Amikor a mérnökök és technikusok "gyárüzemi környezetben" használt multiméterekről folytatnak beszélgetést, legtöbbször megfeledkeznek a gyártási környezet pontosabb behatárolásáról. Miről is van szó? Funkciótesztről? Minőségbiztosításról? Szerviztevékenységről?Valamennyi környezetnek megvannak a csak rá jellemző egyedi követelményei a mérésekkel, teszteléssel kapcsolatban, igényeket támasztva a különféle diagnosztikai berendezések iránt

Mindazonáltal egy dolog biztos: bármilyen elektronikai termék gyártásáról is legyen szó, a funkciógazdag, nagy felbontású és nagy pontosságú digitális multiméter a gyárcsarnokban minden esetben alapkövetelmény. Mely multiméterek a legalkalmasabbak bizonyos gyártóüzemi alkalmazásokban? Hogyan birkóznak meg az egyes műszerek napjainkban általánosan használt, nagy szerelési és tervezési komplexitású, nyomtatott huzalozású hordozós szerelvényeivel? Cikkünkben erre adunk választ...

Alapfeltevések: mérési állapot, mérési megismételhetőség, mérési eredmények pontos értelmezése
Ismeretes, hogy a gyártóüzemi környezetben végzett méréseket a több tesztállomásponton végrehajtott ismétlődő adatgyűjtés jellemzi, amelyeket gyakran hiányosabb képzettségű és képességű operátorok végeznek, holott a pontos adatrögzítés és a mérési eredmények precíz megjelenítése alapkövetelény. Következésképpen, a vezető beosztású kollégáknak olyan eszközökkel kell operátoraikat ellátni, amelyek:

• valós mérési eredmények elérését teszik lehetővé (az operátornak sorozatban kell több, hasonló/azonos mérést elvégeznie, a torzítatlan eredmények pedig 100%-ban elvártak),
• megismételhető mérési eredmények elérését biztosítják (az operátornak minden egységen, megismételhetően kell ugyanazt a mérést végrehajtania - pl. impedanciamérés a szekunder tekercsen, minden egyes terméknél),
• garantálják a mérési eredmények pontos megjelenítését (ha például az operátor a helytelen méréstartományba állított műszerrel dolgozik, hibás egységeket nyilváníthat jónak - és fordítva).

Vegyük a következő példát! Egy hordozható számítógéphez gyártott hálózati adapter összeszerelésénél és tesztelésénél az operátornak a transzformátort a műanyag burkolatba kell illesztenie, majd bekötni a fő tápkábelt a transzformátor primer, végezetül pedig az egyenirányító diódákat a transzformátor szekunder oldalához. A tápegység összeszerelésénél az operátornak minimálisan négy fontos lépésre kell odafigyelnie:

• a transzformátor primer oldali tekercselésén impedancia-mérést végezni,
• a transzformátor szekunder oldali tekercselésén impedancia-mérést végezni,
• a transzformátor hálózati feszültségre kapcsolása után kimeneti feszültséget és áramot mérni terheletlen állapotban,
• a transzformátor hálózati feszültségre kapcsolása után kimeneti feszültséget és áramot mérni terhelt állapotban.

Fontos megemlíteni, hogy az operátornak ezeket a lépéseket minden egyes tápegység esetében el kell végeznie, amely a műszakában gyártásra kerül, és túlzás nélkül állítható, hogy robot jellegű igénybevételt támaszt vele szemben. Ide vág, hogy a "Poke Yoke" néven ismert japán leangyártási eljárás a hulladékkeletkezést és az egyes gyártási szakaszokban fellépő hibákat minimalizálja, és minden olyan tesztelési környezetre vonatkozik, amelyben a detektálás és annak helyén a kiküszöbölés híján a hiba képes önmagát többszörözni.

A Fluke 8808A - gyártási környezetbe termett
A 8808A típusszámú asztali multiméter a Fluke válasza az imént ismertetett kihívásokra. A kétkijelzős, 5 1/2 digites asztali multimétert kifejezetten a gyártási környezetre és feladatokra optimalizálták. A teljes funkciókészletű multiméter minden standard mérést támogat (feszültség, áramerősség és ellenállás), pontossága 0,01% VDC. Sok multiméter csupán a feszültség és frekvencia egyidejű leolvasására biztosít lehetőséget, ezzel szemben a 8808A képes a feszültség és áramerősség szimultán jelzésére is. A tervezési, szerviz- és gyártási mérési feladatokra is alkalmas Fluke 8808A egyéb tekintetben is megfelel a különböző igényeket támasztó gyártási alkalmazásoknak:

• egyszerű beállítás és konfiguráció többlépéses tesztrutinokhoz, egyszerű lehívás a készülék előlapi paneljén található előválasztó kezelőszervek segítségével (hasonlóan egy rádióvevő készülék memóriájában tárolt állomások lehívásához),
• méréshatár-komparálási mérési üzemmód megfelelt/nem felelt meg (PASS/FAIL) indikátorokkal, kiküszöbölve a mért mennyiségek téves megjelenítését, értelmezését,
• integrált, egyenáramú szivárgóáram-teszt a készenléti és szivárgó áramok egyszerű, gyors és megbízható mérésére,
• 2×4-vezetékes ellenállás-mérési funkció komplex, felületszerelt, nyomtatott huzalozású hordozós termékek beméréséhez.

Előválasztó gombokkal biztosított az ismétlődő mérések állapota és megismételhetősége
A Fluke 8808A előlapi paneljén található beállítógombok funkciója nagyon hasonló például egy autórádió állomásválasztó gombjaihoz, azzal a különbséggel, hogy kifinomultság tekintetében természetesen messze előtte jár. Tételezzük fel, hogy a végzendő méréshez több beállítás módosítása, ill. elvégzése szükséges a műszeren úgy, mint mérésiüzemmód- és méréshatár-beállítás! Kockázatos lehet, ha ezeknek a beállításoknak az elvégzését a gyártósori operátorra bízzuk, különösen akkor, ha minden egyes, gyártósorról leérkező termék esetében el kell ezeket végezni. Bár az operátorok - jó esetben - minden feladatukra rendelkeznek egy lépésről lépésre vezető munkautasítássa, a beállításokat ettől még el kell végezni, és ez a pont az, ahol az emberi tényezőből eredően gondok léphetnek fel.
Minden egyes mérési rutin definiálása és mérőműszerbe táplálása a tesztmérnök illetékessége, amely az előprogramozott beállítások használatával fokozottan érvényesíthető. A gyártósoron dolgozó operátor egyszerűen, egyetlen előlapi billentyű lenyomásával lehívhatja a végzendő méréshez szükséges minden beállítást. Látható tehát, hogy az előválasztó gombok rendkívüli mértékben segítik a mérések állapotát és megismételhetőségét a gyártás minden szakaszában, jelentős mértékben mérsékelve az emberi tényező miatti kockázatokat.

Méréshatár-komparálással kiküszöbölhető a mérési eredmények félreértelmezése
Mi a helyzet a mérési eredmények értelmezésével? Bízzuk meg a gyártósori operátort ezzel a feladattal, akit ugyan kiképeztek az utasítások pontos követésére, ám rálátása a lényegi dolgokra erősen vitatható?
A válasz természetesen nem! Vegyük a következő példát! A feladat egy 9 V-os tápvonal mérése nagy pontosságú multiméterrel, amelyen a megjelenített mért érték utolsó egy vagy két digitjében fluktuáció figyelhető meg az elektronikai rendszerben használt alkatrészek nem ideális tulajdonságai és/vagy a környezeti viszonyok okán. Az operátor munkautasításában ez esetben valószínűleg az állna, hogy a mért értéknek a 8,999 ... 9,001 V tartományba kell esnie. Ha azonban a megjelenített érték utolsó digitje "ugrál", és ezzel a specifikáció határán táncol, hogyan tudja vajon az operátor megállapítani, hogy a vizsgált tápegység megfelelt-e vagy sem? A 8808A műszerbe integrált méréshatár-komparálási funkcióval a tesztmérnök számára adott a lehetőség arra, hogy definiáljon, majd programként betápláljon a multiméterbe alsó és felső méréshatárokat, amelyek a mért egység megfelelőségét jelzik. Az operátor végrehajtotta méréskor, a műszer csupán a "PASS" vagy "FAIL" indikátorok megjelenítésével jelzi, hogy a vizsgált termék megfelelt-e a teszten, avagy sem. Ahelyett, hogy az operátor vállalná a felelősséget a leolvasott értékek értelmezéséért, a feladata mindössze a megjelenített indikátor dokumentálására korlátozódik, rengeteg találgatást és ezzel hibalehetőséget kiküszöbölve.

Sokrétű és kifinomult lehetőségek tárháza a Fluke 8808A multiméterben
A 8808A gyakorlatilag valamennyi tesztelési feladathoz szükséges funkciót tartalmazza az ismertetett környezetre vonatkozólag, és számos megoldással rendelkezik a gyártás során jelentkező, specifikus feladatokra is.
A szivárgó egyenáram számtalan elektronikai termék jellemzője, gyakran hivatkoznak rá készenléti áramként is. Néhány alkalmazásban ennek a mennyiségnek a mérése döntő fontosságú lehet. Vegyük például a gépjármű-elektronikai rendszereket! A járműbe telepített elektronikai rendszerek szivárgó árama a jármű üzemen kívüli állapotában folyamatosan süti ki az akkumulátort, így kellemetlen vagy akár veszélyes helyzeteket válthat ki.
A szivárgó áram mérése a legtöbb multiméternél potenciális hibaforrás, mivel a legtöbb műszerben az áramerősség mérése úgy történik, hogy egy ismert értékű ellenállást sorba kötnek a mérendő áramkörrel, majd áramot hajtanak keresztül az így létrehozott áramkörön. A műszer méri az ellenálláson eső feszültség értékét, majd az Ohm-törvény alapján kiszámolja az áramerősséget. Ez a söntellenállásos módszer azonban feszültségejtést okoz az áramkörön, amely végeredményben az áramkörre kapcsolt feszültség értékét csökkenti, hiba felé terelve a mérést. (Ehhez még vegyük hozzá, hogy az árammérés a nanoamperes tartományban igencsak kényes feladat. A zaj hatása itt fokozottan érvényesül, továbbá a mérőműszer belső impedanciái is hibát vihetnek be az amúgy helyesen konfigurált mérésbe.)
A 8808A azonban egy alternatív megoldást használ az ellenállás mérésére. A műszer két, alacsony áramú méréstartományában (2000, ill. 200 µA) a multiméter a sorba kapcsolt söntellenállás helyett műveleti erősítővel dolgozik. Ezekben a méréstartományokban a műveleti erősítő impedanciája igen magas, amely kiküszöböli az említett feszültségesés problémáját, és ezzel lényegesen javítja az árammérés pontosságát, különösen az alsóbb tartományokban.

A Fluke 884X multiméterhez hasonlóan a 8808A is támogatja a Fluke szabadalmaztatott 2×4-vezetékes mérését, amelynél az osztott végpontú csatlakozókkal az operátorok a négyvezetékes ellenállásmérést lényegében két vezetékkel is el tudják végezni.
A miniatűr, felületszerelt alkatrészek a legtöbb esetben igen nehéz feladattá teszik a mérési pontok kialakítását, ez azonban a valamivel méretesebb, diszkrét alkatrészek esetében is igaz, amennyiben kellően sűrűn vannak beültetve a hordozóra. A feladat megoldása a négyvezetékes mérési elrendezés alkalmazása, amellyel pontos ellenállásmérések végezhetők az alacsonyabb értéktartományokban is, így például a tekercsek alacsony impedanciája is pontosan mérhető.
A 8808A tesztvezeték-tartozéka a méréshez szükséges négy vezetéket két tesztkábel-pár formájában biztosítja, jelentősen egyszerűsítve a feladatot. A megoldás alkalmazható szalagkábeles csatlakozásnál, valamint relék esetében is.

Mérések a gyártásban az Ön igényei szerint
Vajon a szóban forgó gyártási alkalmazás általánosnak tekinthető? A gyártási folyamat teljesen hétköznapi? Netán mind a gyártása, mind a személyzete egyedinek tekinthető? A Fluke támogatta tanulmányok azt mutatják, hogy a különfélének mutatkozó gyártási alkalmazásokban és környezetekben léteznek közös követelmények, mégpedig a mérések állapotára és megismételhetőségére, valamint a pontos értelmezésre vonatkozóan, a gyártósorok minden egyes pontján. Biztosnak vehető, hogy az operátorok a mérési eredmények "mögélátó" értelmezésével nem bízhatók meg, a lehetőség azonban ennek áthidalására a megfelelő eszközök használatával adott. A cikkben ismertetett szivárgóáram-mérés és négyvezetékes ellenállásmérés csak egy töredéke az ilyen jellegű mérési feladatoknak, és az elmondottak alapján nyilvánvalónak tekinthető, hogy a megoldás kulcsa egy mindentudó asztali multiméter lehet.

További információ