Tests en production : mesure de la consommation
Description des cartes développées pour mesurer la consommation d'un produit lors d'une production avec un coût réduit et une bonne précision
Cet article décrit les choix techniques pour faire une mesure de courant dans un banc de test automatique sur 6 produits mis en panneau en sortie de ligne de production.
L’objectif est d’avoir une solution simple en utilisant un seul multimètre externe qui est piloté par le PC de test production.
Ce même PC va aussi piloter via un logiciel développé par NEMEUS un ensemble de switchs analogiques afin de sélectionner le produit à tester et à mesurer.
Principe de mesure
Pour faire la mesure de courant, il est nécessaire de mettre le multimètre en série sur la ligne Vbatt (alimentation principale) du produit. Ainsi, il faut ouvrir cette piste d’alimentation via un commutateur analogique le temps de la mesure de courant.
Choix du commutateur
Il existe deux types de commutateur possible:
- un relais
- un switch analogique
Les contraintes techniques pour le choix du commutateur sont:
- résistance série < 1Ohm
- temps de commutation rapide < 3ms
- technologie DPDT
- courant à mesurer entre 1µA et 100mA
- tension alimentation: 5V ou 3.6V
Sur la carte banc de test TS001, sont utilisés 6 relais EE2-5NU de KEMET, un par produit testé.
Sur l’autre banc de test TS004 dédié laboratoire et tests série sur plus de produits (24 produits) est utilisé le commutateur analogique TS3A44159 de TI. Cette version est plus petite et adaptée à une carte réduite et plus dense en termes de composants.
Obstacles rencontrés
Sur la première version de TS001, les pistes Vbatt de chaque produit sont de longueurs 130mm et de largeur 0.4mm en couches TOP et 3. Cela générait trop d’effet résistif dû à la longueur/largeur de piste Vbatt, entraînant une mesure de courant en mode idle erronée.
De plus, il fallait maintenir la tension Vbatt sur le produit le temps de la commutation du switch pour faire la mesure sur le multimètre externe et éviter ainsi tout redémarrage produit.
Solutions mises en œuvre
Pour résoudre le problème dû à l’effet résistif de la ligne PCB Vbatt sur TS001, les modifications suivantes ont été apportées :
- élargissement de la piste Vbatt à 1mm en couche TOP et couche 3
- augmentation de la taille des vias sur les pistes Vbatt à un diamètre de 1mm
- maintien du nombre de couche de TS001 à 4 couches (idem TS004)
L’ajout d’une capacité de 100nF au pied du connecteur Vbatt produit a permis d’éviter tout redémarrage produit lors de la mesure de courant.
Résultats
La carte TS001 de mesure de courant simple et fiable est adaptée pour les tests en production sur 6 PCBs.
Cette fonctionnalité a été déclinée sur une nouvelle carte de mesure TS004 adaptée pour 24 produits sur un PCB de même taille que TS001 (150x230mm).
Les mesures de courant en mode TX LORA et en mode idle sont précises et permettent de détecter les erreurs de BOM/câblage en production et les erreurs de logiciel lors de déroulement de scénarios de tests spécifiques.
Conclusion
La carte TS001 est aujourd’hui déployée sur l’ensemble des productions NEMEUS.
Elle intervient aussi bien en test sous pointes sur flanc qu’en validation finale sur produit assemblé, via des antennes champ proche.
Cette double utilisation confirme la flexibilité de la solution et sa robustesse en environnement industriel.