Bu makaleyi hangi cihazda okuyorsunuz? Akıllı telefon mu? Dizüstü bilgisayar mı? Tablet mi? Bir an durun ve önünüzdeki cihazın neredeyse hiç hata olmadan çalışmasının ne kadar harika olduğunu düşünün. Bu nasıl mümkün oluyor? Yüksek kaliteli, sağlam bir ürünü elinize almak için konseptten üretime kadar yüzlerce adım var.

Bir ürün tasarlarken, tasarım sadece savaşın yarısıdır. Ürününüzden yüzlerce, binlerce veya hatta milyonlarca üretmeye karar vermeden önce yapabileceğiniz tüm özenli çalışmaları yapabilirsiniz. Ancak, bu birimlerin her birinin istediğiniz gibi çalıştığından emin olmanın bir yolu yoksa, hiç üretmemek daha iyi olur.

Savaşın diğer yarısı, müşterilerinize kaliteli, işlevsel bir ürün göndermek için test yapmaktır. Bu, test edilebilirlik için tasarlamakla başlar ve ürününüzün her bir parçasında işlevsel bir test gerçekleştirmeyi içerir.

Erken Test Edin, Sık Sık Test Edin

Genellikle, bir elektronik tasarım, üretilmesi gereken bir PCB (Baskılı Devre Kartı) gerektirir. PCB’de hatalar varsa, tasarımın geri kalanı için umut yoktur. Birçok üretici, üretilen tasarımın tam olarak sağladığınız gibi olduğundan emin olmak için bazı yerleşik süreçlere sahiptir.

PCB’yi doğru yapmak, yolda herhangi bir sorunu azaltmanın ilk adımıdır. Seeed Studio, devre kartının nasıl oluşturulduğuna dair içten bir bakış sunuyor YouTube kanalında.

Seeed Studio, PCB Montaj hizmetlerini kullanırken ücretsiz işlevsel test sunmaya yeni başladı. Onlara bir test planı sağlıyorsunuz ve onlar, tamamen monte edilmiş PCB’lerinizden birini test ediyorlar!

Otomatik Optik İnceleme (AOI) ve Elektrik Testi, PCB üretim aşamasında herhangi bir hatayı yakalamak için en iyi arkadaşlarınızdır. AOI, tasarımı sağlanan sanat eserine karşı görsel olarak kontrol ederken, Elektrik Testi, PCB’yi fiziksel olarak problayarak herhangi bir hatalı açık veya kısa devreyi test eder.

PCB’nizi üretici monte ettiyse, genellikle her şeyin doğru olduğundan emin olmak için başka bir inceleme süreci olacaktır. Montaj sorunlarını kontrol etmek için Otomatik Optik İnceleme yapılacaktır. Eğer bazı karmaşık bileşen paketleri varsa, bir x-ray görüntüsü, parçanın altında her şeyin iyi görünüp görünmediğini kontrol edecektir.

Bu iki büyük adımın ardından bile, yanlış gidebilecek şeyler vardır ve bu nedenle, tamamlanmış her PCB montajında işlevsel bir test yapmak son derece önemlidir; bu, ürününüze takılmadan veya piyasaya sürülmeden önce yapılmalıdır.

PCBA İşlevsel Testi Nedir?

Artık tasarımınız yukarıdaki tüm adımlardan geçti, test etme zamanı geldi. Tasarımınız test edildiğinde, doğru çalışmasını sağlayan tüm unsurları kullanmalıdır. Bu tür testlere İşlevsel Test denir. Aşağıda, tasarımın beklenildiği gibi çalıştığını doğrulamak için genellikle test edilen her şey bulunmaktadır.

Voltaj & Güç

Tasarımınız doğru güç almıyorsa hiçbir şey çalışmayacaktır. Tasarımınızın doğru voltajları aldığını doğrulamanız gerekecektir. Voltajlarınız yanlışsa, tasarımın geri kalanı için umut yoktur ve ilerlemeden önce neyin yanlış gittiğini çözmeniz gerekecektir.

PCB üretimi sırasında gerçekleştirilen elektrik testi, PCB’nizdeki herhangi bir açık veya kısa devreyi yakalamalıdır. Kartınızı ilk kez beslemek, kaç kez yaparsanız yapın, sinir bozucu bir durumdur.

Mikrodenetleyiciler & İşlemciler

Dünyada bir tasarımda herhangi bir tür beyin bulamazsanız zor durumda kalırsınız.

Mikrodenetleyiciler, çok güçlü ve ucuz oldukları için birçok tasarımda bulunur.

Tasarımınızda bir mikrodenetleyici kullanıyorsanız, programlanması gerekecektir. Bu, çip üreticisi tarafından parça kart üzerine lehimlenmeden önce bir ücret veya ek süre karşılığında yapılabilir, ancak aynı zamanda bir Sistem İçi Programlayıcı (ISP) ile programlama yapmanın bir yoluna sahip olmak da önemlidir.

İlk birimler için, bunları kendiniz programlamak ve devre ile etkileşimde bulunurken ortaya çıkabilecek sorunları çözmek için bir ISP kullanmak en iyisidir.

Sinyaller & Sensörler

Çoğu tasarım, mikrodenetleyicinizden bir çıkış olarak üretilen veya bir sensörden gelen bir tür sinyal içerecektir.

Muhtemelen, tasarımınız beklenildiği gibi çalışmadan önce bir mikrodenetleyiciyi programlamanız gerekecektir. Mikrodenetleyicinizin programlandığını ve tüm çevresel bileşenlerle iletişim kurduğunu varsayalım.

Mikrodenetleyiciniz programlandığında, tasarımınızın kalan yönlerini test edebilmelisiniz.

Kullanıcı Arayüzleri

Çoğu kullanıcı, ürününüzün nasıl çalıştığına umursamaz veya iki kez düşünmez, sadece vaat ettiği her şeyi yapmasını ister.

Kullanıcıya yönelik bileşenleri test etmek, ürününüzün son kullanıcı için beklenildiği gibi çalıştığından emin olmak için kritik öneme sahiptir. Bu, anahtarlar, düğmeler, LED’ler, ekranlar, kapasitif dokunma veya kullanıcıların ürününüzü çalıştırmak için etkileşimde bulunacağı her şeyi içerir.

Nasıl Test Edilir

İşlevsel testin nasıl gerçekleştirileceğine girmeden önce, geçmişte nasıl yapıldığını görmek iyi bir fikirdir. Testi eylemde görmek için en iyi yol, sizinle benzer bir ürün üreten bir üretim tesisini ziyaret etmek ve ürünün kutulanıp palete yığılana kadar olan tüm üretim hattını görmek olacaktır.

Sorular sorun, eğer yanıtlamaya istekliyseler meraklı olun. Bu, ileride başınızı ağrıtacak bir şeyi öğrenmenizi sağlayacaktır.

Alternatif olarak, popüler bir teknoloji YouTuber’ının bir üretim tesisinde yürüyüş yaptığı ve bir akıllı telefon üretmek için nelerin gerektiğini detaylandırdığı harika bir video var. Tesisin her ürününde 100’den fazla insanın elleri vardır.

İşlevsel Test Planı

Test etmeyi mümkün olan en erken aşamada düşünmek önemlidir, böylece tasarımınıza entegre edebilirsiniz. Tasarımınızın blok diyagramını oluştururken, her bir unsurun nasıl test edilebileceğini ve doğru çalışmasının ne anlama geleceğini düşünün.

Her bir yönün nasıl test edilebileceğine dair notlar alın. Bu, sizi tüm tasarımınız boyunca “test edilebilirlik için tasarım” zihniyetine sokacaktır. Bu, şemalarınıza, PCB düzeninize ve hatta mikrodenetleyicinizin koduna test etme unsurlarını dahil etmenizi zorunlu kılacaktır.

Tamamlanmış tasarımınızı hayal edin. Kullanıcılar bununla nasıl etkileşimde bulunacak? Tüm bu kullanıcıya yönelik özellikler, temel tasarım çalıştığında yalnızca işlev görür.

Örneğin, bir kullanıcı kapasitif dokunmaya dokunduğunda, bu eylemin ne yapmasını bekliyorsunuz? Belki bir ekranı uyandırır veya bir LED’i açar, ardından mikrodenetleyiciye bir eylem gerçekleştirmesi için talimat verir.

Bu eylemin, tüm bileşenlerinizin doğru voltajları aldığını, kapasitif dokunma sensörünün ve LED’in doğru şekilde monte edildiğini ve mikrodenetleyicinin programlandığını ve beklenildiği gibi çalıştığını gerektirdiğini hızlıca göreceksiniz.

Test Noktaları

Test edilmesi gerekenleri anladıktan sonra, tasarımın her yönünü fiziksel olarak ölçmenin basit bir yolu olmalıdır.

Test noktaları, kartınızda kolayca prob yapılabilmesi için özel olarak dahil edilen padlerdir. Çeşitli nedenlerden dolayı bir bileşenin pinini veya padini problamaya güvenmek istemezsiniz.

Bu padlerin boyutlarıyla ilgili kurallar yoktur, ancak test probu ile kolayca temas edebilecek kadar büyük olmalıdırlar.

Sistem İçi Programlama

Yeterince sofistike bir ürünün iç kısmına bakarsanız, bir programlama başlığı veya PCB’de bir programlama başlığının gidebileceği boş bir yer bulabilirsiniz.

Bu başlık, genellikle mikrodenetleyiciyi PCB’de zaten kurulu olduğunda programlamak için kullanılır, bu nedenle “sistem içi” terimi kullanılır.

Seri üretim senaryosunda, bu başlığı takmak mantıklı değildir. Bu, tasarımcı için hata ayıklama amaçlıdır ve üretim sırasında maliyeti azaltmak için takılmaz.

Bu sistem içi bağlantıyı sağlamak için birçok yol vardır ve en sevdiklerimden biri Tag-Connect sistemini kullanmaktır. Bu, kartta ekstra bileşenlere ihtiyaç duymayı ortadan kaldırır. Tüm tasarımlarımda aynı Tag-Connect ayak izini kullandığım için, tüm kartlarıma bağlanmak için kullanabileceğim birkaç özel kablom var.

Test Donanımları

Erken prototipler veya tasarımınızın düşük miktarları için, her kartı kendiniz manuel olarak test etmek mantıklıdır. Bu egzersizi yapmanın gelecekteki kendinize teşekkür ettirecektir çünkü ürününüzün düzgün çalıştığını doğrulamak için nelerin gerektiğini takdir etmenizi sağlar.

İnsanlar genellikle tekrar edilebilirlikte kötü oldukları için, test planınızı, kontrol listeleriyle bile olsa, düzenli bir şekilde hazırlamak, herhangi bir adımı atlamamanıza yardımcı olur.

Bu manuel yaklaşım, tüm kartlarınızı test etmenin alacağı zamanı haklı çıkarabiliyorsanız iyi çalışır. Ölçeklenmeye başladığınızda, otomasyon en iyi arkadaşınız olacaktır.

Bir üretim tesisini gezmeyi seçtiyseniz, şüphesiz bazı otomatik testlerin özel donanımlar tarafından gerçekleştirildiğini gördünüz. Bu donanımlar, kendisi bir ürün haline gelir. Genellikle bir bilgisayar, bir kontrol kartı, bir muhafaza ve kullanıcı arayüzü içerir. Ürününüz kadar gösterişli olmayabilir, ancak en az onun kadar önemlidir ve bazen daha karmaşık olabilir.

İnşaat

Tekrar tekrar kullanılmak üzere tasarlanmış bir test aparatı, hem işlev hem de inşaat açısından sağlam olmalıdır.

Bazı test aparatları metal muhafazalar, 3D yazıcıdan üretilmiş parçalar veya hatta 2×4’lerin bir kombinasyonu olabilir, ancak nihai hedef aynıdır; aynı testi tekrar tekrar gerçekleştirmeli ve sonuçlar sağlamalıdır.

Bir tasarımı test etmenin popüler bir yolu, kartınızı test noktalarını test aparatı kontrol elektroniğine bağlayan yaylı, iletken pinlere sıkıştırmaktır. Bir aparat, maksimum tekrarlanabilirlik için kartınızı bu pinlere mekanik olarak hizalamalıdır.

Mümkün Olduğunca Otomatikleştir

İdeal bir test aparatı, kartınızı hızlıca yerleştirip, sıkıştırıp bir “başlat” butonuna basabileceğiniz bir aparat olmalıdır. Test aparatı, kartınızı nitelendirmek için gerekli her şeyi gerçekleştirmelidir.

İnsan faktörünü mümkün olduğunca ortadan kaldırmak, başarı şansınızı artıracaktır. Kartınızda fiziksel olarak butonlara basılması gerekiyorsa, test aparatının kontrol ettiği bir solenoidi kullanarak butona fiziksel olarak basın.

Tasarımınızda belirli bir renkte olması gereken bir LED varsa, beklediğiniz renkleri algılamak için aparatınıza bir renk sensörü ekleyin.

Tüm bunlar test aparatının karmaşıklığını artırır, ancak başlangıçtaki çabaya kesinlikle değecektir. Kendinize teşekkür edeceksiniz.

Test Arayüzleri

Test aparatı tasarımının bir diğer önemli yönü, kendine yeterli hale getirmektir. Test aparatınızı çalıştırmak için üreticinizin özel bir bilgisayara sahip olmasına güvenmek istemezsiniz. Doğru yazılıma sahip olmayabilirler, eski ve yavaş bir bilgisayar olabilir veya herhangi bir anda çökebilir.

Test aparatınızın bir beyne ihtiyacı var ve bilgisayarlar ucuz, küçük ve test aparatınızı çalıştırmak için fazlasıyla yeterlidir. Çoğu test aparatı, test programınızı çalıştıracak bir bilgisayardan çalıştırılmalıdır.

Bir Raspberry Pi, test aparatı bilgisayarınız için mükemmel bir seçimdir. Tüm GPIO, güç ve iletişim bağlantılarını sağlayan başlık aracılığıyla çevresel cihazlarla kolayca arayüz oluşturabilen kompakt bir bilgisayardır.

Raspberry Pi için en popüler işletim sistemi Linux’tur ve eğer bu Mars için yeterince iyiyse, test aparatınız için fazlasıyla yeterlidir.

Raspberry Pi, test edilen birim (UUT) üzerinde belirli testler gerçekleştirmek için Raspberry Pi’nin yeteneklerini genişleten bir arayüz kartı ile güzel bir şekilde eşleşecektir. Tıpkı çilekli pasta ve krema gibi.

Kendi bilgisayarınızı sağlamak, üreticinizin bilinmeyen bilgisayarının sahip olabileceği uyumluluk sorunlarını ortadan kaldırır. Hiçbir tahmin yürütmeye gerek yok çünkü bilgisayarı tam istediğiniz gibi kurdunuz, sadece fişi takmaları gerekiyor.

Yedeklilik

Üretim sırasında başarılı olma şansınızı daha da artırmak için, iki veya üç aynı test aparatı inşa etmeyi düşünün.

Bu tür bir yedeklilik, en kötü durum gerçekleşirse, örneğin bir test aparatının bozulması durumunda sizi kurtarır. Eğer sadece bir test aparatı binlerce kartınızı test etmek için sıraya alınmışsa ne olacağını hayal edin. Test aparatı, üretim ile işinizin gelirleri arasındaki geçittir.

Eğer test aparatı bozulursa, kartınız test edilemez ve dolayısıyla ürününüze takılamaz. Üretim, test aparatı tamir edilene veya başka bir tane gönderene kadar durma noktasına gelir.

Üreticinize en az iki test aparatı gönderin ve birini kendiniz için sorunları paralel olarak çözmek üzere saklayın.

Kolay Yap, Belirgin Yap

Robotlar her şeyi tamamen ele geçirmediği sürece, genellikle insanlar ürününüzü üretimden geçirirken olacaktır. Birisi fiziksel olarak kartınızı bir test aparatına yükleyecek ve “başla!” diyecek.

Emek ve zaman, ürününüzün nihai maliyetini etkileyen maliyetlerdir, bu nedenle her şeyi mümkün olduğunca hızlı ve sorunsuz hale getirmek istersiniz.

Test aparatınızı, çalıştırmanın belirgin olduğu bir şekilde tasarlayın. Kartı test aparatına yüklemek için tekrarlanabilir bir yöntem, testi başlatmak için basılacak belirgin bir buton ve kartın geçtiğini veya başarısız olduğunu bilmenin belirgin bir yolunu ekleyin.

Bu, aşırı büyük bir başlatma butonu ve büyük yeşil ve kırmızı LED’leri içerebilir.

Sorunları Belirleme

Yukarıdaki her şeyi test etmek, tasarımınızdaki herhangi bir sorun veya üretim hatasını hızlı bir şekilde bulacaktır. Test edilmesi gereken her şeyi detaylandırmak, manuel veya otomatik olarak gerçekleştirilebilecek bir test planında önemlidir.

Üretim hatalarından, yanlış bileşenlerden ve hatta arızalı bileşenlerden kaynaklanabilecek birkaç sorun vardır.

Yaygın PCB Montaj Sorunları

Otomatik PCB testleri başlangıçtaki sorunları bulabilirken, fonksiyonel bir test yalnızca iyi PCB montajlarının ürününüze girmesini sağlar.

Üretim sırasında bazı yaygın sorunlar şunları içerebilir:

• Lehimleme – Aşırı lehim, yetersiz lehim ve soğuk lehim bağlantıları, bağlantı sorunlarına neden olabilir. Aşırı lehim kısa devreye, yetersiz lehim açık devreye ve soğuk bağlantılar kesintili bağlantıya neden olabilir.
• Bileşenler – Bazen bileşenlerin kendileri bir arıza noktası olabilir. Belki bir bileşen ters takılmıştır veya yanlış bir bileşen takılmıştır. Her bileşen üreticisinin bir kalite güvence süreci olmalıdır, ancak ara sıra kötü bir ürün geçebilir veya montaj sürecinde zarar görebilir. Bileşenler, reflow süreci sırasında beklenmedik bir şekilde kayabilir.
• Çevresel – Bazı bileşenler nemden etkilenir ve PCB montajından önce düzgün bir şekilde depolanmadılarsa, reflow sürecinden geçmeleri arızalara neden olabilir. Bir devre, üretim sırasında yanlış bir şekilde ele alınabilir ve fiziksel olarak zarar görebilir. Çoğu üretici, üretim ve montaj süreçlerinde ortaya çıkan tüm çevresel sorunların farkındadır.

Pek çok üretim sorunu, uygun PCB tasarımı ile azaltılabilir, ancak fonksiyonel bir test diğer her şeyi yakalamalıdır.

Fonksiyonel Testler Ne Yapamaz?

Fonksiyonel testlerin bir dezavantajı, üretim öncesinde gerekli özeni ve prototiplemeyi yaptığınızı varsaymasıdır. Bunları bir test planına dahil edebilirsiniz, ancak bu kesinlikle testinizin karmaşıklığını etkileyecek ve ne kadar zaman alacağını da göz önünde bulundurmalısınız.

Fonksiyonel testler, tasarım aşamasında gözden kaçan sorunları düzeltmeyecektir. Ortam, tasarımınızı etkileyen ultra soğuk veya sıcak sıcaklıklar veya nem seviyeleri gibi bir şey olabilir. Bu tür testler, bir sıcaklık odası kullanılarak yapılabilir ve tasarımınızı sıcaklık uç noktalarında “bekletir”. Her bileşenin tasarım sürecinde takip edilmesi gereken bir sıcaklık ve nem spesifikasyonu vardır.

Elektromanyetik parazit, üretim öncesinde test edilmesi gereken bir diğer tasarım yönüdür. Bu, kendi ekipmanınızı kullanarak test edilebilir veya tasarımınızı bir test laboratuvarına gönderebilirsiniz. Amerika Birleşik Devletleri’nde satılan tüm elektronik ürünler, FCC testinden geçmek zorundadır; bu, kasıtlı bir verici (örneğin, Wifi veya Bluetooth) veya kasıtsız bir verici olabilir. Bu test, tasarımınızın yaydığı herhangi bir gürültüyü bulacak ve bunun dikkat edilmesi gereken bir şey olup olmadığını belirleyecektir.

Sonuç

Ürününüzün test edilebilirliği, üretim verimliliğinizi belirleyebilir. Test aparatınızı, ürününüz ve dolayısıyla işiniz için kaliteli bir ürünün müşterilerinize ulaşmasını sağlayan son savunma hattı olarak düşünün.

Test edilmemiş bir şeyi göndermeyi hayal edemiyorum. Müşteriniz sorunları bulmak zorunda kalmamalı, ürününüz onlara sevinç getirmeli ve baş ağrısı değil, beklentiler vardır.

Ürününüzü üretme konusundaki öngörünüz, nihayetinde karınızı ve işinizin itibarını etkileyecektir. “Çöp girerse, çöp çıkar” atasözü hala geçerlidir ve üretime neyin girdiğini kontrol ediyorsunuz, böylece çıkan şey sorunlarla dolu bir çöp yığını değil.

Test etmeye, ürününüzle aynı düşünce ve amaçla yaklaşın ve başarı şansınızı on kat artırın!