Autor: José María Ahumada Sarrias Tutor: Hipólito Guzmán Miranda

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1 Autor: José María Ahumada Sarrias Tutor: Hipólito Guzmán Miranda
Proyecto Fin de Carrera Desarrollo de un Sistema de Pruebas Automatizado para Producto del Sector Aeroespacial Autor: José María Ahumada Sarrias Tutor: Hipólito Guzmán Miranda

2 Índice: Introducción y Descripción del DUT Alcance y Requisitos
Desarrollo de un Sistema de Pruebas Automatizado para Producto del Sector Aeroespacial Índice: Introducción y Descripción del DUT Alcance y Requisitos Arquitectura del sistema Cumplimiento de Requisitos Funcionales Cumplimiento de Requisitos Eléctricos Cumplimiento de Requisitos Mecánicos Fabricación y Pruebas Conclusiones Demostración

3 Desarrollo de un Sistema de Pruebas Automatizado para Producto del Sector Aeroespacial
1.1 Introducción Beneficios e inconvenientes de un sistema automatizado: Beneficios: Repetitividad en los resultados: estímulos constantes e independencia del instrumento utilizado Mitigación de errores en las mediciones Ahorro en el tiempo de pruebas Las pruebas pueden ser ejecutadas por cualquier persona Inconvenientes: Diseño del DUT orientado a prueba automática Tiempo/coste de desarrollo Dependencia del sistema automatizado Mantenimiento/calibración periódica

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1.2 Descripción del DUT WOW: Weight On Wheels. Equipo embarcado en la aeronave Airbus A400M que es el encargado de notificar a la misma si ésta se encuentra en tierra, en vuelo o ha detectado un fallo en las entradas. El WOW recibe de la aeronave las señales de 4 galgas extensiométricas, donde cada par de ellas conforman un canal.

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1.2 Descripción del DUT Para cada canal el DUT genera los 3 estados citados que se suministran a la aeronave mediante los siguiente valores LR y las siguientes entradas: AIR: 4.7 mH y 20 Ω si AVG < 1,75 mV GROUND: 9.4 mH y 40 Ω si AVG > 1,75 mV FAULT: 1 KΩ si: Media de ambas señales < 2,5 mV: 1,75mV de diferencia Media de ambas señales > 2,5 mV: 3,5mV de diferencia El DUT opera a 28VDC, su electrónica interna opera a 5 VDC.

6 Desarrollo de un Sistema de Pruebas Automatizado para Producto del Sector Aeroespacial
1.2 Descripción del DUT El equipo ha de ser probado tanto en forma de tarjeta electrónica como en equipo cerrado (menos señales accesibles)

7 Índice: Introducción y Descripción del DUT Alcance y Requisitos
Desarrollo de un Sistema de Pruebas Automatizado para Producto del Sector Aeroespacial Índice: Introducción y Descripción del DUT Alcance y Requisitos Arquitectura del sistema Cumplimiento de Requisitos Funcionales Cumplimiento de Requisitos Eléctricos Cumplimiento de Requisitos Mecánicos Fabricación y Pruebas Conclusiones Demostración

8 Desarrollo de un Sistema de Pruebas Automatizado para Producto del Sector Aeroespacial
2. Alcance y Requisitos Objetivos y alcance del proyecto: Definición de los requisitos del sistema Diseño Hardware: Definición de la arquitectura del sistema Simulaciones Diseño de esquemático Diseño de PCB Diseño Software: Análisis y diagramas de flujo Codificación Depuración Integración: Fabricación y montaje de la PCB Pruebas y calibración del sistema

9 2. Alcance y Requisitos 2. Requisitos:
Desarrollo de un Sistema de Pruebas Automatizado para Producto del Sector Aeroespacial 2. Alcance y Requisitos 2. Requisitos: Requisitos Funcionales: FUN.1: El sistema debe generar 8 señales diferenciales que simulen las 4 galgas extensíométricas de dos maneras distintas por redundancia. FUN.2: El sistema debe generar las señales de estímulo de las galgas con precisiones mayores de 0.1 mV. FUN.3: El sistema debe utilzar una interfaz de usuario basada en RS-232 FUN.4: El sistema debe ser diseñado para probar tanto el equipo completo cerrado como la tarjeta electrónica, por tanto, ha de ser capaz de leer y analizar las señales adicionales que están disponibles a nivel PCB. FUN.5: El sistema debe identificar de manera automática los estados AIR, GROUND y FAULT del DUT. FUN.6: El sistema debe medir la corriente consumida por el DUT FUN.7: Las interfaces de comunicaciones I2C con el DUT deben ser independientes

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2. Alcance y Requisitos FUN.8: El sistema debe filtrar las señales del DUT para realizar medidas estables Requisitos Eléctricos: ELE.1: El sistema de pruebas se debe alimentar con 28 ± 5 V. ELE.2: El sistema debe ser capaz de alimentar de manera independiente cada canal del DUT. ELE.3: El sistema debe ser capaz de recibir todas las interfaces eléctricas incluidas las que sólo están disponibles a nivel tarjeta electrónica y que han sido mencionadas en el requisito FUN.4.

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2. Alcance y Requisitos Requisitos Mecánicos: MEC.1: El sistema no excederá unas dimensiones de 200x200 mm. MEC.2: El sistema mostrará, mediante serigrafía, grabado o etiquetado, información acerca de sus interfaces externas. MEC.3: El sistema dispondrá de serparadores en las zonas que se precisen para separarlo de la zona de trabajo. Otros requisitos: Minimización del tiempo de desarrollo: Reutilización de HW y SW anteriormente desarrollado por la empresa. Minimización del coste económico del sistema. El proyecto ha de ser tratado como confidencial para preservar la información sensible del mismo.

12 Índice: Introducción y Descripción del DUT Alcance y Requisitos
Desarrollo de un Sistema de Pruebas Automatizado para Producto del Sector Aeroespacial Índice: Introducción y Descripción del DUT Alcance y Requisitos Arquitectura del sistema Cumplimiento de Requisitos Funcionales Cumplimiento de Requisitos Eléctricos Cumplimiento de Requisitos Mecánicos Fabricación y Pruebas Conclusiones Demostración

13 2. Arquitectura del Sistema
Desarrollo de un Sistema de Pruebas Automatizado para Producto del Sector Aeroespacial 2. Arquitectura del Sistema

14 Índice: Introducción y Descripción del DUT Alcance y Requisitos
Desarrollo de un Sistema de Pruebas Automatizado para Producto del Sector Aeroespacial Índice: Introducción y Descripción del DUT Alcance y Requisitos Arquitectura del sistema Cumplimiento de Requisitos Funcionales Cumplimiento de Requisitos Eléctricos Cumplimiento de Requisitos Mecánicos Fabricación y Pruebas Conclusiones Demostración

15 3. Cumplimiento de Requisitos Funcionales
Desarrollo de un Sistema de Pruebas Automatizado para Producto del Sector Aeroespacial 3. Cumplimiento de Requisitos Funcionales Entorno de desarrollo Simuladores SPICE usados: LTSpice (Linear) IV y TINA (TI) Herramienta CAD: ALTIUM Designer 10 Entorno de desarrollo SW: CodeWarrior

16 3. Cumplimiento de Requisitos Funcionales
Desarrollo de un Sistema de Pruebas Automatizado para Producto del Sector Aeroespacial 3. Cumplimiento de Requisitos Funcionales

17 Desarrollo de un Sistema de Pruebas Automatizado para Producto del Sector Aeroespacial
3. Cumplimiento de Requisitos Funcionales: “FUN.5: El sistema debe medir e identificar los estados AIR, GROUND y FAULT de manera automática” Simulación: Resistencia en serie con bobina y comparador Se conecta al micro para medir tiempo empleado Objetivo de la simulación: obtener un umbral de tiempo/tensión de referencia para identificar estados AIR y GROUND: Simulación Aire Simulación Tierra

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3. Cumplimiento de Requisitos Funcionales: “FUN.5: El sistema debe medir e identificar los estados AIR, GROUND y FAULT de manera automática” Simulación: Tiempo empleado en activar el comparador: Aire ≈ 35 µs Tierra ≈ 80 µs

19 Desarrollo de un Sistema de Pruebas Automatizado para Producto del Sector Aeroespacial
3. Cumplimiento de Requisitos Funcionales: “FUN.5: El sistema debe medir e identificar los estados AIR, GROUND y FAULT de manera automática” Implementación HW: Resistencia en serie con bobina y comparador Generador de escalón Se conecta al microcontrolador para medir tiempo empleado

20 Desarrollo de un Sistema de Pruebas Automatizado para Producto del Sector Aeroespacial
3. Cumplimiento de Requisitos Funcionales: “FUN.5: El sistema debe medir e identificar los estados AIR, GROUND y FAULT de manera automática” Implementación SW: Estimulación del circuito con un escalón de 5V. Se determina el tiempo empleado hasta que se activa el comparador o se espera que desborde el contador. Detección del estado en función de este tiempo: AIR si t <50 µs GROUND si 50 µs < t < 200 µs FAULT si t > 200 µs

21 Índice: Introducción y Descripción del DUT Alcance y Requisitos
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22 Implementación HW/SW:
Desarrollo de un Sistema de Pruebas Automatizado para Producto del Sector Aeroespacial 5. Cumplimiento de Requisitos Eléctricos: “ELE.1: El sistema de pruebas se alimenta con 28±5 VDC” “ELE.2: El sistema debe ser capaz de alimentar de manera independiente cada canal” “ELE.3: El sistema deberá ser capaz de recibir todas las interfaces eléctricas para cumplir FUN.4” Implementación HW/SW: Uso de DC/DC conmutado que ofrece 5VDC de salida para entradas comprendidas entre 18 y 36VDC. Uso de relés SPDT comandados por el microcontrolador Conectores apropiados para cada interfaz eléctrica

23 Índice: Introducción y Descripción del DUT Alcance y Requisitos
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24 Desarrollo de un Sistema de Pruebas Automatizado para Producto del Sector Aeroespacial
6. Cumplimiento de Requisitos Mecánicos: “MEC1.1: El sistema de pruebas no excederá unas dimensiones de 200 x 200 mm” “MEC.2: El sistema mostrará mediante serigrafía información de sus interfaces externas” “MEC.3: El sistema dispondrá de separadores para separarlo de la superficie de trabajo” Implementación HW: 172.3 mm 139.3 mm

25 Índice: Introducción y Descripción del DUT Alcance y Requisitos
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26 Desarrollo de un Sistema de Pruebas Automatizado para Producto del Sector Aeroespacial
7.1 Fabricación Prototipado en fresadora LPFK Protomat S100 Versión final pedida a laboratorio con correcciones menores Montaje de componentes

27 Desarrollo de un Sistema de Pruebas Automatizado para Producto del Sector Aeroespacial
7.2 Pruebas y Calibración Plan de pruebas de cada módulo del sistema Calibración: Ajuste de potenciómetros manuales Caracterización de potenciómetros digitales Validación del diseño Informe de pruebas del sistema

28 Índice: Introducción y Descripción del DUT Alcance y Requisitos
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29 Desarrollo de un Sistema de Pruebas Automatizado para Producto del Sector Aeroespacial
8. Conclusiones: El sistema de prueba ha sido capaz de disminuir la duración media de la prueba de 5 horas a 30 minutos. Minimiza los errores humanos sobre el EUT que causan daños importantes. Más repetitivo en sus medidas y un indicador seguro de calidad del EUT. Se usa actualmente en la línea de producción del proveedor. Se detectan posibles mejoras: Fiabilidad del sistema: utilización de caja externa que prevenga cortocircuitos. Interfaz de comunicación USB: actualmente se requieren conversores RS-232 a USB, debido a los portátiles nuevos no incluyen dicha interfaz. Independencia del PC de pruebas: incorporación de pantallas y teclados. Requiere un cambio arquitectural importante. Independencia de la fuente de alimentación: convertidor AC/DC. Implicaría protección necesaria por seguridad eléctrica.

30 Índice: Introducción y Descripción del DUT Alcance y Requisitos
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