COTS-Tests und Design für Sicherheit mit Samtecs SET-Initiative

Dieser Artikel stellt Severe Environment Testing (SET) vor, einen Sicherheitsteststandard, der die Lücke zwischen einem vollständigen MIL-STD-Produkt und einem COTS-Produkt schließt zusätzliches Vertrauen in die Sicherheit eines COTS-Produkts.

Elektrische Verbindungen werden in einer Vielzahl von Industrien und unter unzähligen Lager- und Betriebsbedingungen verwendet. Aus diesem Grund benötigen viele Endbenutzer umfangreiche Tests der Verbindungen, um sicherzustellen, dass sie in der Endanwendung wie vorgesehen funktionieren. Severe Environment Testing (SET) wurde entwickelt, um Designern das nötige Vertrauen zu geben, um sie in ihre Systeme zu integrieren.

Ursprung der SET-Initiative

Commercial-Off-the-Shelf-Produkte (COTS) sind nichts Neues; es ist jedoch relativ neu für die Militär-/Luftfahrt-, Automobil-, Industrie- und Medizinindustrie, sie zu verwenden. In der Regel erfordern diese Branchen zusätzliche Tests, die normalerweise nicht an COTS-Produkten durchgeführt werden. Die Absicht von SET besteht darin, die Lücke zwischen einem vollständigen MIL-STD-Produkt (für Militär/Luftfahrt) und einem COTS-Produkt zu schließen. SET gibt Systemdesignern und Ingenieuren die zusätzliche Sicherheit, dass ein COTS-Produkt in ihrer Anwendung funktioniert.

Abbildung 1. Das SET-Genehmigungsabzeichen.

Schwere Umgebungstests

SET wurde unter Verwendung von VITA 47.0 – 47.3 entwickelt und führt mehrere der gängigen Qualifizierungstests durch, die einen niedrigen Schaltungswiderstand (LLCR), Feuchtigkeit, Temperaturwechsel, dielektrische Stehspannung (DWV) sowie mechanische Stöße und Vibrationen umfassen. SET nimmt diese Standardqualifizierungstests und fügt ihnen Anforderungen hinzu, wodurch die Fähigkeit des Steckverbinders für raue Umgebungen demonstriert wird. Für ein besseres Verständnis der SET-Tests siehe das SET-Berichtsbeispiel (PDF).

Tabelle 1. Bereiche der Design-Qualifizierungstests von Samtec

Paarung/Entpaarung/Haltbarkeit in Standard-Qualifikationstests

Stecken/Lösen/Halten zeigt die Fähigkeit des Steckverbindersatzes, wie vorgesehen zu funktionieren, selbst wenn die Bedingungen, denen er ausgesetzt ist, nicht ideal sind. Stecken/Entkoppeln/Haltbarkeit sind in Standard-Qualifikationstests üblich, aber mit SET wurden die Bedingungen verschärft. Bei einem Standard-Paarungs-/Entpaarungs-/Haltbarkeitstest wird die relative Luftfeuchtigkeit (RH) für eine Dauer von 10 Tagen mit 25 Paarungs- und Trennzyklen auf einen Bereich von 90 – 98 % eingestellt. Für SET wird die RH bei 250 Steck- und Umsteckzyklen auf 100 % gesetzt.

Temperaturwechseltests (Thermoschocktest)

Ein weiterer kritischer Aspekt jeder Umgebungsprüfung besteht darin, die Leistungsfähigkeit des Steckverbindersatzes bei Temperaturschocks sicherzustellen. Der Temperaturwechseltest (auch als Thermoschocktest bekannt) bewertet die Fähigkeit des Steckverbinders, extremen Temperaturänderungen standzuhalten. Dieser Test ist wichtig, wenn sich die Betriebsbedingungen eines Systems innerhalb von Minuten ändern können.

Normalerweise dauert ein Thermoschocktest einen Steckersatz von -55 °C bis +85 °C durch 100 Zyklen mit einer 30-minütigen Verweilzeit bei jeder Temperatur. Die SET-Version dieses Tests erhöht den Temperaturbereich auf -65°C bis +125°C durch 500 Zyklen mit einer 30-minütigen Verweilzeit bei jeder Temperatur. Während dieses Tests werden die Teile auf Low-Level-Circuit-Widerstand (LLCR) getestet, um nach Widerstandserhöhungen durch das System zu suchen.

Mechanische Erschütterungen/zufällige Vibrationen/LLCR- und Ereigniserkennung

Das übergeordnete Ziel der mechanischen Stoß-/Zufallsschwingungsprüfung besteht darin, die Leistung eines Steckverbindersatzes unter Einwirkung einer Reihe von mechanischen Stößen und zufälligen Schwingungen zu messen. Während die Standardversion dieses Tests einen 100-G-Spitzenschock für sechs Millisekunden Halbsinus verwendet, verwendet die SET-Version einen 40-G-Spitzenschock für 11 Millisekunden Halbsinus. LLCR wird vor und nach dem Test verwendet, um die Auswirkungen des Tests zu messen und nach Änderungen des Kontaktsystemwiderstands zu suchen.

Der standardmäßige Zufallsvibrationstest verwendet 7,56 gRMS für zwei Stunden pro Achse; die SET-Version dieses Tests verwendet 12 gRMS, 5 – 2000 Hz für eine Stunde pro Achse. Während dieses Tests wird die Ereigniserkennung verwendet, um den Kontaktsatz während des Vibrationstests kontinuierlich auf Unterbrechungen zu überwachen.

Elektrostatische Entladung (ESD)

Elektrostatische Entladung wird normalerweise nicht für elektrische Steckverbinder getestet; In rauen Umgebungen müssen Systemdesigner jedoch manchmal wissen, wie die Komponenten mit ESD umgehen. Während eines ESD-Tests wird der Steckverbinder mit Sichtprüfungen vor und nach dem Test auf gesteckt und ungesteckt getestet, um festzustellen, ob Schäden aufgetreten sind. Für diesen Test reicht eine Sichtprüfung aus, um festzustellen, ob der Stecker bestanden ist. Steckverbinder sind passive Geräte ohne aktive Komponenten und der einzige Schaden, der auftreten könnte, wäre die Beschichtung.

Dieser Test basiert auf EN61000-4-2 von VITA 47. Die ESD-Ereignisse reichen von 0 kV bis 15 kV, wie sie über einen 150-pf-Kondensator über einen 330-Ohm-Widerstand entladen werden. Die Steckverbinder werden 5 kV, 10 kV und 15 kV (10 Mal auf jeder Ebene) ausgesetzt und dann visuell auf Beschädigungen überprüft.

Dielektrische Spannungsfestigkeit (DWV) in Höhe

Die dielektrische Spannungsfestigkeit ist ein üblicher elektronischer Test, aber das Testen in einer Höhe von 70.000 Fuß erhöht die Schwierigkeit des Tests. Bei einem typischen DWV-Test werden die Steckverbinder durch Anlegen der Prüfspannung für 60 Sekunden getestet. Das Teil gilt als bestanden, wenn bei seiner Prüfspannung (0,75 x Durchschlagspannung eines Teils) keine Lichtbögen aufgetreten sind.

Für DWV at Altitude wird der Test in einer Höhenkammer durchgeführt, um eine Höhe von 70.000 Fuß mit einer Testspannung von 300 VAC zu simulieren. Unter der Annahme, dass die Steckverbindersätze keinen elektrischen Ausfall erleiden, gilt die Prüfung als bestanden.

SET wird um zusätzliche Produktreihen erweitert

Der Severe Environment Test wurde von Samtec für Ingenieure und Designer entwickelt, die zusätzliche Qualifikationsdaten für COTS-Produkte suchen, die in rauen Umgebungen verwendet werden. Diese Tests gehen über die Standard-Qualifizierungstests hinaus, die an COTS-Artikeln durchgeführt werden, und demonstrieren die Fähigkeit von Steckverbindern, in rauen Umgebungen zu arbeiten.

Samtec entwickelt seine umgebungsgetestete Produktlinie kontinuierlich weiter. Hier finden Sie die aktuellste Liste der zugelassenen Serien.

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