COTS-testen en ontwerpen voor veiligheid met het SET-initiatief van Samtec

Dit artikel introduceert Severe Environment Testing (SET), een veiligheidsteststandaard die de kloof overbrugt tussen een volledig MIL-STD-product en een COTS-product om extra vertrouwen in de veiligheid van een COTS-product.

Elektrische verbindingen worden gebruikt in een groot aantal verschillende industrieën en binnen een groot aantal opslag- en bedrijfsomstandigheden. Daarom hebben veel eindgebruikers uitgebreide tests op de interconnects nodig om ervoor te zorgen dat ze functioneren zoals bedoeld in de eindtoepassing. Severe Environment Testing (SET) is ontwikkeld om ontwerpers het vertrouwen te geven dat nodig is om ze in hun systemen te ontwerpen.

Oorsprong van het SET-initiatief

Commercial-off-the-shelf (COTS) producten zijn niets nieuws; het is echter relatief nieuw voor de militaire/luchtvaart-, automobiel-, industriële en medische industrie om ze te gebruiken. Meestal vereisen deze industrieën aanvullende tests die normaal niet worden uitgevoerd op COTS-producten. De bedoeling van SET is om de kloof te overbruggen tussen een volledig MIL-STD-product (voor militair/ruimtevaart) en een COTS-product. SET biedt systeemontwerpers en ingenieurs het extra vertrouwen dat een COTS-product zal werken in hun toepassing.

Figuur 1. De SET-goedkeuringsbadge.

Zware omgevingstests

SET is ontwikkeld met behulp van VITA 47.0 – 47.3 en ondergaat een aantal van de gebruikelijke kwalificatietests met betrekking tot lage circuitweerstand (LLCR), vochtigheid, temperatuurcycli, diëlektrische weerstandsspanning (DWV) en mechanische schokken en trillingen. SET neemt deze standaard kwalificatietests en voegt er eisen aan toe, en demonstreert daarmee het vermogen van de connector voor veeleisende omgevingen. Voor een beter begrip van SET-testen, zie het SET-rapportvoorbeeld (PDF).

Tabel 1. Gebieden van Samtec's ontwerpkwalificatietests

Dekken/Ontparen/Duurzaamheid bij standaard kwalificatietesten

Koppelen/ontkoppelen/duurzaamheid demonstreert het vermogen van de connectorset om te presteren zoals ontworpen, zelfs wanneer de omstandigheden waaraan het wordt blootgesteld niet ideaal zijn. Paren/ontkoppelen/duurzaamheid zijn gebruikelijk in standaard kwalificatietests, maar met SET zijn de omstandigheden geïntensiveerd. In een standaard paring/unparing/duurzaamheidstest wordt de relatieve vochtigheid (RH) ingesteld op een bereik van 90 – 98% voor een duur van 10 dagen met 25 paring- en unparing-cycli. Voor SET is de RV ingesteld op 100% met 250 paring- en umating-cycli.

Temperatuurcyclustest (thermische schoktest)

Een ander cruciaal aspect van elke omgevingstest is het waarborgen van de prestaties van de connectorset bij blootstelling aan temperatuurschokken. De temperatuurcyclustest (ook bekend als thermische schoktest) beoordeelt het vermogen van de connector om extreme temperatuurveranderingen te weerstaan. Deze test is belangrijk wanneer de bedrijfsomstandigheden van een systeem binnen enkele minuten kunnen veranderen.

Normaal gesproken duurt een thermische schoktest een connectorset van -55 °C tot +85 °C gedurende 100 cycli met een verblijfsduur van 30 minuten bij elke temperatuur. De SET-versie van deze test verhoogt het temperatuurbereik tot -65°C tot +125°C gedurende 500 cycli met een verblijfsduur van 30 minuten bij elke temperatuur. Tijdens deze test worden de onderdelen getest op lage circuitweerstand (LLCR) om te zoeken naar toenames in weerstand door het systeem.

Mechanische schokken/willekeurige trillingen/LLCR en gebeurtenisdetectie

Het algemene doel van mechanische schokken/willekeurige trillingen is het meten van de prestaties van een connectorset onder blootstelling aan een reeks mechanische schokken en willekeurige trillingen. Terwijl de standaardversie van deze test een 100G-piekschok gebruikt gedurende zes milliseconden, halve sinus, gebruikt de SET-versie 40G piekschok gedurende 11 milliseconden, halve sinus. LLCR wordt voor en na de test gebruikt om de effecten van de test te meten en te zoeken naar veranderingen in de weerstand van het contactsysteem.

De standaard willekeurige trillingstest gebruikt 7,56 gRMS gedurende twee uur per as; de SET-versie van deze test gebruikt 12gRMS, 5 – 2000Hz gedurende één uur per as. Tijdens deze test wordt event detectie gebruikt om de contactset continu te controleren op discontinuïteiten tijdens de vibratietest.

Elektrostatische ontlading (ESD)

Elektrostatische ontlading wordt meestal niet getest voor elektrische connectoren; in zware omgevingen zijn er echter momenten waarop systeemontwerpers moeten weten hoe de componenten met ESD omgaan. Tijdens een ESD-test wordt de connector al dan niet gekoppeld getest met visuele inspecties voor en na het testen om te bepalen of er schade is opgetreden. Voor deze test is een visuele inspectie voldoende om te bepalen of de connector geslaagd is. Connectoren zijn passieve apparaten, zonder actieve componenten, en de enige schade die zou kunnen optreden zou de beplating zijn.

Deze test is gebaseerd op EN61000-4-2 van VITA 47. De ESD-gebeurtenissen variëren van 0 kV tot 15 kV als ontladen via een 150 – pf condensator via een weerstand van 330 ohm. De connectoren worden blootgesteld aan 5 kV, 10 kV en 15 kV (10 keer op elk niveau) en worden vervolgens visueel geïnspecteerd op schade.

Diëlektrische weerstandsspanning (DWV) op hoogte

Diëlektrische weerstand tegen spanning is een veel voorkomende elektronicatest, maar testen op een hoogte van 70.000 ft maakt de test moeilijker. In een typische DWV-test worden de connectoren getest door de testspanning gedurende 60 seconden aan te leggen. Het onderdeel wordt geacht geslaagd te zijn als er geen elektrische bogen waren bij de testspanning (0,75 x de doorslagspanning van een onderdeel).

Voor DWV op Altitude wordt de test uitgevoerd in een hoogtekamer om een ​​hoogte van 70.000 voet te simuleren met een testspanning van 300 VAC. Ervan uitgaande dat de connectorsets niet elektrisch kapot gaan, worden ze geacht de test te hebben doorstaan.

SET breidt uit naar aanvullende productseries

De Severe Environment Test is ontwikkeld door Samtec voor ingenieurs en ontwerpers die op zoek zijn naar aanvullende kwalificatiegegevens voor COTS-producten die in zware omgevingen worden gebruikt. Deze tests gaan verder dan de standaard kwalificatietests die worden uitgevoerd op COTS-items en demonstreren het vermogen van connectoren om in zware omgevingen te werken.

Samtec is voortdurend bezig met het ontwikkelen van zijn productlijn die is getest op ernstige omgevingen. Kijk hier voor de meest actuele lijst van goedgekeurde series.

Industrieartikelen zijn een vorm van inhoud waarmee branchepartners nuttig nieuws, berichten en technologie kunnen delen met lezers van All About Circuits op een manier waarop redactionele inhoud niet goed geschikt is. Alle brancheartikelen zijn onderworpen aan strikte redactionele richtlijnen met de bedoeling de lezers nuttig nieuws, technische expertise of verhalen te bieden. De standpunten en meningen in brancheartikelen zijn die van de partner en niet noodzakelijk die van All About Circuits of zijn schrijvers.