիմադրության մուտքային զոնդավորման և արդյունքների ներկայացման ժամանակ ակտիվ ելքային ղեկավարման միջև։

2. Ելքային դեմուլտիպլեքսորի ենթահամակարգ (SN74HC138DR)

Փորձարկման ալիքների թիվը մեծացնելու համար SN74HC138DR 3-to-8 գծային դեմուլտիպլեքսորը (U1) ղեկավարվում է միկրոկարգավորիչի D11, D12 և D13 (IN0, IN1, IN2) ելուստներով։ Դրա ակտիվ ցածր մակարդակով ելքերը ($Y_{0}$-ից $Y_{7}$) հաջորդական փորձարկման իմպուլսներն ուղղորդում են գրգռման $T1$-ից $T8$ ալիքներին՝ թիրախային տախտակի մատրիցով։

3. Միաելուստ անալոգային կառավարման ցանց (A7)

Անալոգային ցանցը և՛ հարմարանքի մեխանիկական միացումը, և՛ թիրախային տախտակի պրոֆիլի ընտրությունը կոդավորում է մեկ անալոգային մուտքում (A7)՝

• Ռեզիստորային սանդուղք. $R_{20}$ (1 k$\Omega$), $R_{21}$ (2 k$\Omega$), $R_{22}$ (1 k$\Omega$) և $R_{23}$ (5 k$\Omega$) ռեզիստորները կազմում են բազմածորակ լարման բաժանիչ

• Հարմարանքի միկրոանջատիչներ (SW1, SW2). միացված են հաջորդաբար ցանցում։ Վավեր սկանավորումը սկսվում է միայն այն դեպքում, երբ երկու անջատիչներն էլ միաժամանակ սեղմված են ամբողջությամբ և հավասար տեղադրված տախտակով։

• Կազմաձևման փոխարկիչ (S3). ընտրում է թվային և անալոգային տախտակների փորձարկման պրոֆիլների միջև՝ փոխելով A7 ելուստին տրվող հիմնական լարումը։

4. Օգտատիրոջ ընդհանուր միջերեսի ենթահամակարգ

Օգտատիրոջ միջերեսի ծայրամասային սարքերը չափիչ զոնդերի հետ կիսում են միկրոկարգավորիչի ֆիզիկական հաղորդուղիները՝

• 7-սեգմենտանի ցուցիչներ (S1, S2). ընդհանուր կաթոդով երկու թվային ցուցիչ, որոնք ղեկավարվում են A0–A5, D3 և D4 դողի գծերով, իսկ ընդհանուր կաթոդները մուլտիպլեքսավորվում են D9 և D10 ելուստներով։

• Վիճակի լուսադիոդ (LD1). երկգույն ցուցիչ, որը ղեկավարվում է D2 և D6 ելուստներով։

• Ձայնային ազդանշանիչ (B1). պիեզոկերամիկական զնգիչ, որը ղեկավարվում է D5 ելուստով։

5. Զոնդերի մատրիցի միջերեսներ

• Գրգռման զոնդեր ($T1$–$T8$). միացված են անմիջապես SN74HC138DR դեմուլտիպլեքսորի $Y_{0}$–$Y_{7}$ ելքերին՝ թիրախային տախտակին գրգռող ազդանշաններ տալու համար։

• Չափիչ զոնդեր ($T9$–$T22$). միացված են միկրոկարգավորիչի A0–A6 և D2–D8 ելուստներին՝ վերադարձի ազդանշանները ստանալու և հաղորդուղիների ամբողջականությունը, լարման անկումները և խզման/կարճ միացման թերությունները գնահատելու համար

Մուտք-ելքի ընդհանուր դող և մուլտիպլեքսավորման ճարտարապետություն

ATmega328P-ի 20 ելուստի սահմանափակման շրջանակում առանց արտաքին պորտերի ընդլայնիչ միկրոսխեմաների աշխատելու համար համակարգն օգտագործում է մուտք-ելքի ընդհանուր դողի տոպոլոգիա։ Միկրոկարգավորիչի ելուստների մեկ հավաքածուն կատարում է կրկնակի գործառույթ՝

1. Ակտիվ վիճակ (DUT-ը միացված է). ելուստները գործում են որպես մատրիցի չափիչ ալիքներ՝ գծերի մուլտիպլեքսավորման համար օգտագործելով 74HC138 վերծանիչը։

2. Ախտորոշման վիճակ (DUT-ը հանված է). հարմարանքի միկրոանջատիչների բացումը ծրագրային եղանակով վերակազմաձևում է ռեգիստրներում ելուստների ուղղությունները՝ նույն դողը վերածելով օգտատիրոջ միջերեսի ելքերի ղեկավարման (2-նիշանի 7-սեգմենտանի ցուցիչ, վիճակի լուսադիոդներ և պիեզոկերամիկական զնգիչ)։

Այս ֆիզիկական մեկուսացումն ապահովում է, որ մատրիցի ակտիվ սկանավորման ժամանակ չափիչ գծերը երբեք չբեռնվեն միջերեսի բաղադրիչներով՝ կանխելով բաղադրիչների բեռնվածության պատճառով ամբողջականության ցուցմունքների աղավաղումը։

Մեխանիկական ստուգման և ավտոմատ գործարկման հարմարանք

1. Երկու միկրոանջատիչով զգայում. երկու հաջորդաբար միացված միկրոանջատիչներ հայտնաբերում են DUT-ի ֆիզիկական տեղադրումը։ Գործարկման շղթան փակելու համար երկու անջատիչներն էլ պետք է ամբողջությամբ սեղմված լինեն տախտակով՝ ավտոմատ կերպով սկսելով սկանավորման հաջորդականությունը՝ առանց օպերատորի կողմից կոճակ սեղմելու։

2. Մեխանիկական խափանումների բացահայտման երկրաչափություն. ստուգման կետերն ունեն վերևից ներքև պտուտակված անշարժ «բանան» տեսակի խրոցներ։ Երբ տախտակը սեղմվում է տեղում, վերևից ներքև մեխանիկական ուժը սեղմակների թույլ ընկույզները հրում է ներքև՝ տպատախտակի անցքերից հեռու։ Եթե ընկույզը չամրացված է, այս ֆիզիկական ուժը խզում է հաղորդուղու հետ հպումը և առաջացնում «շղթայի խզում» խափանում։

Օգտատիրոջ միջերես և ախտորոշման ելքի սարքավորում

1. Ապարատային պրոֆիլի փոխարկիչ. ֆիզիկական 2-դիրքանի փոխարկիչն անմիջապես միացված է միկրոկարգավորիչի առանձին մուտքային ելուստին՝ փորձարկումից առաջ միկրոծրագրի կատարումը թվային և անալոգային տախտակների կազմաձևման պրոֆիլների միջև փոխարկելու համար։

2. Ազդանշանման ծայրամասային սարքեր՝

   • PASS վիճակ. վառվում է կանաչ լուսադիոդը, պիեզոկերամիկական զնգիչը հնչեցնում է 0.1 վ տևողությամբ իմպուլս, և 7-սեգմենտանի ցուցիչը ցույց է տալիս 00։

   • FAIL վիճակ. վառվում է կարմիր լուսադիոդը, պիեզոկերամիկական զնգիչը հնչեցնում է 0.6 վ տևողությամբ իմպուլս, և 7-սեգմենտանի ցուցիչը ցույց է տալիս սխալների ինդեքսները։

3. Ախտորոշման խափանումների ցուցադրման տրամաբանություն՝

   • Թվային տախտակի պրոֆիլ. ցուցադրում է խափանման ստատիկ կոդեր, որոնք նշանակում են գիծ 1 (d1), գիծ 2 (d2) կամ երկու գծերը (d3)։

   • Անալոգային տախտակի պրոֆիլ. ցուցադրում է ալիքների կոդեր (A1-ից A8)։ Եթե մի քանի ալիք միաժամանակ անսարք է, ներքին ծրագրային բուֆերը 7-սեգմենտանի ցուցիչի վրա հաջորդաբար, ցիկլով ցուցադրում է բոլոր ակտիվ սխալների կոդերը 1 Հց թարմացման հաճախականությամբ։

Միկրոծրագրի ճարտարապետություն և ծրագրային նախագծում

Վերջավոր ավտոմատի ճարտարապետություն և վիճակների մեքենա

Համակարգի միկրոծրագիրն աշխատում է որպես դետերմինիստական, իրադարձություններով ղեկավարվող վերջավոր ավտոմատ (FSM)։ Համակարգի բացարձակ արձագանքողականությունը պահպանելու համար՝ առանց կատարման ցիկլերն արգելափակելու, ծայրամասային բոլոր առաջադրանքները, ինչպիսիք են ցուցիչի մուլտիպլեքսավորումը, անջատիչների զնգոցի ճնշումը, ձայնային ազդանշանումը և անալոգային նմուշառումը, պլանավորվում են ժամանակի դրոշմների համեմատման ընթացակարգերով (millis())։ Վերջավոր ավտոմատը ֆիզիկական չափումն անջատում է օգտատիրոջ միջերեսի արտապատկերումից՝ ապահովելով, որ ընդհանուր ֆիզիկական դողը դինամիկ կերպով վերակազմաձևվի ակտիվ գործառնական վիճակի հետ անմիջական համաժամեցմամբ։

ATE համակարգի հավելվածի վիճակների մեքենա

Վիճակների մանրամասն կատարում և անցումների դինամիկա

APP_IDLE վիճակ

• Կատարման տրամաբանություն. միկրոկարգավորիչը շարունակաբար կատարում է ֆոնային պլանավորիչներ (ցուցիչի թարմացում՝ 3 մվ, ձայնի մշակիչ՝ 10 մվ, կազմաձևման հարցում՝ 50 մվ)։ Ցուցիչի արտապատկերումն ակտիվ է (displayEnabled = true)։ Եթե նախորդ գործարկումն ավարտվել է TEST_FAIL-ով՝ մի քանի հայտնաբերված անսարք ալիքներով, 1000 մվ չարգելափակող ժամանակաչափը անցնում է պահպանված խափանման կոդերի վրայով՝ ցուցիչի վրա ցիկլով ցույց տալով ախտորոշման ինդեքսները։

• Անցման պայման. համակարգը նմուշառում է միաելուստ անալոգային ցանցը (CONFIGURATION / A7)։ Երբ հարմարանքի վայրընթաց ճնշումը սեղմում է հաջորդաբար միացված երկու միկրոանջատիչները, լարումն իջնում է ակտիվ շեմից ցածր՝ սահմանելով appState = APP_START_TEST։

APP_START_TEST վիճակ

• Կատարման տրամաբանություն. միկրոծրագիրն անմիջապես մեկուսացնում է ընդհանուր դողը՝ անջատելով ցուցիչի մուլտիպլեքսավորումը (displayEnabled = false) և ցուցիչի կաթոդային գծերին տալով բարձր մակարդակ։ Այն գնահատման կարգավիճակը վերակայում է TEST_NONE, մաքրում խափանումների ռեգիստրները (failedCount = 0) և ամրագրում ակտիվ թիրախային պրոֆիլը (activeBoardIsDigital)։ Կիրառվում են փորձարկման համար ելուստների սկզբնական ուղղությունները։

• Անցման պայման. դողի մեկուսացումը և ռեգիստրների սկզբնավորումն ավարտելուց հետո վերջավոր ավտոմատը նույն կատարման ցիկլում անմիջապես անցնում է appState = APP_TEST_RUNNING։

APP_TEST_RUNNING վիճակ

• Կատարման տրամաբանություն. միկրոկարգավորիչը պարբերաբար՝ 50 մվ ընդմիջումներով, կատարում է մատրիցի գնահատման առաջադրանքներ (DigitalTask() կամ AnalogTask())։ Այն անցնում է 74HC138 դեմուլտիպլեքսորի ալիքներով՝ գնահատելով հաղորդուղիների ամբողջականությունը։ Մատրիցի գնահատման հիման վրա միկրոծրագիրը testResult-ը սահմանում է TEST_PASS կամ TEST_FAIL և խափանումների բուֆերը լրացնում գծերի կոնկրետ ինդեքսներով (d1–d3՝ թվայինի, A1–A8՝ անալոգայինի համար)։

• Անցման պայման. մատրիցի սկանավորումը շարունակվում է անընդհատ, մինչև օպերատորը հանի տախտակը։ Հարմարանքն ազատելը բացում է միկրոանջատիչները՝ A7 լարումը վերադարձնելով չմիացված մակարդակի և վերջավոր ավտոմատը փոխադրելով appState = APP_SHOW_RESULT։

APP_SHOW_RESULT վիճակ

• Կատարման տրամաբանություն. միկրոկարգավորիչը վերստին միացնում է միջերեսի ցուցիչի արտապատկերումը (displayEnabled = true) և ընդհանուր ելուստները (PD2, PD6, PD5) վերադարձնում ելքային դրայվերի ռեժիմ։ Այն գնահատում է testResult-ը՝

  • TEST_PASS. վառվում է կանաչ լուսադիոդը, գործարկվում է 100 մվ ձայնային իմպուլս, և ցուցիչի բուֆերում բեռնվում է 00։

  • TEST_FAIL. վառվում է կարմիր լուսադիոդը, գործարկվում է 600 մվ տագնապի ձայնային իմպուլս, և խափանման հիմնական կոդը բեռնվում է ցուցիչի ակտիվ բուֆերում։

• Անցման պայման. ծայրամասային ցուցիչները գործարկելուց հետո վերջավոր ավտոմատն ավտոմատ կերպով վերակայվում է appState = APP_IDLE՝ վերադառնալով սպասման ռեժիմի մշտադիտարկմանը կամ մի քանի խափանումների ցիկլային ցուցադրմանը։

Ազդանշանների չափման առաջադեմ ընթացակարգեր

• Գծի դիֆերենցիալ նմուշառում (ReadDifferential).

Ստանդարտ տրամաբանական ընթերցումը ձախողվում է այն հաղորդուղիներում, որոնք պարունակում են հաջորդաբար միացված ակտիվ բաղադրիչներ (օրինակ՝ ցուցիչային լուսադիոդներ կամ զնգիչներ)՝ ոչ գծային ուղիղ լարման անկումների պատճառով։ Միկրոծրագիրը կատարում է երկփուլ դիֆերենցիալ ստուգում՝ 74HC138 դեմուլտիպլեքսորը փոխարկելով դրա ակտիվ և ոչ ակտիվ ալիքների միջև՝ 10 $\mu$s հաստատման ուշացումով՝

Այս իմպուլսային ստուգումը հաղորդչի իրական ամբողջականությունը տարանջատում է կիսահաղորդիչների ուղիղ լարման անկումներից՝ առանց շղթայի խզման կեղծ դրական ցուցմունքների։

• ԱԹՓ-ի նմուշառման-պահման կոնդենսատորի մաքրում (ReadAnalogA6).

A6 ալիքը չունի ներքին թվային ձգող ռեզիստորներ (INPUT_PULLUP)։ Միկրոծրագիրը նմուշառումից առաջ կատարում է analogRead կեղծ փոխակերպում։ Դա մաքրում և նախալիցքավորում է ԱԹՓ-ի ներքին նմուշառման-պահման կոնդենսատորը (~14 pF)՝ ստեղծելով կայուն ծրագրային վիրտուալ ձգում՝ առանց տպատախտակի վրա դիսկրետ արտաքին ռեզիստորների անհրաժեշտության։

Մի քանի խափանումների ախտորոշման ցիկլային մեխանիզմ

Երբ անալոգային պրոֆիլի ստուգումը հայտնաբերում է մի քանի անսարք ալիքներ, անսարք ալիքների բոլոր ինդեքսները APP_TEST_RUNNING-ի ընթացքում պահվում են խափանումների զանգվածում։ APP_SHOW_RESULT-ի անցնելուց և APP_IDLE վերադառնալուց հետո 1000 մվ ժամանակաչափը շարունակաբար անցնում է գրանցված բոլոր սխալների կոդերի վրայով՝ երկնիշանի ցուցիչի վրա հաջորդաբար արտապատկերելով ախտորոշման ինդեքսները (A1-ից A8)՝ 1 Հց թարմացման հաճախականությամբ։

Պատյանի CAD նախագծում և մեխանիկական կառուցվածք

Պարամետրական CAD մոդելավորում SolidWorks-ով և արտադրության ռազմավարություն

Սեղանի պատյանը նախագծվել է SolidWorks-ով և պատրաստվել FDM հավելուկային եղանակով Bambu Lab 3D տպիչի վրա։ Քանի որ ATE պատյանի ընդհանուր առանցքային երկարությունը գերազանցում էր տպիչի աշխատանքային հարթակի ֆիզիկական ծավալը, պատյանի մոդելը նպատակային կերպով բաժանվեց իրար ագուցվող երկու բաժանելի հատվածի, որոնք միանում են ճշգրիտ մեխանիկական կարով։ Միացման գծի երկայնքով ներկառուցված ուղղորդող ելուստներն ապահովում են կառուցվածքի կոշտությունը, ճշգրիտ առանցքային ամրակցումը և տպագրությունից հետո անխափան հավաքումը։

Երկգոտի կառուցվածքային ճարտարապետություն

Պատյանի դասավորությունը ֆիզիկապես բաժանված է երկու առանձին գործառական գոտու՝ փորձարկման հարմարանքը զգայուն կառավարման էլեկտրոնիկայից մեկուսացնելու համար՝

1. Կառավարման և միջերեսի գոտի (աջ մաս).

   Բարձրացված արկղային մոդուլ, որը նախատեսված է կարգավորիչի հանգույցը տեղավորելու և օգտատիրոջ միջերեսը ներկայացնելու համար։

2. DUT-ի ստուգման գոտի (ձախ մաս).

   Երկարավուն, վերևից բաց խցիկ, որը նախատեսված է փորձարկվող տպատախտակը ապահով դիրքավորելու համար։ Այս հատվածում տեղակայված են զոնդերի անշարժ հենքը և ներփորված միկրոանջատիչները, որոնք տախտակի տեղադրման ժամանակ կլանում են վերևից ներքև ստուգման մեխանիկական ճնշումը՝ առանց մեխանիկական լարումը կառավարման էլեկտրոնիկային փոխանցելու։

Փորձարարական արդյունքներ և բնութագրերի ստուգում

Ամբողջությամբ հավաքված ATE հարթակը գնահատվել է ֆիզիկական, էլեկտրական և իրական ժամանակում կատարման պարամետրերով։

Գործառնական արագություն և թողունակություն

Ավտոմատացված ATE հարթակը համեմատվել է թվային մուլտիմետրով (DMM) շղթայի ամբողջականության ստանդարտ ձեռքով ստուգման հետ թիրախային տախտակների վրա (թվային և անալոգային տարբերակներ)։ Ձեռքով ստուգման ժամանակ օպերատորը պետք է ձեռքով տեղադրեր զոնդերը ստուգման կետերի վրա, ստուգեր միացումների սխեմաները և կետ առ կետ գրանցեր գծերի ամբողջականությունը։ Ավտոմատացված հարթակը մատրիցի ամբողջական սկանավորումը կատարում է ավտոմատ կերպով՝ հարմարանքի ֆիզիկական միացման պահին։

• Սկանավորման ժամանակ. ձեռքով ստուգումը պահանջում էր մոտավորապես 8 s-ից 20 s յուրաքանչյուր տախտակի համար։ ATE հարթակը մատրիցի ամբողջական սկանավորումն ավարտում է 0.4 s-ից պակաս ժամանակում՝ միկրոանջատիչների միացումից հետո։

• Ախտորոշման ելք. խափանման նույնականացումը տեղի է ունենում տախտակը հանելուն պես՝ ցուցադրելով նշանակված սխալների կոդերը (d1–d3՝ թվայինի, A1–A8՝ անալոգայինի համար)՝ առանց հաղորդուղիների ձեռքով հետագծման։

• Ծախսարդյունավետություն. հարթակը հասել է լիարժեք գործունակության զրոյական կապիտալ ծախսով ($0.00)՝ կառուցված ամբողջությամբ լաբորատորիայում առկա մասերից (ATmega328P, 74HC138 դեմուլտիպլեքսոր, 7-սեգմենտանի ցուցիչ և 3D տպագրված պատյան)։

Գործառական ստուգում և թերությունների ընդգրկում

Համակարգի ստուգումն իրականացվել է թիրախային փորձարկման տախտակներով չորս հիմնական գործառնական պայմաններում՝

1. Էլեկտրական խզումներ և կարճ միացումներ. 74HC138 մատրիցի ալիքներով ուղղակի տրամաբանական սկանավորումը հաջողությամբ հայտնաբերել է խզված հաղորդուղիները և փորձարկման ալիքների միջև կամրջակային կարճ միացումները։

2. Մեխանիկական ամրակների ստուգում. սեղմակների չամրացված ընկույզներով թիրախային տախտակները փորձարկվել են ինչպես հարթ աշխատասեղանին, այնպես էլ ATE հարմարանքում։ Հարթ աշխատասեղանին աշխատանքային մակերևույթից դեպի վեր ուղղված նորմալ ուժը թույլ ընկույզները սեղմած էր պահում տպատախտակի անցքերին՝ DMM-ով ձեռքով ստուգման ժամանակ տալով կեղծ PASS արդյունքներ։ 3D տպագրված ATE կայանքում անշարժ «բանան» զոնդերից վերևից ներքև ճնշումը ֆիզիկապես հրում էր չամրացված ընկույզները ներքև՝ անցքերից հեռու՝ խզելով հաղորդուղու ամբողջականությունը և առաջացնելով իրական FAIL արդյունք։

Միկրոծրագրի առաջադրանքների ժամանակաչափումը իրական ժամանակում

Միկրոկարգավորիչի առաջադրանքների ժամանակաչափումը ստուգվել է չարգելափակող ցիկլի սահմանափակումների նկատմամբ։ Վերջավոր ավտոմատը (appState) կատարել է ֆոնային առաջադրանքներ՝ ներառյալ ցուցիչի մուլտիպլեքսավորումը 3 ms, ձայնի/կոճակների մշակումը 10 ms և A7 անալոգային ցանցի նմուշառումը 50 ms պարբերությամբ՝ առանց ապարատային կանգառի ուշացումների՝ հիմնական ցիկլի կատարումը պահելով 50 ms ժամանակային շեմից զգալիորեն ցածր։

Եզրակացություն և հեռանկարներ

Եզրակացություն

Նախագիծը հաջողությամբ իրականացրել է ավտոմատացված փորձարկման սարքավորման (ATE) հարթակ՝ ATmega328P միկրոկարգավորիչի և լաբորատորիայում առկա բաղադրիչների միջոցով։ Օգտագործելով մուտք-ելքի ելուստների ընդհանուր դողը, 74HC138-ով դեմուլտիպլեքսավորումը և միաելուստ անալոգային լարման կոդավորումը՝ համակարգն առավելագույնս օգտագործում է ապարատային հնարավորությունները միկրոկարգավորիչի ելուստների խիստ սահմանափակումների պայմաններում։ Միկրոծրագրի մասնագիտացված ընթացակարգերը՝ ներառյալ դիֆերենցիալ իմպուլսային նմուշառումը և ԱԹՓ-ի նմուշառման-պահման կոնդենսատորի նախալիցքավորումը, հուսալիորեն գնահատում են բեռնված գծերը և առանց ձգման անալոգային ալիքները՝ առանց BOM-ում լրացուցիչ բաղադրիչների։ SolidWorks-ով նախագծված և Bambu Lab-ով 3D տպված պատյանը ֆիզիկապես մեկուսացնում է կառավարման «սենդվիչ» տախտակը ստուգման լարումներից, իսկ հարմարանքի վերևից ներքև մեխանիկական ճնշումը հուսալիորեն բացահայտում է սեղմակների թույլ ամրակները, որոնք բաց են թողնվում DMM-ով ձեռքով ստուգման ժամանակ։

Հեռանկարներ

• Էներգաանկախ գրանցում. EEPROM կամ SD քարտի հիշողության ավելացում՝ ախտորոշված խափանումների պատմությունը և արտադրանքի սերիական համարները որակի վերահսկման նպատակով գրանցելու համար։

• Ավտոմատ սեղմում. տախտակի տեղադրման ձեռքով ճնշման փոխարինում օդաճնշական կամ շարժիչավոր մեխանիկական սողնակով։