TEST NOKTALARI İLE ARIZA BELİRLEME

21.3.2018 tarihinde yayınlandı.
TEST NOKTALARI İLE ARIZA BELİRLEME

Üretici firmalar ürettikleri elektronik kartlarda arızanın hangi kısımda olduğunu hızlı belirlemek için TP (Test Noktaları - Test Point) noktaları belirlerler. Öncelikle bu noktalarda test yapar ve arızanın hangi katmanda olduğunu lokalize ederler. Bu test noktalarını ve görülecek elektronik sinyalleri genellikle son kullanıcılar ile paylaşmazlar. ‘Elektronikte Arıza Bulma ve Giderme Teknikleri-2’ kitabımızın üçüncü bölümünde bu konu detaylı anlatılmış, bu testleri yapabilecek cihaz önerisi ve uygulamalar verilmiştir.
Test noktalarına sahip olan kartlarda test noktalarını kullanabilmek, test noktası olmayanlarda ise sistematik ve akılcı yaklaşımlarla test noktalarını belirleyebilmek elektronik arızanın hızlı ve güvenilir şekilde belirlenmesi için önemlidir.
TP testleri elektronik karta enerji verilerek, yani fonksiyonel şekilde yapılan testler olduğundan arızanın bulunması kesin neticeler vermektedir. Elektronik arıza belirleme konusunda çalışan tecrübeli her test mühendisi şunu bilir; en net ve güvenilir test sonuçları fonksiyonel testlerle görülmektedir.
Elektronik bir kontrol kartı, birden fazla işi yapabilen küçük elektronik devre bloklarının birleşiminden oluşur. Örneğin kart üzerindeki besleme bloğu; 24 VDC giriş gerilim değerini; 12V, 5V, 3,3V DC gibi değerlere dönüştürür. Bu blok analog veya dijital elektronik malzemelerin besleme gerilimlerini elde etmek için kullanır. Bu besleme bloğunun girişinde ve çıkışındaki olması gereken gerilim değerleri doğru ölçülüyor ise, bu blok elektronik malzemeleri sağlamdır ve görevini olması gerektiği gibi yapıyordur. Üreticiler bu testlerin kolayca yapılabilmesi için Test Point (TP) noktaları koyarak bu TP noktalarına TP1, TP2,….TP55 gibi isimler verirler. Üretici sadece kendi teknik departmanı ile bu TP noktalarındaki; elektronik sinyal değerlerini, hangi cihazlar ile ve nasıl ölçülmesi gerektiğini paylaşırlar. Resim 1. ’de Bir elektronik kontrol kartı üzerindeki bazı TP noktaları görülmektedir.
TEST NOKTALARI İLE ARIZA BELİRLEME
Resim 1. Bir kontrol kartı üzerindeki TP noktalarından bazıları





Elektronik kart üzerindeki TP noktaları genellikle aşağıdaki işlemler için kullanılmaktadır;  
  • Üretim sonrası elektronik kartın simüle edilerek (tüm işlemlerini yapacak şekilde çalıştırarak), fonksiyonel test işlemlerini yapmak için. 
  • Arızalanan elektronik devrelerin test edilip arızalı elektronik malzemelerin veya arızalı blokların belirlenmesinde.
  • Devre içi programlanabilen malzemeleri (ICSP veya ISP) JTAG metodu ile TP noktaları sayesinde programlamakta.
  • Cihaz ayarlama ve kalibrasyon testlerinin yapılmasında.
  • Veri kayıt işlemlerinin yapılmasında.   
TP testlerini yapabilmek için birden fazla test cihazına ihtiyaç duyulmaktadır. Bu durum; maliyet, çalışma alanı ve teknik servis masanın büyümesi, birden fazla cihazın bir PC ye bağlanarak çalışması için çok adetli port ihtiyacı gibi sorunları da oluşturmaktadır. Günümüzde test teknolojilerinde kullanılan cihazlar PC’ye bağlanarak çalışır hale geldiğinden öncekilere oran ile ebat olarak küçüldüler. Başarılı ve esnek yazılım destekleri sayesinde de birden fazla işi aynı anda yapabilir hale geldiler. 
Bu test cihazları elektronik kartlardaki TP (Test Point-Test Noktası) ‘leri kolayca ölçmeye ve kaydetmeye imkan tanımaktadır. TP noktasındaki sinyaller analog veya dijital çeşitli formlarda olabildiğinden birden fazla test cihazına gerek duymaktadır. Elektronik kartların sağlam çalışanlarından elde edilen TP noktası elektronik sinyalleri, arızalı olan elektronik kartların aynı TP elektronik sinyalleri ile karşılaştırılarak arızalı blok veya malzemeler tespit edilebilir. TP test cihazları PC bağlantılı olduğu için, PC ortamında sağlam elektronik sinyallerin kaydedilmesine, bir test sırası (algoritması) oluşturulmasına, hatta otomatik test yapılabilecek test düzeneklerinin hazırlanmasına da yardımcı olur.
TP noktasına sahip olmayan elektronik kartlarda TP testlerini kendimiz belirleyebiliriz. TP noktası olarak elektronik malzeme bacakları kullanılabilir. Bunun için öncelikle elektronik devre üzerindeki tüm elektronik malzemelerin teknik özellikleri (datasheet) incelenmelidir. Elektronik kart üzerinde bizim tarafımızdan tanımlanmamış, çalışması anlaşılmamış entegre veya malzeme kalmamalıdır. Elektronik devrenin ne iş yaptığı detaylı anlaşılmalıdır. Devreye bağlanan konnektörler, güç bağlantıları ve port bağlantılarından da yararlanılarak devre bloklara ayırılmalıdır. Örneğin; besleme bloğu, ön kuvvetlendirme bloğu, DC motor sürücü bloğu (PWM), LCD-TFT gösterge bloğu, analog-dijital dönüştürücü (ADC) bloğu gibi. Resim 2. ’de bir endüstriyel elektronik kontrol kartı blokları görülmektedir.
 
TEST NOKTALARI İLE ARIZA BELİRLEME

Resim 2. Bir kontrol kartı blokları















Bu blokların giriş ve çıkışındaki elektronik sinyallerinin ölçümü bizim tarafımızdan tespit edilmiş elektronik malzeme bacaklarından yapılabilir. Malzeme bacakları bizim belirlediğimiz TP noktaları haline gelmiş olur. Bu noktalardaki sinyallerin ölçümü, hangi blokta arızanın olduğunun belirlenmesini, arızanın bir bloğa kolayca indirgenmesini sağlar. Eğer detaylı bir TP çalışması yapılır ise elektronik malzeme seviyesinde de arıza belirlemesi yapılabilir. Elektronik kartın dijital fotoğrafını alarak malzeme bacaklarında belirlenen TP noktaları üzerlerinde belirtilebilir. Bizden sonra aynı elektronik kartta çalışma yapacak teknik arkadaşların işini kolaylaştırmış oluruz. TP noktalarının işlevinin tanımlanması ve hangi test cihazlarının nasıl kullanıldığının belirtilmesi de çok iyi olacaktır. PC de her kart için bir klasör açılarak, her bir TP noktasındaki sinyalin PC ortamında kaydedilmesi, yani sağlam elektronik karttan alınan sinyal veri bankası oluşturulması çok faydalı olacaktır. Arıza durumunda arıza gidermeyi dakikalar seviyesine indirebilecektir. Özellikle yıl içerisinde çok adetli onarımları veya testleri yapılacak olan elektronik kartlarda TP test metodu sorun çözme süresini kısaltacaktır.    
TP testlerinin yapılması için önerdiğimiz cihaz ‘Analog Discovery2’ cihazıdır. Resim 3.’de görülmektedir. Önerimizde en önemli kriterlerimiz; işlevine göre çok ekonomik oluşu, kalitesi, kolay taşınabilme, birçok test cihazını içinde bulundurma (all in one), TP testleri için yeterli teknik özellikleri içerisine entegre cihazlarda bulundurma, TP’lerdeki hemen tüm sinyalleri anlık şekilde gösterebilmesi, kullanışlı ve esnek PC yazılımına sahip olması, tüm sinyal verilerini PC ortamında kaydedip veri bankası hazırlayabilmeye olanak sağlaması, akademik test ve çalışmalarda kabul gören uluslararası kabul gören akredite cihaz olması ve test güvenilirliği. Cihaza bundan sonra kısaca AD-2 denilecektir. AD-2 eğitimciler ve öğrencilere günümüzde mevcut fiyatının yarı bedeline satılmaktadır. Üretici firmanın bu iyi niyetli yaklaşımının takdirimizi aldığını belirtmek isterim. Günümüzdeki cihazların içerisinde bahsettiğimiz avantajları açısından seçimimizi bu cihazdan yana kullandık. Konu ile ilgili örnekleri ve anlatımlarımızı da bu ürün ile yapma kararı verdik. ‘Elektronikte Arıza Bulma ve Giderme Teknikleri-2’ kitabımızın üçüncü bölümünde bu cihazın kullanımını anlatıp, sonrasında TP testlerine yönelik kullanımı ile ilgili uygulamalar yapılmıştır. Elektronik kart arıza belirlemelerinde ve saha testlerinde halen teknik servis ortamımızda başarılı şekilde kullanmaktayız.
 
TEST NOKTALARI İLE ARIZA BELİRLEME
Resim 3. Analog Discovery-2 Cihazı
 











AD-2 cihazı Türkiye temsilcisi Beti Elektronik-Ankara.  http://www.elektrovadi.com/ANALOG-DISCOVERY-2,PR-2637.html linkinden detaylarını inceleyebilir ve temin edebilirsiniz. İçerisinde birden çok test cihazı bulunmaktadır. Bu cihazlar kısaca aşağıda verilmektedir.
Osiloskop:  2-kanal (1MΩ, ±25V), differential, 14-bit, 100Msample/sec, 30MHz+ bandwidth.
Sinyal Jeneratörü: 2-kanal sinyal üreteci (±5V, 14-bit, 100Msample/sec, 20MHz + bandwidth.
Lojik Analizör: 16-kanal (3.3V CMOS, 100Msample/sec)
Dijital Patern Üreteci: 16-kanal dijital patern üreteci (3.3V CMOS, 100Msample/sec)
Dijital I/O:  16-kanal digital giriş ve çıkışlar. Çok maksatlı kullanılmaktadır.
Spektrum Analizör: Gerçek zamanlı ve canlı şekilde FFT veya CZT algoritma görüntüleme. Güç uygulama frekanları (güç analizörü) ve özel frekansları görüntüleme. (Noise Floor, SFDR, SNR, THD, etc.) Network Analizör, Dijital Bus Analizör (SPI, I²C, UART, Parallel).
Voltmetre: AC, DC, ±25V.
Programlanabilir güç kaynağı (2 adet):  Cihaz içerisinde + ve – çıkışlı iki adet simetrik güç kaynağı bulunmaktadır. 0…+5V ve 0…-5V değerleri arasında 1 mV. adım hassasiyeti ile gerilim değeri ayarlanabilmektedir. Maksimum kullanılabilir akım ve güç çıkışı AD-2 'ye güç verme çeşidine bağlıdır. USB üzerinden güç alındığında her güç kaynağı için maksimum 250mW veya toplamda 500mW güç verebilir. +5V. bir harici güç kaynağı kullanıldığı zaman, 700mA maksimum veya her güç kaynağı için 2.1W maksimum güç verebilir.
Cihazda ayrıca; harici hoparlör ve kulaklıklar için stereo audio amplifier çıkışı bulunmaktadır.
AD-2 cihazı görüldüğü gibi; tüm içerdiği cihaz adedi, kalitesi, fiyat uygunluğu ile neredeyse her elektronikçinin elinin altında olması gereken bir üründür. Ayrıca akademik çalışmalarda AD-2 ile yapılan testler uluslararası yayınlarda kabul görmektedir. AD-2 cihazı içerisinde dijital çalışmalara yönelik cihazlar bulunmaktadır. Fakat dijital kartlarla ilgili daha fazla kanal ile detaylı çalışma yapılacak ise, Dijital Discovery cihazını da öneririz. WaveForms 2015 software’ini kullanmaktadır. https://reference.digilentinc.com/waveforms linkinden bu PC arayüz yazılımını indirip kurabilirsiniz. Birçok işletim sistemini yazılım desteklemektedir.  
TP testlerini otomatik yapabilen ATE cihazları günümüzde yaygınlaşmaktadır. Test edilecek elektronik kart veya modüle özel otomatik test yapabilmekte, arızayı elektronik malzeme seviyesinde bulabilmektedir. Oldukça pahalı ve en az iki teknik servis masası alanı kaplayacak büyüklüktedirler. ATE cihazları üç kısımdan oluşur; test edilecek elektronik karta test pinlerinin temas edeceği ‘Test Fixture düzeneği’, bilgisayar yazılımı ve test pinleri ile PC arasındaki sinyal ve test için gerekli elektronik donanım. Test edilen elektronik karta test pinleri mekanik veya pinomatik yollarla temas ettirilir. PC yazılımı sayesinde, sistematik bir sıra ile elektronik kart enerjili simüle edilerek, arızaların bulunduğu bölgeler veya elektronik malzemeler hızlı ve güvenilir şekilde tespit edilir. AD2 cihazı MATLAP programı ile birlikte kullanılabilir. Sinyal işleme ve analizi konusunda gelişmiş ve güçlü fonksiyonlara sahip MATLAP yardımıyla AD2 kullanılarak bir ATE yapılabilir.  https://www.mathworks.com/hardware-support/digilent-analog-discovery.html linkini kullanarak, detaylı bilgilere ulaşabilirsiniz. Elektronik bir kart için ATE hazırlama süresi aylar alabilir. Seri üretim sonrası elektronik kartların simüle edilerek hızlı test edilmelerinde genellikle tercih edilmektedir. Ülkemizde milli ATE cihazlarının geliştirilmesi ve ATE tasarlayacak test mühendislerine ihtiyaç vardır, her geçen yıl bu ihtiyaç artmaktadır.  
Analog Discovery2 içeriğindeki cihazlar aslında profesyonel elektronik test laboratuvarında olması gereken temel cihazlardır. Dolayısı ile bu cihazların kullanımı ve test uygulamaları da öğrenilmiş olacaktır.
Burada küçük bir notu siz değerli teknik okurlarımla (dertleşme kabilinden) iliştirmek istiyorum. Analog Discovery-2 cihazının ilk piyasaya çıktığı 2016 yılı yaz aylarında, bir Avrupa ülkesi; meslek liseleri ve üniversitelerinin ilgili bölümlerinde kullanılmak üzere yaklaşık 5000 adet sipariş veriyor. Bir o kadar da öğrencileri ve hocaları evlerinde kullanmak için satın alıyorlar. Ülkemizdeki firma temsilcisi birçok eğitim kurumumuza e-mail göndermesi ve görüşmesine rağmen 3-5 adet alım yapılıyor. Türkiye temsilcisinden teyit ettim. Mutlaka başka cihazlar alınıyor. Amacım bu ürünün satılması, ticari bir kaygı değil. Fakat okullarımızda muadil bu testleri all in one şekilde bu fonksiyonellikte yapan kaliteli ve ucuz bir ürün de kullanılmıyor. Bizzat elektronik sinyalleri görerek evde küçük bir masa üstünde dahi kolayca kullanabilir, teorik değil bizzat uygulamalı test veya tasarım işlerinde başucu cihazı olabilir. ‘Bilim tercüme ile değil tetkik ile olur' yani bizzat uygulama ve deneysel gözlemlerle olur diyen M.K. Atatürk aslında ne kadar da güzel özetlemiş. Uygulama yapmak, bol bol sahada ve elektronik kart üstünde testler yapmamız lazım. Teknolojik yeniliklere ve başarılı tasarımlara giden yol bol bol uygulama ve test deneyiminden geçer. Uygulama ve ölçme, en iyi öğrenme ve deneyim kazanmanın yoludur.

Yazar;
Önder ŞİŞER
Elk-Elektronik Yük. Müh.
RE Elektronik Genel Müdürü
onder@reelektronik.com
 
Test Noktalari ile Ariza Belirleme (.pdf)