Consumentenelektronica is bron van inspiratie voor intuïtief ontwerp van testapparatuur

Binnen de consumentenelektronica zijn strakke, logische ontwerpen en interfaces die een soepele werking ondersteunen de norm. Gebruikers van testapparatuur, gewend als ze zijn aan de intuïtieve bediening van elektronica-apparaten in de privésfeer, verwachten datzelfde gebruiksgemak in hun professionele omgeving. Ze willen apparatuur die snel kan worden ingesteld en efficiënt kan worden bediend. Jeanne Lheureux laat zien hoe dat is vormgegeven bij programmeerbare AC-voedingen.

Door: Jeanne Lheureux, Product Marketing Manager EMEA, Programmeerbare Voedingen, TDK-Lambda

Programmeerbare AC-voedingen genereren nauwkeurig regelbare wisselstromen, waarmee gebruikers op basis van parameters als spanning, frequentie, fase en golfvorm door simulatie de prestaties, betrouwbaarheid en veiligheid van elektrische en elektronische apparaten kunnen beoordelen die ze in de praktijk kunnen tegenkomen.

Een voorbeeld is de luchtvaart waar systemen worden toegepast, die werken op 115 VAC en 400 Hz. Deze zijn gevoelig voor harmonischen van niet-lineaire belastingen, zoals omvormers en verlichtingssystemen, die de stroomkwaliteit kunnen verslechteren. Met behulp van AC-voedingen kunnen luchtvaartelektronicasystemen zoals communicatieapparatuur, vliegtuigbesturingen en cockpitverlichting worden getest en gevalideerd onder reële stroomomstandigheden in vliegtuigen. Bijvoorbeeld om de stabiliteit van het stroomcircuit te kunnen garanderen en om de robuustheid van kritieke luchtvaartelektronicasystemen te bevestigen tegen harmonische interferentie.

Een ander voorbeeld is het laden van elektrische voertuigen (EV’s) via elektriciteitsnetten, die vaak harmonischen bevatten. Programmeerbare AC-bronnen kunnen deze omstandigheden simuleren voor testdoeleinden, waarbij de functionaliteit van EV-laders en DC-DC-converters onder invloed van harmonischen wordt geverifieerd, ervoor wordt gezorgd dat beveiligingsmechanismen correct werken bij hoge vervorming en wordt voldaan aan internationale normen (bijvoorbeeld IEC 61000-4-7) om wereldwijde compatibiliteit van laders te waarborgen.

Om dergelijke testscenario’s goed in te richten zijn testengineers en ontwikkelaars gebaat bij programmeerbare AC-bronnen met een hoge vermogensdichtheid en geavanceerde mogelijkheden zoals golfvormgeneratie en harmonische analyse. Deze apparaten moeten de nominale stroom leveren over het volledige spanningsbereik met zeer zuivere signalen, zodat tests op een begrijpelijke, betrouwbare en herhaalbare manier kunnen worden uitgevoerd.

Gebruiksgemak is cruciaal

Naast technische eisen hechten testengineers en ontwikkelaars steeds meer belang aan vorm en functie. Ze geven de voorkeur aan programmeerbare AC-voedingen waarmee ze hun dagelijkse taken op de meest tijdsefficiënte manier kunnen uitvoeren. Dat vertaalt zich in sterk geautomatiseerde meettaken en eenvoudig programmeerbare instellingen die laagdrempelig toegankelijk zijn. Ze willen ook dat deze apparaten lichtgewicht, flexibel, robuust en eenvoudig te integreren zijn. Een intuïtief ontwerp met het oog op gebruiksgemak is eveneens een must, waardoor snelle en eenvoudige integratie in testwerkzaamheden mogelijk is met minimale insteltijden. Dit alles leidt tot een meer gestroomlijnd werkproces, wat verlichting kan geven in het testwerk, dat vaak onder sterke tijdsdruk moet plaatsvinden. 

Flexibiliteit in standaarden en functies

In de nieuwste generatie programmeerbare AC-voedingen is (extra) gebruiksgemak op verschillende manieren gerealiseerd. Dat begint bij voorgeprogrammeerde teststandaarden voor gangbare IEC-, luchtvaart- en maritieme tests in de grafische gebruikersinterface (GUI). Hiermee kunnen engineers snel complexe testsequenties opzetten en uitvoeren.

Omdat de apparaten op afstand kunnen worden geüpgraded, hebben gebruikers altijd de beschikking over de meest actuele standaarden, functies en mogelijkheden. Daarbij is continuïteit gegarandeerd omdat het niet nodig is om apparaten terug te sturen naar de fabrikant.

Een ander pluspunt is dat er geen programmeerbeperkingen zijn, zodat engineers te allen tijde testomstandigheden kunnen creëren die volledig overeenstemmen met de applicatie.

Consistent

Gebruiksvriendelijkheid komt ook naar voren in de vorm van een consistente GUI voor zowel AC- als DC-voedingen. Dit verkort de leercurve voor testengineers die met beide typen apparaten werken. Nieuwere apparaten hebben bovendien meertalige full-color LCD-aanraakschermen (capacitief), die de interactie vereenvoudigen en de insteltijd verkorten. Touchscreens op het frontpaneel maken mechanische schakelaars overbodig, wat zorgt voor een robuustere interface voor eindgebruikers.

Vooraf geïnstalleerde software maakt dat testengineers het apparaat op afstand kunnen bedienen. Gebruik van voorgeprogrammeerde teststandaarden en rapportages in PDF-formaat zorgen voor een gestroomlijnde data-acquisitie. Moderne apparaten kunnen worden aangestuurd met standaard lab- en testsoftware via SCPI-commando’s, waardoor gegevens eenvoudig kunnen worden geïntegreerd in analyseprogramma’s. Er zijn meerdere methoden voor programmering op afstand beschikbaar, waaronder ingebouwde LAN, USB, RS232, RS485 en een optionele IEEE/GPIB-interface.

Daarbij werken de nieuwste apparaten zeer efficiënt, wat de operationele kosten kan verlagen en initiatieven op het gebied van duurzaamheid ondersteunt. In specifieke configuraties halen bepaalde programmeerbare AC-voedingen een rendement van 87%.

Flexibele en betrouwbare AC-voedingen

Voorbeelden van gebruikersvriendelijke AC-voedingen met geavanceerde functionaliteiten zijn de Genesys AC- en Genesys AC Pro-series van TDK-Lambda, die vermogensniveaus van 2 kVA en 3 kVA bieden. Deze stroombronnen bieden een instelbare wisselspanning van 0 tot 350 V; de Pro-modellen breiden dit uit met gelijkspanningen tot ±500 V. Ze kunnen stromen tot 30 A_rms leveren en werken binnen een frequentiebereik van 16 Hz tot 1200 Hz, met optioneel 5000 Hz bij de GAC-Pro-variant.

Voor scenario’s die een grotere output vereisen, kunnen de 2 kVA- en 3 kVA-units worden gecombineerd om hogere vermogensniveaus te bereiken of om meerfasige configuraties te creëren, waarbij parallelle opstellingen tot 27 kVA worden ondersteund in zowel een- als driefase opstellingen. Deze units met een 1U-vormfactor en hoge vermogensdichtheid hebben een compacte footprint en wegen minder dan 8 kg, wat zowel rack- als desktopintegratie vergemakkelijkt. Standaardfuncties omvatten geavanceerde golfvormgeneratie en harmonische analyse, wat uitgebreide programmeerbaarheid mogelijk maakt.

Toekomst

Voortgaande productontwikkeling is gericht op onder meer optimalisering van automatische draadloze updates, de toevoeging van nieuwe testroutines en -profielen, en de mogelijkheid om software/firmware op afstand aan te passen aan veranderende normen en testomgevingen zonder operationele verstoringen.

Naast verbeteringen in technische specificaties om een meer nauwkeurige en flexibele stroomregeling mogelijk te maken, verwachten testengineers en ontwikkelaars hetzelfde gebruiksgemak als waar ze bij elektronische apparaten in hun privéleven aan gewend zijn. Ontwikkelingen op dat gebied in de consumentenelektronica zullen steeds sneller hun weg vinden in professionele apparatuur.