Question:
Comment tester la fiabilité et la qualité afin de minimiser le risque de défaillance de la carte sur le terrain?
Dan
2012-05-18 01:31:19 UTC
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Nous développons un câble intelligent pour un client. Le potentiel du marché est de centaines de milliers d'unités. Le fournisseur qui conçoit et fournit les cartes (avec micrologiciel) qui seront intégrées aux câbles fabrique maintenant des prototypes. Nous pouvons facilement les tester pour une fonctionnalité correcte, mais en ce qui concerne la fiabilité et la qualité à long terme, je ne sais pas comment réduire au mieux le risque de défaillance systémique ou de champ à incidence élevée, ce qui, dans ces quantités, serait un scénario de cauchemar absolu pour une petite entreprise comme la nôtre. Comment testons-nous des prototypes et des échantillons de premier article de production de masse pour minimiser autant que possible ce risque de fiabilité et de qualité?

J'ai lu quelque chose dans un vieux texte électronique qui restait: "la chaleur est l'ennemi numéro un des composants électroniques". Donc, un élément important de la couverture de test est de faire fonctionner les cartes dans un environnement chauffé, à l'extrême de leur plage de fonctionnement conçue / documentée et plus encore.
N'utilisez aucun composant à proximité de la limite de sa zone de sécurité: courant, tension, dissipation de puissance, température. Tenez compte des extrêmes les plus larges de la variance entre les composants. Par exemple, si un ransistor bipolaire doit être saturé, ne supposez pas que vous avez \ $ \ beta \ $ de 100. Fournissez un courant de base qui est un solide 1/10 du courant de saturation.
Testez le matériel avec un courant irrégulier. La réinitialisation à la mise sous tension et la gestion de la perte de puissance dans le microprocesseur doivent être complètement robustes afin que le système se remette en marche à chaque fois et se réinitialise de manière fiable en cas de perte d'alimentation ou de coupures de courant. Un système qui fonctionne avec une alimentation de laboratoire parfaite pourrait présenter des pannes dans des environnements avec une alimentation bâclée.
En plus de stresser avec la chaleur, il y a d'autres méchants. Humidité, vibrations, chocs, poussières ...
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Cinq réponses:
madrivereric
2012-05-18 02:15:49 UTC
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Il existe plusieurs manières d'aborder ce problème. En règle générale, on effectue des tests où l'appareil est utilisé dans des conditions stressantes pour réduire sa durée de vie. Cela peut inclure une température élevée, des cycles de température, des vibrations, de l'humidité, etc. Parfois, le protocole de test échoue. L'échec peut être réparé et le test repris jusqu'à l'échec suivant, etc. Souvent, de nombreux échantillons sont exécutés en même temps.

Pour plus d'informations, consultez: http://en.wikipedia.org / wiki / Highly_accelerated_life_test

De nombreuses entreprises se spécialisent dans ce type de service de test. Je vous suggère de contacter l'un d'entre eux.

Nos gars insistent sur le test jusqu'à l'échec afin de pouvoir effectuer une analyse weibull appropriée, ce qui est beaucoup plus informatif pour connaître la durée de vie prévue de votre produit.
Olin Lathrop
2012-05-18 02:09:39 UTC
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La première étape est le bon sens. At-il l'air robuste? Y a-t-il des points de contrainte mécaniques évidents? Y a-t-il une décharge de traction appropriée partout où quelque chose fléchit? Toutes les limites de la fiche technique sont-elles soigneusement respectées dans tous les coins possibles du fonctionnement normal avec une marge raisonnable? La conception gère-t-elle les abus évidents attendus? C'est à la fois mécanique comme quelqu'un qui tire dessus ou qui marche sur n'importe quelle partie de celui-ci, et électrique comme les chocs ESD. Obtenez quelqu'un qui a déjà fait cela et qui a de l'expérience avec ce qui échoue. Il peut s'agir en fait de deux personnes, l'une pour la mécanique et l'autre pour l'électrique.

Prenez quelques dizaines de ces choses et abusez-en. Faites des tests de résistance délibérés avec des abus mécaniques, des cycles de température et d'humidité, un zapping ESD, etc. Certains d'entre eux seront au-delà des spécifications. Le fait est que vous voulez qu'un groupe échoue afin que vous puissiez voir s'il existe une tendance commune à la façon dont ils échouent. Rendez cette partie plus robuste, rincez et répétez.

Vous devez également tester les choses pour lesquelles il ne vous est pas venu à l'esprit de tester. Donnez-en aux personnes les moins qualifiées techniquement que vous connaissez. Vous voulez des gens qui ne savent pas ce qu'ils ne sont pas censés faire avec un câble. Laissez quelques enfants de quatre ans jouer avec eux, et n'essayez pas de leur dire quoi ne pas faire ou de limiter ce qu'ils font. Supposons que les enfants de quatre ans soient plus imaginatifs que vous. Vous pouvez décider plus tard que sauter à la corde avec le câble ou jouer au tir à la corde avec le chien dans une flaque boueuse ne sont pas des choses contre lesquelles vous allez vous protéger, mais vous pourriez quand même découvrir des mécanismes de défaillance intéressants. Et peut-être qu'un chien qui le mâche n'est pas tout à fait hors de propos comparé à celui qui est allongé sur le sol et se fait marcher régulièrement. Ne vous attendez pas à ce que les gens traitent mieux votre câble intelligent qu'une rallonge. Si elle est longue et mince et qu'elle semble pouvoir être piétinée, elle le sera.

Merci pour l'entrée Olin! Je ne suis pas tellement préoccupé par les facteurs externes puisque le panneau sera hautement protégé par le surmoulage Macromelt. Ma plus grande préoccupation concerne les facteurs intrinsèques liés à l'utilisation à long terme et je ne sais pas comment simuler cela (par exemple, une chaleur constante sur une longue période pour voir si des composants tombent en panne). BTW, comment saviez-vous que j'ai un (bientôt) 4 ans? :)
Russell McMahon
2012-05-18 07:34:42 UTC
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Ce qu'ils ont tous dit, plus:

Soyez très prudent en supposant que l ' encapsulation Macromelt va compenser une mauvaise construction mécanique ou des contraintes dans le câblage, les connecteurs ou les joints .

Si vous concevez le résultat avec le Macromelt dans le cadre de la conception et incluez une connaissance formelle et une prise en compte de ses caractéristiques mécaniques et des changements à long terme dans votre environnement, cela peut être un partie légitime de votre système. Si c'est juste "un revêtement protecteur magique qui fait que tout va bien", vous pouvez vous retrouver avec de jolis déchets recouverts de plastique.


Vous mentionnez des tableaux intégrés que vous n'avez pas créés. S'ils ne sont pas accessibles, ils doivent survivre mais même s'ils sont accessibles, vous aimeriez qu'ils survivent même si ce n'est pas votre responsabilité. Existe-t-il une protection de terrain adéquate contre les EMI, ESD, intrusion d'humidité, ... Comment le savez-vous? Qui a dit? Que savent-ils?

En plus du FMEA de Jason] (http://en.wikipedia.org/wiki/Failure_mode_and_effects_analysis) et des 4 ans d'Olin {peut-être pas ceux-là} vous pouvez essayer quelque chose de facile et potentiellement informatif en trouvant des moyens de le battre automatiquement à mort d'une manière qui peut ne pas être représentative d'une utilisation dans le monde réel mais qui peut provoquer des échecs utiles. par exemple, mettez-en un dans un sèche-linge pendant quelques heures. Ou des jours. OK? Essayez-le à chaud. Trouvez un moyen de l'agiter continuellement afin que le câble aux connecteurs soit sollicité. Quelque chose qui ressemble à une action d'essuie-glace, mais il y a probablement quelque chose de préconstruit qui peut être utilisé. Quelques cycles de machine à laver semblent amusants. Doit-il survivre à cela? En aurait-il besoin? Pourquoi pas? Possédez-vous une bétonnière? :-)

Y a-t-il une batterie de secours intégrée pour «aller à plat». Est-il soudé en place ou dans un support de batterie. À quel point avez-vous besoin de le frapper, de le stresser, de tirer dessus pour que la batterie perde le contact de manière permanente ou instantanée. Qu'en est-il de toute autre chose à l'intérieur du «câble».

Y a-t-il un annonciateur piézo? Si tel est le cas, pouvez-vous taper dessus ou lui infliger un choc mécanique brutal. Si vous le pouvez, quelle est la valeur du transitoire de tension généré et que fait-elle? (L'équipement est mort lorsque des personnes ont appliqué une force sur un boîtier et soumis à une contrainte mécanique le piézo qui a causé des surtensions.

La température interne est-elle supérieure à la température ambiante ou est-elle bien ventilée. S'il est ventilé, comment sont l'eau, les fourmis, araignée, ... gardé à l'extérieur. S'il est scellé, utilise-t-il des condensateurs électrolytiques en aluminium et quelle est la durée de vie nominale (en notant qu'un Al ecap dépowered dure moins longtemps à une température donnée lorsqu'il est éteint que lorsqu'il est sous tension.).

Sera-t-il gelé ou chauffé à> 60 ° C. Qui dit non? Que savent-ils? Des conséquences?

Pouvez-vous connecter une prise à l'envers? Qui a dit? Que se passe-t-il si vous essayez vraiment fort (J'ai vu des connecteurs DB9 insérés à 180 degrés de rotation !!!!!!!!).

L'alimentation secteur est-elle impliquée. Pouvez-vous l'alimenter à partir du mauvais secteur (haut ou bas)? Que se passe-t-il?

A-t-il une alimentation externe? Peut-on utiliser la mauvaise? Que se passe-t-il? Si la bonne est utilisée, peut-elle tomber en panne? Si elle ne peut pas tomber en panne et que se passe-t-il?

Est-ce ROHS c conforme? Est-ce important? Pourquoi pensez-vous que non?

At-il besoin d'une certification EMC? Qui dit?

L'enfant de 4 ans peut-il l'avaler par erreur :-)? Ou, plus pertinent, une petite partie détachable de celui-ci.

Peut-il avoir une basse tension sur les broches de connecteur exposées? Si ceux-ci sont mouillés ou humides, il peut détruire le connecteur ou l'appareil en raison de l'électrolyse. (Dans le pire des cas, l'électrolyse peut détruire un connecteur en quelques minutes.)

Tout ce qui précède se traduit par: Avez-vous tenu à jour les paiements de protection de Murphy? :-).

Y a-t-il un chemin entre le métal touchable et l'intérieur qui le rend sujet à "l'électricité statique". Ceci est couvert ci-dessus par des tests ESD formels, mais être conscient des moyens grossiers de rendre l'ESD moins (ou plus) susceptible de causer des dommages peut aider.

Survivra-t-il au TASER? Il ne devrait y avoir aucun besoin, mais le sera-t-il? (Une façon privilégiée de mettre les systèmes de caméras de sécurité hors service dans certains pays, me dit-on).

Jason Morgan
2012-05-18 03:52:23 UTC
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La réponse simple est de concevoir pour l'échec, puis de l'empêcher.

Recherchez des calculs FMEA, MTBF et de fiabilité. Il existe un logiciel commercial qui vous aide avec cela (Relex en est un dont je me souviens), mais cela peut être fait dans une feuille de calcul assez facilement - bien que ce soit une tâche fastidieuse.

Il existe un grand nombre de spécifications mil. (par exemple MIL-HDBK-217) et des documents avioniques qui traitent de la question de la fiabilité. Fondamentalement, vous prenez en compte chaque composant, son utilisation, son stress, ses cotes, son emplacement et le processus utilisé pour le souder, puis en recherchant dans des tableaux (dans les spécifications mil) et les données du fabricant donnent un chiffre pour son MTBF. Souvent, cela implique de trouver auprès du fabricant comment il est fabriqué.

Tenez compte de chaque propriété physique, par exemple tension, courant, température (en service et hors service), vibrations, puissance, rapport cyclique, choc mécanique, etc.

Une fois que vous connaissez le MTBF pour chaque composant, vous pouvez calculer quand une unité tombera en panne ( en moyenne). Vous en tenez compte dans la durée de vie et le support à vie du produit.

Par exemple, vous essayez généralement de réduire le stress sur les composants, en les surestimant pour compenser. Par exemple. Pour un condensateur qui a 5V à travers lui pendant toute sa vie, vous pouvez choisir une partie 50V plutôt qu'une partie 10V.

FMEA considère ce qui se passera lorsque chaque composant échoue. Vous ne considérez généralement qu'un seul point de défaillance. Pour chaque composant (à nouveau dans une feuille de calcul), décidez de ce qu'il adviendra des performances de ce produit si:
Il sort des tolérances
Il court
Il ouvre des circuits

Pour les appareils multi-broches, considérez chaque broche séparément.

Utilisez un peu de bon sens pour décider de ce que le court pourrait être et documenter cette décision.

En haute fiabilité (par exemple, les centrales nucléaires ), ils doivent faire plus attention pour considérer (ou atténuer) les shorts apparemment impossibles.

davidcary
2012-05-18 11:21:07 UTC
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test de chute

En plus des nombreuses bonnes suggestions ici, vous pouvez envisager un test de chute.

Un test de chute standard implique "une chute tester sur chaque face, bord et coin, un total de 26 fois sur une surface de béton recouvert de contreplaqué. "(Pour plus de détails, voir la norme militaire MIL-STD-810G, METHODE 516.6, Procédure IV - Transit Drop). Certaines sociétés de test indépendantes semblent préférer tomber directement sur du béton nu.

J'ai entendu des rumeurs selon lesquelles les tests de chute de 3 mètres sont populaires pour les téléphones portables grand public. a b c d

Certaines sociétés de test indépendantes semblent préférer "les tests à la destruction" - augmentant progressivement la hauteur de chute jusqu'à ce que quelque chose échoue . Exactement ce qui échoue et comment sont des informations précieuses - souvent, ces informations vous permettent d'ajuster la conception pour la rendre beaucoup plus robuste à peu ou pas de coûts de fabrication supplémentaires.



Ce Q&R a été automatiquement traduit de la langue anglaise.Le contenu original est disponible sur stackexchange, que nous remercions pour la licence cc by-sa 3.0 sous laquelle il est distribué.
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